Новые технологии и будущее HDD
Новые технологии и будущее HDD | Введение На протяжении многих месяцев редакция THG.ru протестировала для вас множество SSD различных производителей, форм-факторов, с реализацией передовых технологий… А что происходит с технологиями жёстких дисков? Неужели это их конец? Как с точки зрения систем пользовательского класса, так и в мире ИТ корпоративного уровня сегодня только и разговоров, что о флэш-памяти и системах хранения данных (СХД). И даже с учётом того, что стоимость SSD продолжает снижаться, разница в цене в сравнении с традиционными жёсткими дисками до сих пор невероятна. В то время как ИТ-профессионалы продолжают мечтать о полностью основанных на флэш-памяти массивах хранения данных, технологии жёстких дисков продолжают медленно, но развиваться, за счёт чего повышаются плотность записи и производительность.
Новые технологии и будущее HDD | СХД корпоративного класса: новые технологии и будущее жёстких дисков В этом году жёсткому диску исполняется 60 лет. Возможно, это было достойное старение, но годы прошли, и старичку, можно сказать, пора на покой. Для того чтобы и дальше увеличивать плотность записи, приходится изыскивать поистине гениальные инженерные решения, и поэтому возникает логичный вопрос: когда увеличение ёмкости НМЖД-накопителей уже станет невозможным? Когда это случится, у предприятий не останется другого выбора, кроме как отправить заслуженные HDD на покой.
Виджет от SocialMart
Но для крупных центров обработки данных (ЦОД), где в стойках находятся тысячи жёстких дисков, расставание не произойдёт за один день. В некоторых случаях они продолжат работать на таких устаревших технологиях на протяжении чуть ли не десятилетий. Поэтому основные производители решений для хранения данных работают над новыми технологиями, чтобы отсрочить выход НМЖД на пенсию.
Новые технологии и будущее HDD | HAMR: магнитная запись с нагревом носителя
Предприятия продолжают активно пользоваться жёсткими дисками и, судя по всему, их аппетиты ненасытны. По сведениям аналитиков IDC, потребность в ёмкости, необходимой для ЦОДов, растёт на 40% каждый год, а в масштабных ЦОДах ёмкость СХД будет увеличиваться вдвое каждый год. В то же самое время цены на жёсткие диски не падают такими темпами, как несколько лет назад. Основная причина — это замедление разработок, направленных на повышение плотности записи. Учитывая высокую зависимость СХД корпоративного класса от жёстких дисков, ЦОДы оказываются в довольно невыгодном положении. Законы физики просто не позволяют ещё больше увеличить плотность записи.
Но на горизонте забрезжила надежда. Технология под названием «магнитная запись с нагревом носителя (HAMR) использует лазер для нагрева небольшой точки на стабильном магнитном носителе. Сам носитель, в свою очередь, сделан из магнитного сплава, который способен хранить данные на более мелких частицах, чем это характерно для современных технологий, но для того, чтобы изменить ориентацию магнитной частицы, носитель надо нагревать. В 2012 году Seagate стал первым производителем на рынке, который смог достичь плотности записи на уровне 1 Тбайт на квадратный дюйм, благодаря использованию HAMR. IEEE предсказывает, что в ближайшие годы данный результат можно будет увеличить в четыре раза.
К сожалению, технологию HAMR не смогут реализовать в коммерческих устройствах ещё два-три года, а это не очень хорошие новости для ЦОДов, которым нужно, чтобы ёмкость накопителей выросла уже сейчас. Но есть и радостные новости: пока ИТ-отделы предприятий ждут реализации HAMR, некоторые производители накопителей, похоже, имеют другие идеи насчёт того, как разместить больше бит на одной пластине.
Hitachi не так давно представила гелиевые диски, предлагающие повышенную плотность записи при сохранения типового форм-фактора. Seagate использовала технологию Shingled Magnetic Recording (SMR), чтобы увеличить ёмкость жёстких дисков, а также развивает платформу Kinetic Open Storage, чтобы снизить степень неэффективного хранения метаданных, таким образом, увеличивая производительность СХД.
Новые технологии и будущее HDD | Hitachi увеличивает ёмкость при помощи гелия
Последняя попытка Hitachi увеличить ёмкость HDD была достойной и благородной. Благородной потому, что в решении использовался гелий — благородный газ, призванный сделать жёсткие диски более вместительными. Обычно свободное пространство диска заполнено воздухом. Hitachi же накачивает свои диски Ultrastar He6 гелием, который имеет более низкую плотность, а затем герметизирует диски. Сниженная плотность газа внутри позволяет производителю вместить туда дополнительные пластины (до семи штук, что позволяет дискам с обычной плотностью записи вмещать 6 Тбайт), сохранив форм-фактор. До этого реализовать такой подход было невозможно ввиду трения быстро движущихся головок о воздух.
В Hitachi сравнивают движение головок в традиционном жёстком диске с «турбулентностью», которую чувствует водитель, едущий с высокой скоростью при открытом окне. «Если при движении с высокой скоростью вы высунете руку из окна машины, представляете, как она будет «трепаться» на ветру? Так же точно ведут себя головки внутри жёсткого диска, где пространство заполнено обычным воздухом», — вот и вполне понятное сравнение. Таким образом, гелий снижает вибрацию до такой степени, что становится возможным расположить в том же пространстве больше пластин.
Кроме повышения ёмкости, заполненные гелием жёсткие диски могут быть более быстрыми, холодными и более эффективными (так утверждает производитель). Данные диски, по расчётам, могут снизить энергопотребление на 23% и температуру на 4–5 градусов Цельсия в сравнении с традиционными дисками. Hitachi утверждает, что 3,5-дюймовые гелиевые диски могут вращаться со скоростью 10 или 15 тысяч оборотов в минуту. И, наконец, общая стоимость владения для ЦОДов может снизиться на 20–30% при повышении ёмкости хранения.
Новые технологии и будущее HDD | Seagate: SMR и прочее
В то время как гиганты отрасли продолжают бороться за лидерство, становится ясно, что есть множество способов выйти из пике, в котором находится индустрия жёстких дисков. Осмыслив физические ограничения существующих жёстких дисков, Seagate, например, пытается тщательно проанализировать тенденции в способах обращения с данными, которые были характерны в прошлом, и придумать новые усовершенствования.
У Seagate, например, есть идея. Она состоит в том, что архитектурные изменения помогут увеличить плотность записи и повысить ёмкость дисков.
Во-первых, технология SMR способна увеличить ёмкость на 25% за счёт более тесного расположения дорожек. Самый простой способ представить это — обратиться к самому названию Shingled Magnetic Recording, которое основано на слове shingles — черепица. На крыше плитки черепицы располагаются «внахлёст». Таким же образом, более компактное расположение дорожек позволяет разместить больше информации на площади пластины, что, в свою очередь, повышает плотность записи.
Записывающая головка в таком диске шире, чем дорожка, поэтому если данные, записанные на какой-либо дорожке, нужно переписать или модифицировать каким-либо другим способом, данные на располагающейся «внахлёст» дорожки «приподнимаются» и перезаписываются позже в соответствии с тем, как это определит контроллер диска. Seagate заявляет, что может группировать дорожки в зависимости от приложения, то есть вполне можно создавать специализированные диски для определённых сред.
Кроме того, Seagate надеется на успех своей платформы Kinetic Open Storage, чтобы не отставать от последних тенденций в отрасли хранения — тем более это актуально в свете дальнейшего распространения огромных ЦОДов и объектного подхода к записи и использованию данных в зависимости от потребностей программного обеспечения. Kinetic Open Storage — это комбинация архитектуры (основанной на сфере использования данных либо ориентированной на снижение стоимости) основанных на Ethernet дисках и специализированных API, которые отвечают потребностям современных ЦОДов. До этого традиционный подход к хранению данных был основан на громоздком сочетании программных и аппаратных уровней, а также на концепции «строительных блоков» в виде локальных хранилищ, нуждающихся в отдельных подключениях.
Попытаемся объяснить данный подход. Seagate Kinetic Storage разделяет уровни хранилища, оставляя специализированные программные приложения, связанные с процессом хранения, и сами диски, которые «общаются» друг с другом через Ethernet. Это значительно влияет на стоимость решения. Подобная платформа упраздняет потребность в серверах хранения данных, что, в свою очередь, снижает стоимость, высвобождает ИТ-ресурсы и снижает потребление энергии. К тому же, при таком подходе значительно упрощается выполнение таких типовых задач, как общее пользование данными и перемещение данных с диска на диск.
Платформа Kinetic не связана напрямую с плотностью записи, но если избавиться от такого большого объёма дублирующих друг друга метаданных, которые характерны для традиционных технологий хранения, то это, несомненно, пойдёт на пользу корпоративным заказчикам. Также объектный подход к хранению более гибкий и надёжный, когда дело касается размера файлов, — это позволяет обойти ограничения хранения, характерные для традиционных решений на основе «строительных блоков». Говоря другими словами, открытые платформы на базе объектного хранения сыграют не последнюю роль в решении уже актуальных проблем хранения в системах корпоративного класса, как и такие новые технологии, как SMR, гелиевые накопители и прочее.
Новые технологии и будущее HDD | NAND: революция, которой не было Пока вся отрасль ждёт появления HAMR-дисков, твердотельные накопители продолжают развиваться. Литография NAND-чипов сжимается, а вместе с ней — и цены на SSD. Этот факт, наряду с замедлением тенденции к повышению плотности записи в жёстких дисках, заставил задуматься:, а не заменят ли флэш-накопители HDD в ЦОДах? В Seagate считают, что NAND-память и SSD заслужили своё место в ЦОДах, но они никогда не смогут заменить НМЖД, способные обслужить огромные потребности ЦОДов в ёмкости.
Стоимость миграции с HDD на твердотельные накопители будет невероятной. По словам аналитиков, это потребует триллионных вложений, если придётся на конец этого десятилетия.
Так что рано списывать со счетов жёсткие диски. HAMR — это революционное изменение в HDD, и оно очень нужно ЦОДам, чтобы справляться с ростом потребности в ёмкости и при этом не скатываться в банкротство. Но производители дисков до сих пор ищут способы нивелировать недостатки НМЖД и снизить стоимость владения соответствующих систем хранения данных. Не волнуйтесь — слухи о «смерти» HDD сильно преувеличены.
Полный текст статьи читайте на Tom's Hardware
