Винчестеры нового типа предназначены для центров обработки данных. Источник: HGST
Винчестеры нового типа предназначены для центров обработки данных.
Источник: HGST

На протяжении свыше 50 лет внутри жестких дисков был воздух; но уже скоро его заменит более легкий газ.

Винчестеры нового типа разработаны дочерним предприятием WD — компанией Hitachi Global Storage Technologies. Это будут накопители с диаметром пластин 3,5 дюйма, предназначенные для центров обработки данных. В продажу они, как ожидается, поступят в следующем году.

Герметичные жесткие диски заполнены гелием, плотность которого в семь раз меньше, чем воздуха. Инертный газ уменьшает сопротивление пластин накопителя при вращении, а за счет герметичности корпуса в него не попадают влага и другие загрязнители, объясняет Брендан Коллинз, вице-президент по маркетингу продуктов HGST. Благодаря сниженному сопротивлению пластин рабочая температура жесткого диска на 4-5º ниже, чем у нынешних накопителей со скоростью вращения пластин 7200 оборотов в минуту.

Кроме того, герметичный накопитель способен работать при более жестких условиях окружающей среды, сообщают в HGST.

«Индустрия пытается добиться этого уже десять лет, — утверждает Коллинз. — Идет работа над тем, чтобы предотвратить утечку газа и обеспечить возможность экономичного серийного производства таких накопителей. Мы добились этого с помощью наших оригинальных технологий».

По словам Коллинза, анонс HGST касается скорее технологической платформы, чем конкретного продукта. Накопители, заполненные гелием, будут предназначены для использования в оборудовании для публичных облаков и корпоративных ЦОД, подчеркнул он.

«Мы уверены, что данная технология будет применяться в предстоящие десять лет и станет основой облачного хранения в ЦОД», — заявил Коллинз.

Благодаря своей разработке в HGST смогут увеличить максимальное число пластин в жестких дисках с пяти до семи. В то же время можно повысить плотность записи на пластинах — размещать на них больше дорожек на дюйм.

В HGST также планируют использовать в гелиевых накопителях новые технологии, такие как термомагнитная запись (Heat-Assisted Magnetic Recording, HAMR) и магнитная запись с частичным перекрытием дорожек (Shingled Magnetic Recording, SMR).

И та, и другая будут готовы к применению в серийно выпускаемых жестких дисках примерно через два года, прогнозирует Коллинз.

Сегодня HGST предлагает для ЦОД накопители с пятью пластинами емкостью до 4 Тбайт. В HGST не уточняют, какова будет емкость гелиевых жестких дисков, но по-видимому, — до 5,6 Тбайт.

Все производители жестких дисков сегодня приближаются к физическому «потолку» емкости, обусловленному вибрацией пластин, неизбежной при вращении на скорости в тысячи оборотов в минуту.

Из-за высокоскоростного вращения создается завихрение воздуха, ухудшающее фиксацию пластины и точность позиционирования считывающе-записывающей головки. В результате происходят промахи мимо дорожек (Track Misregistration, TMR), доля которых возрастает, когда дорожки расположены ближе друг к другу.

Десять лет назад допустимый максимум плотности для жестких дисков составлял 100 тыс. дорожек на дюйм. Нынешние технологии обеспечивают плотность до 500 тыс. дорожек на дюйм, объясняет аналитик IDC Джон Риднинг. По достижении этого максимума точно позиционировать головку над дорожкой становится труднее.

Заполнив накопитель гелием, в HGST практически устранили внутреннюю турбулентность в жестких дисках на 7200 оборотов в минуту и преодолели барьер, обусловленный промахами мимо дорожек.

Благодаря снижению эффекта TMR производители могли бы уменьшить толщину пластин, полагает Риднинг.

В HGST обещают, что гелиевые накопители с семью пластинами будут весить на 29% меньше в расчете на терабайт емкости, чем нынешние жесткие диски с пятью пластинами. Другими словами, новый накопитель будет весить 690 граммов, столько же, сколько сейчас винчестер с пятью пластинами.

Снижение сопротивления пластин позволит на 23% снизить электрическую мощность, необходимую для вращения шпинделя. Сегодня жесткий диск с пятью пластинами потребляет в режиме ожидания 6,9 Вт, а гелиевому накопителю с семью пластинами будет достаточно 5,3 Вт.

Новые жесткие диски также будут стоить в полтора раза меньше в расчете на гигабайт, чем 2,5-дюймовые жесткие диски с четырьмя пластинами, утверждает Коллинз.

Благодаря большей вместительности накопителей можно будет уменьшить плотность размещения серверов на единицу площади ЦОД. Например, для хранения петабайта данных сегодня требуются 20 серверов с четырехтерабайтными накопителями. А если использовать жесткие диски с семью пластинами, тот же объем данных можно хранить на 14 серверах, поясняет Коллинз.

По его мнению, сегодня в корпоративных ЦОД происходят «тектонические сдвиги», обусловленные переходом с архитектуры Wintel на стандартизованное оборудование и программное обеспечение.

«Появляется возможность более гибко варьировать конфигурацию ЦОД благодаря использованию большего количества оборудования и свободного ПО, — считает он. — Многие поставщики облачных сервисов самостоятельно проектируют для себя серверы, файловые системы и программные стеки».

В частности, заказчики отходят от применения дорогостоящих RAID-массивов для нужд защиты данных и переключаются на распределенные инфраструктуры хранения с тиражированием данных и избыточным кодированием (Erasure Coding).

Колоссальная доля расходов — до 40% — в новых облачных ЦОД будет приходиться на операционные затраты, такие как оплата электроэнергии и аренды помещений, предсказывает Коллинз. Сегодня же основную массу расходов в ЦОД составляют капитальные, в том числе уходящие на закупку оборудования.

«Поэтому сегодня появляется множество возможностей дифференцировать продукты для облака, — считает Коллинз. — Благодаря своим характеристикам платформа герметичных накопителей идеально подходит для хранения огромных объемов данных, в том числе не требующих оперативного доступа, в корпоративных и облачных ЦОД».