Почему жесткие диски останутся с нами надолго
В нашем блоге мы много пишем об облачных сервисах и корпоративном IaaS, однако и развитие «железных» технологий — крайне интересная тема. Будущее в сфере хранения информации не дает покоя визионерам, инженерам и ученым — уже сейчас в мире ведутся разговоры о таких экзотических вариантах хранения данных как, например, генетические хранилища. В этой связи использование «старых добрых» HDD может показаться вчерашним днем, однако представители индустрии не советуют спешить с выводами — ниже мы расскажем, почему.
Накопители на жестких магнитных дисках [англ. hard disc drive, HDD] имеют долгую историю — первые из них были созданы еще в середине 50-х годов ХХ века. И если кто-либо полагает, что с появлением твердотельных накопителей [англ. solid-state drive, SSD] HDD канут в лету, то издание Anandtech.com в своей статье готово с этим поспорить. Авторы ссылается на мнение представителей Seagate Technology, которые полагают, что технология HDD останется актуальной по меньшей мере еще 15–20 лет, правда, не без существенных технических улучшений в ближайшем будущем.
«Я считаю, что жесткие диски просуществуют еще как минимум 15–20 лет», — заявил Дэвид Мортон, главный финансовый директор Seagate, в ходе своего доклада на 33-й конференции Nasdaq Investor Program Conference.
HDD: еще не все потеряно
Источник: статья Anandtech.com
По оценкам Seagate Technology и Western Digital Corp, общий объем рынка HDD упал до 118 миллионов единиц в третьем квартале 2015 года. Для сравнения: в третьем квартале 2010 года производители жестких дисков продали около 164 миллионов единиц своей продукции, как заявили два ведущих игрока рынка.
Судя по этим цифрам, продажи HDD постепенно сокращаются (из-за падения спроса на ПК, а также популяризации SSD и облачных хранилищ). Однако, как считает Anandtech.com, конкурентам вряд ли удастся превзойти технологию HDD в одном — она имеет наименьшую стоимость за гигабайт, и даже снижение цен на SSD неспособно пошатнуть лидирующее положение HDD в этой области –, а значит, жесткие диски еще долго будут использоваться для хранения больших объемов данных. И это не говоря уже о том, что твердотельные накопители иногда оказываются далеко не такими надежными, как может показаться на первый взгляд — о странной истории, произошедшей с SSD-дисками на проекте Algolia, на Хабре уже писали раньше (хотя в том конкретном случае в итоге дело оказалось в ядре Linux).
Для сохранения конкурентоспособности жесткие диски должны увеличивать свою емкость. И, как предсказывают эксперты, именно это и должно произойти в ближайшие годы: издание Anandtech.com приводит в пример организацию Advanced Storage Technology Consortium, которая предсказывает рост емкости HDD до 100 Тб к 2025 году.
Источник: статья Anandtech.com
Технологии записи: PMR, SMR и другие
Основу современных жестких дисков составляют технологии перпендикулярной [англ. perpendicular magnetic recording, PMR] и черепичной магнитной записи [англ. shingled magnetic recording, SMR]. Диски на базе технологии PMR активно использовались в последние десять лет и останутся популярными благодаря относительно высокой производительности последовательной записи, низкой стоимости за гигабайт и высокой надежности.
Диски с технологией SMR проигрывают HDD с технологией PMR в производительности, однако обеспечивают высокую плотность записи HDD (до 1,1 Тбит на квадратный дюйм и выше). Дело в том, что технология SMR предполагает запись новых магнитных дорожек так, что они перекрывают часть ранее записанных дорожек, а это, в свою очередь, снижает скорость записи.
Производители HDD с технологиями PMR и SMR для увеличения их емкости вынуждены устанавливать до шести пластин в стандартный 3,5-дюймовый HDD. Такая операция предполагает заполнение винчестеров гелием — это позволяет поместить до семи пластин в один винчестер и уменьшить расход энергии приводов HDD, правда, требует больших затрат.
По словам автора, массовым выпуском жестких дисков с использованием гелия занимается сейчас только компания HGST, дочернее предприятие Western Digital (в третьем квартале 2015 года компания продала 1,1 млн. таких HDD). Однако, спрос на этот тип жестких дисков сейчас растет, поэтому в нынешнем году производство гелиевых HDD, вероятно, развернут и другие компании.
Новые решения: TDMR и HAMR
Несмотря на успех технологий PMR и SMR, производители пытаются использовать и внедрять новые решения, позволяющие жестким дискам оставаться конкурентоспособными. Например, по словам автора статьи в Anandtech.com, Seagate готовится запустить производство жестких дисков с технологией двухмерной магнитной записи [англ. two dimensional magnetic recording, TDMR].
«Последние два года мы много говорили о технологии двухмерной магнитной записи. Мы будем готовы к ее запуску через один или два года», — заявил Дейв Мосли, президент по операциям и технологиям в Seagate, на сентябрьской конференции аналитиков и инвесторов компании по вопросам стратегических изменений.
Технология двухмерной магнитной записи позволяет повысить плотность записи жестких дисков, делая дорожки винчестеров более узкими. При этом, использование технологии TDMR позволяет избежать «наложения» дорожек друг на друга — данные считываются с нескольких смежных дорожек и затем определяется, какие именно данные были запрошены. Существует несколько способов реализации технологии TDMR: можно использовать описанный выше способ, когда одна головка считывает данные с нескольких смежных дорожек (при этом снижается производительность HDD), а можно использовать несколько головок (этот метод обеспечивает высокую производительность, но сложен в реализации).
По оценкам сотрудников Seagate, технология TDMR позволяет производителям HDD повысить плотность записи на 5–10% […] Логично ожидать, что в скором времени все производители HDD будут использовать в своих накопителях технологию двухмерной магнитной записи.
Другое решение — технология магнитной записи с применением нагрева [англ. heat-assisted magnetic recording, HAMR], еще не готова к массовому производству. Как утверждает автор, «второй по величине производитель HDD в мире [Seagate] считает, что надежность устройства базе HAMR недостаточно высока, поэтому технология пока не будет использоваться в коммерческих целях».
Эта технология основана на применении лазерной термической обработки, которая обеспечивает более высокую плотность записи (от 1,5 Тбит на квадратный дюйм) и в будущем может потеснить существующие решения, несмотря на то, что сегодня результаты по ее внедрению разочаровывают производителей.
«Технология HAMR […] пока не готова к внедрению в массовое производство. Я не очень рад тем результатам, которых мы достигли за предыдущие годы, но определенный прогресс все же был. […] Честно говоря, мы уже решили много проблем, и все производство, благодаря различным консорциумам, теперь сосредоточено на решении оставшихся. После того, как все они будут решены, мы сможем внедрить технологию HAMR в массовое производство», — Дейв Мосли, президент по операциям и технологиям в Seagate.
Первых продаж жестких дисков на базе технологии HAMR от Seagate можно ожидать ориентировочно в 2016–2017 гг., однако массовые поставки таких HDD планируется начать лишь в конце 2017-го — в 2018 году.
Большое будущее HDD
Помимо вышеописанных методов существуют и другие решения, которые, как считается, в перспективе смогут улучшить качество производимых жестких дисков. Одно из самых известных — технология размеченного хранения данных [англ. Bit Patterned Media Recording, BPMR] и магнитная запись с помощью СВЧ-излучения [англ. Microwave-Assisted Magnetic Recording, MAMR]. Производители не исключают, что в дальнейшем для создания HDD будут использоваться комбинации тех или иных решений. Еще одно направление — многослойная 3D-запись или ML-3D — принципиально иной подход к расширению возможностей HDD.
TDMR, HAMR и BPMR уже взяли на вооружение не только Seagate, Western Digital и Toshiba, но и ряд консорциумов и научных учреждений: представители отрасли хорошо понимают, что развитие этих технологий важно для всех ее игроков. В компаниях надеются, что такой подход позволит увеличить вероятность технологических прорывов в этой сфере и приблизит их наступление, а инвестиции, которые уже вложены в данное направление, служат залогом тому, что закат HDD произойдет нескоро — уж точно не в ближайшие 15–20 лет. А если HDD просуществует до 2035 года, то, как справедливо замечает автор, этот тип устройств прослужит человечеству около 80 лет — серьезный возраст для человека, не говоря уже о технологии.
