Pohled na technologii jednotek

Na první pohled, pokud jde o pevné disky (HDD), se v posledních desetiletích změnilo jen málo, a to je dobře. Zavedený formát a osvědčená rozhraní nabízejí dlouhodobé zabezpečení investic, díky čemuž jsou pevné disky stálicí v rychle se vyvíjejících IT infrastrukturách. V rámci jednotek však došlo k četným pokrokům.

Při porovnávání podnikových pevných disků z doby před 20 lety s dnešními modely je třeba pečlivě hledat vnější rozdíly. Nejpozoruhodnější změnou je velikost obvodové desky ve spodní části jednotky: byla značně zmenšena a již nezasahuje pod vřeteno, které drží disky. Uvnitř pouzdra tak zůstává více místa pro magnetické desky. Z původních devíti ploten se stalo 10 a díky tenčím diskům se nyní zvýšilo na 11, což umožňuje mnohem větší úložné kapacity. Kromě toho mají podnikové HDD stále 3,5palcový formát a rozhraní SATA nebo SAS.

Formát pro život

Formát 3,5 palce byl původně zvolen tak, aby se pevné disky vešly do stejných pozic jako disketové jednotky. Rychle se stal standardem a zůstal dodnes. Přestože stále existují některé 2,5palcové pevné disky, které se otáčí rychlostí 10 500 nebo 15 000 otáček za minutu (ot./min), tyto „výkonné disky“ s relativně malou kapacitou pouhých několika terabajtů (TB) jsou stále častěji nahrazovány disky SSD (Solid State Drive).

Naproti tomu 3,5palcové disky s 7 200 otáčkami za minutu a kapacitou větší než 20 TB se nadále těší silné poptávce a nadále představují páteř úložných infrastruktur v podnicích, velkých datových centrech a cloudových prostředích. Koneckonců poskytují velké objemy úložiště při nízkých nákladech a zůstávají nejekonomičtějším paměťovým médiem s přímým přístupem.

Kromě toho konsolidovaný formát a osvědčená rozhraní nabízejí vysoký stupeň bezpečnosti investic. Společnosti mohou snadno používat současné i budoucí generace HDD ve svých stávajících systémech, což u SSD není tak snadné, vzhledem k rozmanitosti formátů, jako jsou 2,5 palce, M.2, U.2 a mSATA.

Enterprise and Datacenter Standard Form Factor (EDSFF) má za cíl poskytnout standardizaci v této oblasti, ale také přichází v různých velikostech a vyžaduje pořízení nových systémů. U pevných disků však lze stávající disky kdykoli vyměnit za novější modely, například když doslouží nebo když je potřeba větší úložná kapacita.

Zpětně kompatibilní rozhraní

Novější disky ve starších systémech nebo starší disky v nových systémech: Funguje to bez problémů, hlavně proto, že SATA a SAS jsou zpětně kompatibilní. Současné HDD využívají SATA 3.3 při 6 Gbit/s nebo SAS 3.0 při 12 Gbit/s, ale fungují i ​​se staršími specifikacemi, i když s nižšími přenosovými rychlostmi. V SATA 1,5 nebo 3 Gbit/s a v SAS 6, 3 nebo 1,5 Gbit/s.

Přestože je SAS 4.0 s 24 Gbit/s již nějakou dobu k dispozici, tato verze se u pevných disků nepoužívá, protože mechanická konstrukce omezuje přenosovou rychlost a ty by nemohly využít dostupnou šířku pásma. Existují však způsoby, jak zvýšit přenosovou rychlost HDD nad rychlost otáčení. Výrobci například vyvinuli jednotky se dvěma akčními rameny, které umožňují paralelní přístup k různým oblastem magnetických ploten a rychlejší zápis a čtení dat. Vzhledem k tomu, že prostor uvnitř pouzdra je omezený a není zde místo pro druhé rameno s vlastním čepem, bylo řešením použití dvou ramen na jediném čepu, které se mohou pohybovat nezávisle.

I přes výrazně vyšší přenosové rychlosti se tento koncept na trhu neprosadil. Hlavním cílem HDD je nabízet dostupnou úložnou kapacitu spíše než výkon. Rychlost současných pevných disků je navíc dostatečná pro většinu případů použití, nikoli pro jednotlivé disky, ale pro pole disků. Ty mohou snadno dosáhnout přenosových rychlostí přes 15 GB/s a přes 15 000 IOPS. Pokud to stále nestačí, můžete přidat SSD jako mezipaměť.

Prioritou jsou kompatibilita a nákladová efektivita

Hlavním cílem výrobců pevných disků je proto zvýšení kapacity. Teoreticky by toho mohlo být dosaženo rychle použitím větších pouzder, které obsahují více magnetických talířů. Protože by však nové formáty vyžadovaly nové systémy, které by je podporovaly, není to schůdná možnost. Bylo by to v rozporu s cílem zajistit kompatibilitu a bezpečnost investic prostřednictvím nezměněného designu.

Jediným možným přístupem je tedy udělat plotny tenčí a ještě zvýšit datovou hustotu disku. Zatímco dříve měly disky tloušťku 0,635 mm, novější mají tloušťku pouhých 0,55 mm, což umožnilo 3,5palcové jednotce pojmout 11 ploten místo 10. Nové technologie nahrávání navíc různými způsoby zvyšují hustotu dat.

Shingled Magnetic Recording (SMR) používá překrývající se stopy. Díky propracovanějším mechanismům opravy chyb je nyní technologie spolehlivější než v začátcích a umožňuje ještě větší překrývání stop.

Mikrovlnný magnetický záznam (MAMR) a tepelný magnetický záznam (HAMR) mezitím využívají mikrovlny nebo lasery ke snížení magnetické energie potřebné při psaní. To umožňuje, aby byla zapisovací hlava menší a zápis bitů a stop hustěji.

Firmy mohou snadno používat současné i budoucí generace HDD ve svých stávajících systémech, což u SSD není tak snadné.

V současnosti je MAMR nejvyspělejší technologií a podle odborníků z oboru se očekává, že v nadcházejících letech povede k pevným diskům s kapacitou až 40 TB. Následně pravděpodobně převezme HAMR, protože nabízí větší potenciál a umožní ještě vyšší schopnosti.

Jelikož výrobci pokračují ve vývoji MAMR a HAMR, věnují zvláštní pozornost nákladově efektivním výrobním procesům, protože klíčovým požadavkem je, aby nové technologie nezvyšovaly cenu za jednotku kapacity. Pevné disky by totiž neměly ztratit svou největší sílu: nákladovou efektivitu.

V posledních letech se kapacita zvyšovala přibližně o 2 TB ročně při zachování konstantních nákladů a MAMR a HAMR mají zajistit pokračování tohoto trendu. Konsolidovaný formát a osvědčená rozhraní zajišťují, že podniky, provozovatelé datových center a poskytovatelé cloudu mohou využívat výhody, aniž by museli vyměňovat své servery a úložné systémy.

Rainer W. Kaese, vrchní ředitel HDD Business Development ve společnosti Toshiba Electronics Europe GmbH