Підсумки 2017 року: жорсткі диски

1. ⇡ # Серверні HDD форм-фактора 3,5 дюйма
2. ⇡ # Серверні HDD форм-фактора 2,5 дюйма (SFF)
3. ⇡ # Плани на найближче майбутнє

Наши партнеры ArtmMisto

Річні підсумки по жорстких дисках щоразу доводиться починати з песимістичною ноти. Ні для кого не секрет, що твердотільні накопичувачі невблаганно витісняють з ринку своїх магнітних попередників. Найбільш стрімко цей процес відбувається в сфері клієнтських пристроїв - мобільних і настільних ПК, а також корпоративних сховищ класу mission-critical. З іншого боку, жорсткі диски були і в доступному для огляду майбутньому залишаться затребувані як засіб запису великих обсягів даних, які не потребують такої високої швидкості доступу, яку забезпечують SSD. У споживчій сфері це домашні NAS, а в корпоративній - нижні ешелони систем зберігання даних з твердотілим кешем, сховища «холодних» даних і проміжні варіанти, що позначаються терміном nearline.

Однак протягом 2017 року, всупереч історичним тренду, попит на HDD практично не знизився в порівнянні з рекордно низькими показниками середини 2016 року, а в кінці вже був істотно вище. Поставки жорстких дисків підтримують на плаву високі ціни на NAND Flash-пам'ять, а в той же час три вижили виробника HDD (Seagate, Toshiba і WD) представили масу нових моделей.

3,5 дюймові жорсткі диски об'ємом 10-12 Тбайт, спочатку родом з корпоративного сектора, поширилися на ринку пристроїв для ПК і NAS, а серверні моделі вже підкорили обсяг 14 Тбайт. Разом WD і HGST, які були локомотивом розвитку HDD в останні роки, більшу активність розгорнула Toshiba, випустивши широкий спектр моделей для NAS і серверної стійки. Крім традиційного зростання ємності накопичувачів 2017 рік відзначився супутніми технологічними досягненнями. Герметичні жорсткі диски, наповнені гелієм, тепер вміщають аж до дев'яти пластин, а HDD об'ємом 10 Тбайт, як з'ясувалося, можна випускати без гелію. На горизонті у жорстких дисків маячить плеяда революційних технологій, деякі з яких, як в черговий раз обіцяють виробники, готові до впровадження в найближчому майбутньому.

⇡ # Серверні HDD форм-фактора 3,5 дюйма

Рекорд в 12 Тбайт обсягу для окремого жорсткого диска форм-фактора 3,5 дюйма був поставлений HGST в 2016 році, але лише через кілька місяців компанія почала масові поставки серії Ultrastar He12. Згодом ця модель, позбавлена ​​ряду функцій, з'явилася в каталозі Western Digital під маркою WD Gold. Швидкість послідовного доступу до даних в цих пристроях досягає 255 Мбайт / с.

На відміну від Ultrastar He12, WD Gold випускається виключно з інтерфейсом SATA, не підтримує внутрішнє шифрування, нативний доступ до 4-кілобайтний секторам і технологію Media Cache, яка дозволяє використовувати ділянки, розподілені по поверхні пластин, як буферних зон. Обидва накопичувача містять по вісім пластин корисною ємністю 1,5 Тбайт в герметичному корпусі. І до речі, WD Gold залишився єдиною nearline-моделлю в каталозі WD, т. К. Серія WD Re вирушила на пенсію.

HGST Ultrastar He12 12 Тбайт

HGST Ultrastar Hs14 14 Тбайт

Наступною віхи, 14 Тбайт, HGST досягла за рахунок «черепичним» магнітного запису (SMR). Сама по собі SMR вже не розглядається як основний спосіб збільшення щільності запису, але в новій моделі Ultrastar Hs14 вдалося в значній мірі компенсувати притаманні цій технології недоліки. У попередньому експерименті HGST з SMR, Ultrastar Ha10, пріоритетним якістю накопичувача була надійність, тому після кожної серії операцій записи диск виконував перевірочне читання всіх доріжок, перекриваються з тими доріжками, дані в яких були модифіковані. Ultrastar Hs14 робить це тільки в разі появи помилок запису. Завдяки цій зміні і збільшеною щільності записи (диск містить вісім пластин по 1,75 Тбайт) в Hs14 вдалося радикально збільшити швидкість запису в порівнянні з Ha10 і досягти лінійної продуктивності в 233 Мбайт / с. Реалізація SMR в Ultrastar Hs14 є host-managed. Це означає, що на операційну систему лягає завдання такої організації команд введення-виведення, при якій число операцій RMW (read-modify-write), неминучих при перезапису даних на «черепичним» пластині, зводиться до мінімуму, а отже - жорсткий диск працює на піку продуктивності. На даний момент жодна з масово поширюваних ОС не має подібних функціями, тому HGST готова відвантажувати диски Ultrastar Hs14 лише за запитом обраних покупців.

Seagate також запустила в продаж серверний HDD об'ємом 12 Тбайт під маркою Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD, яка потім була перейменована в Exos 12. Як і конкуруючий продукт від HGST, цей накопичувач поставляється в конфігураціях з інтерфейсом SATA або SAS. В останньому випадку підтримується полнодісковое шифрування з функцією швидкого очищення даних і нативний доступ до 4К-розмітці. У дисках такого класу Seagate використовує складну модель буферизації запису - Advanced Write Caching. Вона включає Media Cache - розподілені по поверхні пластин ділянки резервних секторів, дублювання даних в DRAM і незалежну пам'ять для екстреної записи в разі збою живлення. Лінійна продуктивність Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD 12 Тбайт становить 261 Мбайт / с.

Seagate поки пригальмувала розвиток жорстких дисків з технологією SMR. Єдиною подібною моделлю в її каталозі є Archive HDD об'ємом до 8 Тбайт, перейменований в Exos 5E8 в рамках кампанії по ребрендингу корпоративних продуктів Seagate. На відміну від HGST Ultrastar Hs14, реалізація SMR в Exos 5E8 є drive-managed: жорсткий диск самостійно реорганізує команди запису даних і, як наслідок, працює під управлінням будь-яких поширених ОС.

Toshiba в останні роки не прагнула нарощувати обсяги своїх жорстких дисків настільки ж активно, як інші виробники, і утримувалася від застосування гелію. Зокрема, на момент підведення підсумків 2016 року компанія могла запропонувати лише 6 Тбайт обсягу - серед як споживчих, так і корпоративних HDD. Але за минулий з тих пір час Toshiba не тільки усунула технологічне відставання від суперників, але і вибилася в лідери. Спершу з'явилася серія nearline-накопичувачів MG05ACA з інтерфейсом SATA, в старшій моделі якої використовуються шість пластин корисною ємністю 1,33 Тбайт (загальний обсяг 8 Тбайт), а потім - і серія MG06ACA, яка довела обсяг до 10 Тбайт за допомогою семи пластин по 1 , 43 Тбайт. Швидкість послідовного доступу до даних в MG05ACA і MG06ACA досягає 230 і 249 Мбайт / с відповідно. Подібно корпоративним дискам Seagate, Toshiba оснащує ці моделі чіпом Flash-пам'яті, яка використовується для порятунку даних у разі збою електроживлення (PWC, Persistent Write Cache).

Примітно, що, в той час як інші фірми поставляють 10-терабайтниє HDD виключно в герметичних корпусах, наповнених гелієм, Toshiba обійшлася стандартної конструкцією з вентильованим корпусом. Як бачимо, гелій вже не є обов'язковою умовою для такої високої щільності пластин, хоча до впровадження гелію виробники не наважувалися упаковувати в корпус більше ніж п'ять штук.

Toshiba AMG07AC 14 Тбайт

На позначці 10 Тбайт успіхи HDD-підрозділу Toshiba в 2017 році не закінчилися. Саме цій компанії належить честь представити перший в індустрії жорсткий диск об'ємом 14 Тбайт. Старша модель MG07ACA з такою ємністю містить дев'ять пластин по 1,55 Тбайт, і в даному випадку виробнику все-таки довелося вдатися до допомоги «звеселяючого газу». Крім того, Toshiba використовувала магнітні пластини Showa Denko, товщина яких зменшена з 0,8 до 0,635 мм в порівнянні попереднім поколінням, і двоступеневий актуатор з новими головками TDK. Відстань між пластинами в MG07ACA становить всього 1,58 мм. У серію також входить модель об'ємом 12 Тбайт на базі восьми пластин, а швидкодія дисків становить 250 і 260 Мбайт / с при лінійному читанні / запису даних. Єдиний варіант інтерфейсу для підключення MG07ACA до хост-контролера - SATA. Для захисту даних в разі втрати харчування передбачена технологія PWC. Комерційні поставки дисків цього сімейства почнуться в 1-2-му кварталах 2018 року.

⇡ # Серверні HDD форм-фактора 2,5 дюйма (SFF)

Перспективи жорстких дисків форм-фактора SFF (Small Form Factor) зі швидкістю обертання 10-15 тис. Об / хв виглядають похмуро на тлі широкого впровадження твердотільної пам'яті в mission-critical-сховищах, але в підсумку найшвидші з магнітних накопичувачів продовжують надходити в продаж, а виробники випускають нові моделі цієї категорії.

Seagate представила дев'яте покоління дисків Enterprise Performance 10K HDD під маркою Exos 10E2400 зі швидкістю обертання шпинделя 10 тис. Об / хв. Обсяг в цій серії досягає 2,4 Тбайт, а продуктивність лінійного читання / запису - 279 Мбайт / с. Серія дисків Enterprise Performance 15K HDD v6 (обсяг до 900 Гбайт, швидкість лінійного читання / запису - до 300 Мбайт / с), яку Seagate оновила в 2016 році, залишилася в строю і тепер носить ім'я Exos 15E900.

Seagate Exos 10E2400 2,4 Тбайт

Для прискорення операцій запису в накопичувачах форм-фактора SFF Seagate застосовує технологію Advanced Write Caching, в якій поєднуються кешируєтся зони на поверхні пластин і буфер DRAM з резервуванням даних в твердотільної пам'яті. Крім того, Flash-пам'ять тут використовується і для обслуговування операцій читання за рахунок кешування часто повторюваних запитів.

Toshiba довела обсяги своїх SFF-моделей до рівня Seagate: 2,4 Тбайт для десятитисячників і 900 Гбайт - для HDD зі швидкістю обертання шпинделя 15 тис. Об / хв. У серії AL15SEB досягнута продуктивність 260 Мбайт / с (при нестандартної швидкості 10,5 тис об / хв), а в AL14SXB - 290 Мбайт / с. Всі ці накопичувачі оснащені PWC (Persistent Write Cache) на основі Flash-пам'яті для резервування даних на випадок збою живлення.

HGST як і раніше поставляє жорсткі диски серій Ultrastar C10K1800 і Ultrastar C15K600 з максимальним об'ємом 1800/900 Гбайт відповідно і технологією Media Cache.

HDD для настільних ПК і NAS

У 2016 році Seagate і WD адаптували напрацювання з використанням гелію до виробництва жорстких дисків для настільних ПК і NAS. З тих пір Western Digital збільшила обсяг накопичувачів в родинах WD Red , Red Pro і Purple з 8 до 10 Тбайт за рахунок семи пластин корисною ємністю 1,43 Тбайт. Серед цих моделей тільки Red Pro володіє швидкість обертання шпинделя 7200 об / хв, в той час як інші задовольняються 5400 об / хв. Диски серії WD Blue і WD Black все ще не перевищують за обсягом 6 Тбайт.

Друга половина холдингу Western Digital, HGST, представила нову модель Deskstar NAS, аналогічну за характеристиками Red Pro, в складі коробкового набору для роздрібного продажу. Навпаки, звичайні диски серії Deskstar для настільних ПК давно зупинилися на позначці 4 Тбайт.

Seagate знову пропонує найбільш ємні накопичувачі серед всіх виробників жорстких дисків для мережевих сховищ. Представлені в 2016 році серії BarraCuda Pro, IronWolf і IronWolf Pro поповнилися моделями об'ємом 12 Тбайт на базі восьми пластин по 1,5 Тбайт. Диски IronWolf об'ємом від 6 Тбайт, а також всі IronWolf Pro і BarraCuda Pro характеризуються швидкістю обертання шпинделя 7200 об / хв, решта - 5900 об / хв.

Seagate BarraCuda, IronWolf, IronWolf Pro 12 Тбайт

Гібридні HDD FireCuda за обсягом все ще не перевищують 8 Тбайт, а накопичувачі для систем відеоспостереження SkyHawk - 10 Тбайт, але Seagate ввела додаткову модель SkyHawk AI обсягом аж до 12 Тбайт. Тепер навіть виробники жорстких дисків підтримують ажіотаж навколо машинного навчання, адже особливість прошивки SkyHawk AI в тому, що, крім безперервного запису відео з 64 камер спостереження за допомогою команд ATA Streaming Feature Set, диск забезпечує достатню швидкість для 16 потоків читання, які може задіяти нейронна мережа , що аналізує дані. На відміну від стандартних моделей SkyHawk, в дисках з позначкою AI швидкість обертання шпинделя збільшена з 5900 до 7200 об / хв.

Toshiba N300 8 Тбайт

Toshiba випустила аналоги своїх nearline-дисків об'ємом 8 і 10 Тбайт зі швидкістю обертання шпинделя 7200 об / хв в категорії споживчих HDD. серія N300 з максимальним об'ємом 8 Тбайт (без гелію, шість пластин по 1,33 Тбайт) призначена для NAS, а споріднена їй X300 - для настільних ПК. Диски сімейства MD06ACA-V орієнтовані на системи відеоспостереження та містять аж до семи 1,43-терабайтних пластин загальним обсягом 10 Тбайт. На відміну від корпоративних моделей, клієнтські диски Toshiba позбавлені підтримки PWC (Persistent Write Cache).

2,5-дюймові HDD з інтерфейсом SATA

Максимальна місткість 2,5-дюймового жорсткого диска в корпусі 7 мм для мобільних ПК як і раніше становить 2 Тбайт із застосуванням технології SMR, а в корпусі 15 мм можливий обсяг 5 Тбайт. На даний момент єдиними накопичувачами з таким набором характеристик є Seagate BarraCuda і гібридна модель FireCuda. До речі, FireCuda - єдиний з тих, що вижили на ринку мобільних «гібридів», т. К. WD припинила виробництво подібних пристроїв.

Вищим досягненням традиційною технологією перпендикулярного магнітного запису (PRM) в жорсткому диску форм-фактора 2,5 дюйма з інтерфейсом SATA залишається 3 Тбайт - таким накопичувачем з товщиною корпусу 15 мм на базі чотирьох пластин по 750 Гбайт має Toshiba (серія MQ03ABB). Існують і 4-терабайтниє моделі, але вони використовуються виключно в складі портативних накопичувачів і не продаються окремо.

Інші виробники, крім Seagate і Toshiba, готові запропонувати тільки 2 Тбайт в 15-міліметровому корпусі (це новинка 2017 року серії WD Blue). Граничної ємністю тонких дисків (7 і 9,5 мм) залишається 1 Тбайт. У цьому не є винятком і єдиний жорсткий диск для NAS компактного форм-фактора - WD Red.

Що стосується дисків в ультратонких корпусах (5 мм), то вони офіційно припинили своє існування після того, як WD зняла з виробництва відповідну модель WD Blue.

⇡ # Плани на найближче майбутнє

У найближчі рік-два продовжиться зростання ємності 3,5-дюймових жорстких дисків з застосуванням традиційної технології перпендикулярного магнітного запису (PMR). Це може відбуватися за рахунок збільшення щільності даних при збереженні існуючого «стандарту» на кількість пластин. Тоді Seagate і WD випустять nearline-накопичувачі об'ємом 14 Тбайт, засновані на восьми пластинах корисною ємністю 1,8 Тбайт. Альтернативою є щільна упаковка існуючих пластин ємністю 1,55 Тбайт по 9 штук в герметичні корпуса, заповнені гелієм, як це вже зробила Toshiba. Можливо і поєднання обох підходів, яке дозволить створити жорсткі диски об'ємом 16 Тбайт.

Подальше збільшення щільності запису стикається з межею технології PRM в її «чистому» вигляді. Т. н. суперпарамагнітна межа диктує мінімальний розмір окремо взятого зерна з декількох сотень зерен, що складають магнітний домен на поверхні пластини. Для зерна, відповідного суперпарамагнітна межі, різниця в енергії станів «нуля» і «одиниці» вже можна порівняти з енергією температурних коливань, що тягне підвищений ризик зміни заряду. В рамках технології HAMR в магнітних пластинах замість сплавів кобальту (як зараз) будуть застосовуватися інші матеріали (наприклад, сплав заліза і платини або сплави на основі золота), що володіють підвищеною здатністю зберігати заряд (і, як наслідок, чинити опір його зміни). А для того, щоб тимчасово зробити матеріал більш сприйнятливим до запису, його пропонується нагрівати лазером або джерелом мікрохвильового випромінювання (MAMR) в момент проходження записуючої головки. Теоретична межа щільності запису при використанні HAMR оцінюється в 50 Тбіт / дюйм2, що дає обсяг 80 Тбайт на пластину жорсткого диска форм-фактора 3,5 дюйма.

Seagate обіцяла почати досвідчені поставки пристроїв на основі HAMR в 2017 р, але в результаті плани зрушили на 2018 й, а в 2019 році настане час комерційних партій жорстких дисків об'ємом аж до 20 Тбайт. Потім Seagate готова щорічно збільшувати щільність запису на 30% - з 2 до 6 Тбит / дюйм2. Для порівняння, в сучасних HDD з пластинами корисної ємності 1,5 Тбайт щільність запису становить 923 Гбіт / дюйм2.

Western Digital, з іншого боку, зробила ставку на альтернативний варіант технології - MAMR - і не настільки оптимістична щодо термінів її впровадження: старт виробництва дисків WD з застосуванням MAMR запланований на 2019 р досяжною щільністю запису WD вважає 4 Тбіт / дюйм2 - менше, ніж у Seagate, але у MAMR є ряд переваг в порівнянні з HAMR: її дешевше впровадити у виробництво, а при роботі HDD відсутня нагрів магнітної пластини, який знижує загальну надійність пристрою і тягне потреба в механізмах вирівнювання зносу на рівні хост-контролер .

Інша технологія, над якою активно працюють виробники жорстких дисків, TDMR (Two-Dimensional Magnetic Recording), спрямована не стільки на підвищення щільності запису як такої (хоча дозволить це зробити на 5-10% при використанні стандартної PMR), скільки на те, щоб зробити більш надійним читання з пластин, які мають високою щільністю запису. Крім суперпарамагнітна межі, існує окрема складність зчитування інформації з близько розташованих доріжок. Інженери пропонують підвищити співвідношення «сигнал - шум», використовуючи масив головок, що обробляють одночасно одну або кілька доріжок. Дебют цього методу в комерційних накопичувачах очікувався в 2017 р, але, швидше за все, TDMR будуть використовувати не раніше, ніж набуде поширення HAMR / MAMR. До речі, всі три технології можна комбінувати і з «черепичним» записом, SMR.

Відносно швідкодії всі перераховані вищє решение вплівають лишь на ШВИДКІСТЬ лінійного читання / запису Даних. Час відгуку HDD як і раніше визначається швидкістю обертання шпинделя і рухливістю актуаторного важеля. Збільшення першого параметра понад 7200 об / хв для 3,5-дюймових жорстких дисків і 15 тис. Об / хв для SFF давно визнано недоцільним, а ось актуатор Seagate запропонувала удосконалити, і, на перший погляд, найпростішим способом - шляхом розміщення двох таких компонентів в корпусі єдиного HDD. Ця ідея сама по собі не нова для розробників жорстких дисків, але до останнього часу комерційне впровадження накопичувачів з двома і більше актуаторами вважалося позбавленим сенсу через високу складності виробництва і неочевидній користі, адже завдання паралелізму в серверних сховищах вирішують масиви. Але тепер, коли жорсткі диски досягають такої високої ємності, як 12 або 14 Тбайт, занадто багато запитів, звернених до масиву, потрапляє на окремий HDD, і Seagate вирішила, що час подвійного актуатора нарешті прийшло. Впровадження такої конструкції в комерційних моделях, згідно із заявою компанії, заплановано на «найближче майбутнє», і схоже, що подвійний актуатор розглядається в першу чергу як супутник технологій, що збільшують щільність запису на пластинах, - таких як HAMR.

Если Ви помітілі помилки - віділіть необхідній текст и натісніть CTRL + ENTER.