Потребности облачных технологий способствуют инновациям в области жестких дисков

Технология вращающихся дисков (также известная как технология жестких дисков) развивается, что увеличивает емкость, снижает затраты и приводит к созданию более устойчивых центров обработки данных.

Жесткий диск мертв. Да здравствует жесткий диск!

Стоимость флэш-памяти NAND резко упала за последнее десятилетие, и лента по-прежнему выигрывает по стоимости на бит, но жесткие диски (HDD) продолжают доминировать в центрах обработки данных.

Карл Че, технический директор подразделения жестких дисков Western Digital, сказал, что жесткие диски используются примерно для 90% облачных хранилищ данных, даже несмотря на то, что все больше потребительских устройств, таких как ноутбуки, имеют твердотельные накопители на основе флэш-памяти (SSD).

Он сказал, что инновации в технологии жестких дисков за шесть десятилетий остаются захватывающей историей, даже несмотря на то, что клиенты Western Digital изменились.

Акцент сместился с отдельных ПК на масштабирование центра обработки данных с помощью специально созданных жестких дисков, имеющих свои собственные характеристики, при этом больше внимания уделяется совокупной стоимости владения (TCO).

«Плотность хранения — один из ключевых атрибутов», — сказал он. Потребление энергии, измеряемое в ваттах на терабайт, также является важным параметром, поскольку оно влияет на совокупную стоимость владения и имеет тенденцию к устойчивому развитию .

Western Digital борется с этими тенденциями с помощью своей технологии черепичной магнитной записи (SMR) UltraSMR, которая увеличивает преимущество в емкости по сравнению с дисками, использующими традиционную магнитную запись (CMR).

Предыдущие поколения жестких дисков SMR обеспечивали преимущество в емкости на 2 ТБ по сравнению с CMR.

Недавно компания анонсировала накопитель емкостью 28 ТБ , который, по словам Че, является самой высокой емкостью в отрасли, которая поставляется, что, по его словам, увеличивает плотность хранения данных клиентов и снижает их общую совокупную стоимость владения.

Че сказал, что на эволюцию жестких дисков и многоуровневое хранение данных влияют два ключевых типа агрегирования данных: вычислительное хранилище и архивное хранилище.

Жесткие диски используются как для производственных данных, так и для архивного хранения, а некоторые данные архивируются на ленту. «Я не думаю, что в наши дни кто-то удаляет какие-либо данные», — сказал он.

Жесткие диски доминируют в иерархии хранения данных

По словам Че, всегда есть шанс, что «холодные» данные могут быть полезны для генеративного ИИ, что меняет способ оценки данных.

Значение данных влияет на многоуровневое хранение, которое соответствует соответствующему решению в зависимости от того, насколько горячими или холодными являются данные, а также от того, являются ли соответствующие рабочие нагрузки интенсивными при чтении или записи.

В результате получается сегментированный центр обработки данных с флэш-накопителями, жесткими дисками и ленточными накопителями.

Че сказал, что большие объемы данных в эпоху искусственного интеллекта представляют собой как огромные возможности, так и проблемы для инноваций в управлении ростом зеттабайтов.

Он сказал, что не существует альтернативной технологии, которая могла бы эффективно масштабироваться для удовлетворения такого роста.

Че сказал, что Western Digital тесно сотрудничает с клиентами облачных центров обработки данных, уделяя особое внимание совокупной стоимости владения и устойчивости по мере роста объемов данных.

Следующим шагом в расширении емкости жесткого диска является технология магнитной записи с использованием тепла (HAMR) — технология магнитной записи на каждом диске.

HAMR позволяет битам данных становиться меньше и плотнее упаковываться, сохраняя при этом магнитную и термическую стабильность.

Небольшой лазерный диод, прикрепленный к каждой записывающей головке, на мгновение нагревает крошечное пятно на диске для записи новых данных – это позволяет записывающей головке менять магнитную полярность по одному биту за раз.

Поскольку каждый бит нагревается и остывает за наносекунду, лазер HAMR не оказывает никакого влияния ни на температуру привода, ни на температуру, стабильность или надежность носителя в целом.

Томас Кафлин, президент Coughlin Associates и новый президент IEEE, сказал, что все основные поставщики предлагают жесткие диски емкостью более 20 ТБ, причем как Western Digital, так и Seagate анонсировали диски емкостью 24 ТБ.

Он сообщил, что диски HAMR емкостью 32 ТБ планируется запустить в производство в 2024 году.

Но прогресс в технологии жестких дисков может быть достигнут и за пределами накопителя — производительность накопителей еще больше повышается за счет интерфейсов и того, как они соединяются с более широкой экосистемой.

«Было стремление перевести все на NVMe (Non-Volatile Memory Express), включая жесткие диски», — сказал Кофлин. По его словам, SATA и SAS скоро исчезнут, и в отрасли наблюдается стремление иметь единый интерфейс, чтобы все работало на PCIe.

«Я не удивлюсь, если в ближайшие несколько лет мы только начнем видеть жесткие диски с интерфейсом NVMe».

Межсетевое взаимодействие так же важно, как и пропускная способность

Протокол хранения NVMe , который работает на основе хорошо зарекомендовавшего себя стандарта Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), позволил твердотельным накопителям полностью использовать характеристики флэш-памяти NAND, но спецификация была создана с учетом того, что в качестве хранилища могут использоваться другие NVM. media, и вероятность того, что вращающийся диск будет подключаться через NVMe, набирает обороты.

Развитый стандарт теперь включает NVM Express over Fabrics (NVMe-oF), который использует транспортный протокол по сети для подключения удаленных устройств NVMe, в отличие от обычного NVMe, где физические устройства NVMe подключаются через шину PCIe либо напрямую, либо через коммутатор PCIe для шина PCIe.

В NVMe 2.0 добавлена ​​поддержка ротационных носителей данных на NVMe, а проект Open Compute Project работает над разработкой спецификации NVMe для жестких дисков .

«NVMe — это протокол, но у него есть расширение», — сказал в интервью Fierce Electronics Мохамад Эль-Батал, директор консорциума NVM Express.

Он сказал, что ключевой целью NVMe является упрощение хранения данных: сокращение количества протоколов снижает совокупную стоимость владения (TCO).

Идея состоит в том, что NVMe станет повсеместным, и к нему можно будет подключить любое устройство хранения данных, будь то локальное, основное или резервное хранилище. «Все дело в модернизации интерфейса диска», — сказал Эль-Баталь.

Как и Кафлин, он считает, что SATA становится «архаичным» по своей природе и не может удовлетворить потребности искусственного интеллекта и машинного обучения.

NVMe имеет смысл использовать для всех хранилищ, поскольку он обеспечивает прямой доступ к этому хранилищу со стороны процессора или графического процессора, обрабатывающего данные.

По словам Мохамада Эль-Батал, этот прямой доступ устраняет необходимость проходить через несколько уровней стека ОС и выполнять преобразование протокола из PCIe в SATA или SAS.

«Я считаю, что к следующему десятилетию мы должны увидеть распространение NVMe, становящегося повсеместным интерфейсом для хранения данных».