Есть на Яндекс Маркет

Реклама. ООО «Яндекс Маркет», ИНН 9704254424, erid: 5jtCeReNx12oajvE4R4D7cT

Многие задаются вопросом, как хранить данные дома или на работе. Надо же не только установить систему на жесткий диск, но еще куда-то сложить несколько сезонов любимого сериала, фотографии друзей и родных, видео с котиками, да и для игр тоже нужно много места. А если вы работаете с большими объемами информации, то проблем становится еще больше. Но еще более требовательными являются центры обработки данных. И всем нужны большие накопители. Seagate представила самый большой жесткий диск, и его характеристики действительно впечатляют.

Самый большой жесткий диск

Человечество генерирует все больше данных, и их надо где-то хранить, поэтому мировые лидеры в производстве накопителей постоянно придумывают что-то новое. Так, в прошлом году Western Digital анонсировала накопители объемом 28 ТБ, но сейчас ее главный конкурент показал новинку на 30 ТБ — Seagate Exos Mozaic 3+, и сказал, что в ближайшее время выпустит модель на 32 ТБ. Но и это еще не все.

В основе жесткого диска с самой большой емкостью лежат 10 пластин по 3 ТБ каждая, а в скором времени производитель планирует увеличить емкость каждой пластины до 5 ТБ, тем самым еще больше увеличив общий объем накопителя.

Как работает HDD

Внутри крутятся пластины, а на расстоянии нескольких нанометров от них находится головка, которая намагничивает определенные сектора или, наоборот, считывает с них информацию. Диск крутится, «коромысло» с головкой двигается и все это с огромной скоростью.

В основе работы нового накопителя лежит технология тепловой гибридной записи HAMR (Heat-assisted magnetic recording — пер. термомагнитная запись), которая и позволила увеличить емкость HDD. При этом он сохранил свой физический размер на уровне форм-фактора 3.5”, вес и относительно низкий уровень шума.

Можно подумать, что технология HAMR является новинкой, но это не так, ведь работа над ней началась компанией Seagate еще в 1998 году, а спустя 20 лет — в 2018 году — был представлен первый жесткий диск, работавший на ней. Он имел емкость 16 ТБ, что тоже совсем не мало.

Во время работы HDD, созданного по этой технологии, при помощи вертикального нанофотонного лазера пластины нагреваются до высокой температуры. Сообщается о достижении локальной температуры в 400–500 градусов Цельсия. Это позволяет намагничивать сектора относительно слабым магнитом. Можно подумать, что температура влияет на свойства пластин, но ни на химические, ни на физические свойства пластин никакого воздействия нет. Зато технология позволила увеличить скорость последовательного чтения и записи. Как бонус, благодаря применению HAMR диски обладают высокой устойчивостью к внешним магнитным воздействиям.

Создание нового способа записи повлекло за собой необходимость создания новой считывающей головки. Потребность в этом возникла из-за того, что данные записываются более плотно и считать их применяемыми ранее методами было бы невозможно. По словам самой Seagate, считыватель Gen 7 Spintronic Reader является самым маленьким и самым чувствительным в мире датчиком магнитного поля.

А еще обновленные компоненты потребовали создания нового чипсета для управления всем накопителем. Он разработан специалистами Seagate, но все, что о нем известно, это то, что он построен по 12 нм техпроцессу и, скорее всего, базируется на архитектуре RISC-V. Других подробностей нет, да они и не так важны, если честно.

Сколько стоит самый большой HDD

Интересно, что несмотря на нововведения, стоимость накопителя не выросла драматически и остается на сопоставимом уровне относительно остальных подобных накопителей. Пока точная стоимость не озвучена, но, скорее всего, она будет установлена на уровне 450–460 долларов, что соответствует среднему по рынку порядку в 15 долларов за терабайт. В первую очередь это корпоративный продукт, которым уже заинтересовались многие ЦОД, провайдеры и компании с собственными дата-центрами.

Если вы захотите купить такой HDD, нужно подкопить денег. Но для дома лучше выбрать что-то меньшего объема, вроде накопителя Seagate на 22 ТБ, или более скромного Western Digital на 4 ТБ. А для резервного хранения данных стоит обратить внимание на хороший внешний жесткий диск.

Отгрузки уже начались в первом квартале 2024 года, но Seagate Exos Mozaic 3+ уже устанавливается в системы хранения данных Seagate Exos Corvault. Эти СХД представляют из себя стойку форм-фактора 4U с размещенными внутри 106 HDD, подключенными посредством интерфейса SAS.

Естественно, на 30 ТБ Seagate останавливаться на планирует и готовится к созданию четвертого поколения платформы Mozaic, которое обеспечит HDD емкостью до 40 ТБ, а в пятом поколении мы ждем и вовсе 50 ТБ.

Магнитная лента не исчезла насовсем и до сих пор используется в дата-центрах.

Высокая ёмкость

Это — одно из главных преимуществ магнитных лент. Когда в середине девяностых на прилавках магазинов появились коммерческие винчестеры объёмом в 1 ГБ, ленточные картриджи модели DDS-3 уже вмещали в двенадцать раз больше информации.

Немного истории

Некоторые исторические данные о ценах, чтобы увидеть, как менялась стоимость гигабайта. Конечно, гигабайт был смехотворной концепцией для всех, кроме true 13375 в 80-х.

Данные это подтверждают: существует очень сильная экспоненциальная корреляция в соотношении пространства/стоимости (r=0,9916). За последние 30 лет стоимость единицы пространства удваивалась примерно каждые 14 месяцев (увеличиваясь на порядок каждые 48 месяцев). Уравнение регрессии имеет вид:

Несколько терабайтных+ накопителей недавно преодолели барьер в $0,10/гигабайт, установив следующую веху в $0,01/гигабайт или $10/терабайт. Это вызывает скептицизм даже у самых ярых сторонников экспоненциального прогресса технологий. Как долго может продлиться эта тенденция? Приближаемся ли мы к концу эпохи закона Мура?

Наше время

В наше время сложилась аналогичная ситуация. Современные картриджи содержат больше километра ленты шириной в 12,6 миллиметра. На неё можно записать до 580 ТБ сжатых данных. При этом объём жёстких дисков для enterprise-сегмента лишь недавно побил отметку в 30 ТБ.

По сегодняшним потребительским стандартам магнитные ленты медленные, неудобные в использовании и относительно дорогие. Как оказалось, магнитная лента может предложить емкость, недоступную для современных жестких дисков. По крайней мере, IBM и Fujifilm  считают, что их недавно разработанный магнитный слой из феррита стронция (SrFe) позволит лентам LTO-8 хранить до 580 ТБ данных. Речь идет о плотности записи 317 ГБ/кв.дюйм, при длине ленты 1255 метров и общей емкости 580 ТБ.

Магнитная лента развивается подобно жестким дискам. Разработчики стремятся уменьшить ширину дорожки, чтобы увеличить плотность записи, уменьшить толщину ленты, чтобы увеличить длину ленты в картридже, и внедрить новые методы для надежной записи и последовательного чтения данных.

Низкая стоимость хранения данных

Стоимость хранения данных на магнитной ленте значительно ниже, чем у любых других накопителей. Один гигабайт на жёстком диске обходится примерно в $0,025. Для ленты этот показатель составляет $0,008. Известен случай с одной крупной генетической лабораторией, когда переход на магнитную ленту сократил расходы на хранение данных с $800 тысяч всего до $7 тысяч. При этом крупные ИТ-компании сегодня продолжают разрабатывать технологии, расширяющие возможности магнитных лент.

Долговечность

Известно, что ошибки на магнитной ленте возникают на четыре–пять порядков реже, чем в HDD. При правильном хранении они могут прослужить около 30 лет. Это больше, чем любые другие популярные сегодня накопители — HDD или SSD. Согласно статистике одного из крупных облачных провайдеров средний срок службы жёстких дисков редко превышает четыре года. Что касается твердотельных накопителей, по некоторым данным, они проживут порядка десяти лет, но только если устройствами регулярно пользоваться.

ИТ-компании по-прежнему разрабатывают технологии, задача которых — продлить срок жизни магнитной ленты. Два года назад IBM совместно с Sony представили плёнку, покрытую дополнительным смазочным слоем. Он защищает поверхность ленты от повреждения при её движении на скорости десять метров в секунду во время чтения.

Технологический прогресс

Одной из главных причин «ренессанса» магнитной ленты является тот факт, что многие недостатки, которыми она обладала в свои ранние годы, сегодня удалось исправить. Ранее накопитель подразумевал лишь последовательный доступ к данным, поэтому на поиск и чтение информации уходило 50–60 секунд. Для сравнения, у жёсткого диска этот показатель равен 5–10 миллисекундам.

Современные технологии нивелировали влияние этого недостатка. Новые картриджи поддерживают файловую систему LTFS. Она индексирует содержимое ленты, что ускоряет чтение данных и создаёт иллюзию произвольного доступа к ним.

Более того, ленточные хранилища, устанавливаемые в дата-центрах, автоматизированы. Масштабные роботизированные библиотеки могут занимать целый машинный зал. Особые манипуляторы выполняют автоматический поиск необходимых картриджей и оперативно загружают их в считывающие устройства.

Кто использует магнитную ленту

Компании, которым необходимо обрабатывать (и архивировать) большое количество данных. В первую очередь — ИТ-гиганты и облачные провайдеры. Ленты хранят бэкапы и другие редко используемые данные. К примеру, в 2011 году баг в системе привёл к удалению писем пользователей Gmail. Тогда компания Google восстановила данные именно с магнитных лент.

Магнитными лентами пользуются и исследовательские организации, например CERN. Каждую секунду Большой адронный коллайдер генерирует один гигабайт данных. Суммарный объём информации, собранной институтом по сей день, превышает 330 петабайт.

Для их хранения организация использует систему CASTOR на магнитной ленте, разработанную инженерами CERN. Её регулярно обновляют и переводят на более совершенные типы картриджей, чтобы увеличить ёмкость, надёжность и скорость работы. Вышедшие из эксплуатации накопители организация отдаёт инвесторам в качестве сувениров.

Также среди пользователей магнитной ленты можно выделить ИТ-компании, которые работают в области Big Data и разрабатывают системы искусственного интеллекта. Накопитель используют для хранения данных, генерируемых IoT-устройствами. К примеру, всего один беспилотный автомобиль может собирать до 30 ТБ данных в день.

Каждый год количество данных, которые генерирует человечество, экспоненциально растёт. Распространение IoT-устройств, систем искусственного интеллекта это только усугубляет. Количество компаний, использующих решения на основе магнитной ленты, будет расти вместе с этими рынками. Есть технологии вроде ДНК-хранилищ, которые в перспективе заменят магнитную ленту на посту «холодного хранилища», но об их практической реализации в крупных масштабах пока говорить не приходится.

Компьютерная техника развивается очень стремительно, все ее компоненты развиваются примерно с одинаковой скоростью, и плюс минус, соответствуют друг другу по производительности. Но есть один компонент, который  всегда отстает в развитии от остальных и имеет всегда недостаточную производительность – это дисковая подсистема. И какими бы не были по производительности центральные процессоры, сколько бы они не имели ядер, какой бы скоростной не была оперативная память, они не смогут реализовать свою производительность с крайне малопроизводительной дисковой подсистемой. Когда возникает необходимость чтения с жесткого диска или записи на него, возникает задержка, и независимо от производительности всех остальных компонентов, возникает их вынужденный простой, что приводит к уменьшению производительности всего компьютера. 

  И даже современные, достаточно быстрые NVMe SSD накопители, которые просто грандиозно превосходят по скорости HDD, не способны полностью обеспечить дисковой подсистеме необходимую производительность. Хотя и скорости у них самые высокие. Но если вникнуть в этот вопрос глубже, то окажется, что это не совсем так. Скорости у них высокие только при последовательном чтении и записи больших файлов. А при работе с мелкими файлами, скорости у них, к сожалению все же удручающе низкие. А загрузка операционной системы или другого программного обеспечения, это работа преимущественно с мелкими файлами. 

  На протяжении всей эволюции развития компьютеров, разработчики постоянно вели работу по созданию накопителей, скорость которых бы позволяла в полной степени реализовывать производительность остальных комплектующих. И вот, в один из дней группе соискателе пришла в голову гениальная мысль. Можно же взять оперативную память, являющуюся в компьютерах самой скоростной памятью, вставить ее в какой-нибудь переходник и впихнуть в него контроллер для согласования с материнской платой. Ну и вставить еще аккумулятор для обеспечения сохранности информации при обесточивании этого девайса. 

  Как говорится, сказано – сделано. Компания Gigabyte создала первый такой накопитель под названием «Gigabyte I-RAM» в 2005 году.

Он состоял из платы c PCI-слотом для установки в материнскую плату. Причем PCI-слот использовался, только для питания накопителя, обмен данными через него не осуществлялся. Для обмена использовался интерфейс SATA первого поколения, слот которого размещался в верней части платы. На плате имелись четыре слота DIMM для установки в них планок оперативной памяти первого поколения DDR работающих в одноканальном режиме. Также размещался чип с контроллером SATA и контроллером памяти DDR. Ну и аккумуляторная батарея с напряжением 3,7В для обеспечения питания накопителя при его обесточивании с целью сохранения данных.

Емкости аккумулятора хватает на 16 часов автономного питания девайса, После чего, при отсутствии внешнего питания аккумулятор полностью разряжался, и данные безвозвратно терялись. Данный накопитель обладал скоростью 130 Мбайт/с, практически верхний предел пропускной способности интерфейса SATA-1. Скорость, конечно не ахти какая, но зато задержка доступа 0,1 мкс против 100 мкс в современных SSD. Работает данный девайс только с планками памяти объемом 1 ГБ. В сумме получается накопитель на 4 ГБ, что очень даже скромно, но не будем забывать, что это только первые модели.

Модель с памятью DDR3

  Модернизированная модель DDRAM-Disk v2.0 2022 года уже имеет на своем борту 14 слотов под память DDR3. Работает она с планками по 4 ГБ в двухканальном режиме. Итого в сумме накопитель имеет объем 56ГБ, что конечно уже значительно больше, но все также очень скромно.

Для обмена данными здесь уже используется шина PCIe 4,0 x 8 и протокол обмена NVME 1.3, чип используется Silicon Motion SM2264. Скорость этого накопителя на скрине ниже.

Модель с памятью DDR4

  Следующая модель DDRAM-Disk v3.0 имеет 18 слотов под память DDR4. Память накопителя составляет 72ГБ. Протокол обмена такой же, как и в предыдущей модели. Скорость накопителя просто космическая, до 15ГБ/с при последовательном чтении и записи, и до 3,8ГБ/с при случайном. Охлаждение контроллера здесь уже активное, поскольку пассивное не справляется.

Эти накопители хорошо подошли бы для работы в серверах, или там где востребованы очень высокие скорости и ничтожно малые задержки накопителей.