SSD будут всегда дороже HDD аналогичной емкости

Всем привет сегодня хочу рассказать, что компания Seagate Technology утверждает, что независимо от того, насколько подешевеет NAND флеш-память в ближайшие годы, она никогда не станет столь же доступной в пересчёте на гигабайт хранения данных, как магнитные носители, используемых в жёстких дисках. В Seagate ожидают, что стоимость хранения одного гигабайта данных на винчестерах снизится до половины американского цента в течение следующих пяти лет.

Цены на твердотельные накопители резко сократились в последние годы по причине снижения себестоимости NAND флеш-памяти вследствие многочисленных технологических прорывов и жёсткой конкуренции между несколькими производителями. Аналитическая компания Gartner, а также корпорации SanDisk и Toshiba прогнозируют, что к 2022 году стоимость энергонезависимой памяти снизится настолько, что SSD корпоративного класса сравняются с HDD корпоративного класса аналогичной ёмкости (в пересчёте на гигабайт хранимых данных). В Seagate категорически не согласны с такими прогнозами.

«На самом деле, разница стоимости гигабайта [данных HDD и SSD] достигает 20 раз [сегодня]», — сказал Дейв Мортон (Dave Morton), старший вице-президент по финансам компании Seagate, на глобальной технологической конференции Citigroup. «Я лично никогда не предвижу день, когда стоимость гигабайта [NAND флеш-памяти и магнитного носителя] пересечётся. В 2022 году в нашем портфеле продуктов будут жёсткие диски, гигабайт данных на которых обойдётся в половину пенни. Я просто не понимаю, как вы могли бы получить [такую стоимость] в случае с конкурирующей технологией».

Сегодня недорогой жёсткий диск потребительского класса ёмкостью 3 Тбайт стоит около $100, или около $0,033 (3 цента) за гигабайт. Доступный твердотельный накопитель ёмкостью 120 Гбайт обходится примерно $70, что означает, что его стоимость за гигабайт составляет около $0,58 (58 центов). В случае с накопителями для центров обработки данных (ЦОД) существует несколько другая арифметика, но разница в цене гигабайта хранимых данных на разных видах устройств по-прежнему огромна.

Тем не менее, для многих приложений в ЦОД стоимость гигабайта информации не имеет никакого значения. Во многих случаях количество операций ввода/вывода в секунду (input/output operations per second, IOPS), которое поддерживает система хранения данных, её максимальная пропускная способность и энергопотребление гораздо важнее её ёмкости. Производительность SSD по части IOPS гораздо выше производительности HDD: самые быстрые жёсткие диски со скоростью вращения шпинделя в 15 тысяч оборотов в минуту поддерживают до 200 операций ввода/вывода с секунду, тогда как современные твердотельные накопители для ЦОД — до миллиона. Кроме того, SSD обеспечивают значительно более высокую пропускную способность. Для многих приложений центра обработки данных сегодня винчестеры оказываются нерелевантными. Тем не менее, для архивирования данных, а также для систем хранения «холодных» данных (которые не обновляются и редко читаются на протяжении длительного количества времени), SSD остаются слишком дорогими, вследствие чего ЦОД используют как твердотельные накопители, так и жёсткие диски.

Многие клиентские устройства не требуют больших локальных накопителей. Кроме того, жёсткие диски не могут быть использованы внутри планшетов или гибридных ПК. По мере того как использование таких устройств увеличивается, спрос на клиентские HDD уменьшается. Однако благодаря этому облачные системы хранения данных получают всё более широкое распространение, а значит центрам обработки данных нужны большие ёмкости для хранения, поэтому они наращивают покупку жёстких дисков корпоративного класса. Учитывая, что подобные HDD дороже тех, что используются в персональных компьютерах, подобная тенденция увеличивает доходы Seagate, Western Digital и Toshiba.

«Компания проделала хорошую и элегантную работу в течение последних пяти лет, перенаправляя [бизнес] с [теряющих популярность] клиентских [накопителей] на более прибыльные, централизованные продуктовые семейства», — сказал господин Мортон.

Считается, что 70–80 % информации, хранимой в центрах обработки данных (ЦОД), — это «холодные данные», которые почти никогда не обновляются. Тем не менее существенная часть информации — горячие данные, скорость доступа к которой критична. Как следствие, ЦОД продолжат использовать разные типы накопителей. Кроме того, высокопроизводительные клиентские ПК также будут всё большое использовать как SSD, так и HDD.

HAMR: следующий скачок в хранении данных

Ранее в 2017 году компания Seagate объявила, что первые жесткие диски, использующие магнитную запись с нагреванием или HAMR, поступят ключевым клиентам к концу 2018 года. Теперь Seagate уже поставляет устройства HAMR для клиентских интеграционных тестов — и результаты соответствуют нашим ожиданиям (NetApp успешно тестирует HAMR). Приводы HAMR легко интегрируются и работают так же, как и любой традиционный привод. Они прошли квалификационные испытания, которые были заложены.

Успешные тесты HAMR подтверждают, что они на голову выше черепичную и перпендикулярную запись. Немного цифр:

• Технологичность: построено более 40 000 приводов HAMR; пилотный объем в 2018 г, массовые поставки дисков емкостью более 20 ТБ в 2019 г, 40ТБ в 2023; приводы производятся на той же автоматизированной сборочной линии, что и текущие продукты
• Емкость: Достигнута плотность размещения 2 Тбит/с; Ежегодный рост плотности на HAMR на 30% за последние девять лет
• Надежность: испытания показали, что передача данных с одной головкой превышает 2 ПБ, что превышает реальные технические характеристики.
• Простота: HAMR прозрачен для хоста; прошло клиентское тестирование с использованием стандартного кода
• Стоимость: цепочка поставок полностью налажена и готова к запуску; прогнозируемая стоимость за ТБ превосходит устаревшую технологию PMR

Что такое HAMR?

HAMR - это технология, предназначенная для значительного увеличения объема данных, которые можно хранить на жестком диске. Она использует новый тип магнитной технологии носителя на каждом диске, который позволяет битам данных или гранулам становиться меньше и более плотно упакованными, чем когда-либо, оставаясь при этом магнитостабильными. Небольшой лазерный диод, прикрепленный к каждой записывающей головке, нагревает крошечную точку на диске, что позволяет записывающей головке менять магнитную полярность каждого очень стабильного бита, что позволяет записывать данные.

Зачем стремиться к еще более высокой плотности данных?

В недавнем отчете IDC Data Age 2025 прогнозируется, что к 2025 году объем создаваемых данных во всем мире вырастет до огромных 163 зеттабайт (ZB). Это в десять раз превышает объем данных, производимых в 2017 году.

И IDC продолжает повторять, что жесткие диски будут играть центральную роль в управлении 70 процентами сферы данных. Другими словами, у жестких дисков очень светлое будущее, если предположить, что технология по-прежнему предлагает огромную емкость. HAMR — это следующая технология для увеличения плотности данных в плане, который был определен крупными поставщиками технологий хранения в рамках Консорциума передовых технологий хранения (ASTC), представляющего отраслевой консенсус.

Seagate уже давно является лидером, инвестирующим в будущее технологии жестких дисков для решения различных проблем в центрах обработки данных. Компания Seagate уделяет особое внимание инновациям в области плотности записи, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на эксабайты. Seagate также продолжает лидировать в повышении производительности, внедряя инновационные передовые технологии для улучшения операций ввода-вывода в секунду и задержки, а также для удовлетворения требований совокупной стоимости владения с помощью инноваций на технологическом уровне с помощью Helium, SMR и других инициатив.

HAMR обеспечивает путь к лидерству по плотности размещения

Несмотря на то, что Seagate, как правило, опережает конкурентов в предоставлении новых мощностей, внедрение технологий Seagate соответствует точке зрения ASTC на миграцию технологий. Приведенная выше дорожная карта ASTC иллюстрирует точку зрения ASTC на то, как технология записи будет переходить с одной технологической платформы на другую. Представление Seagate HAMR в наступающем году отражает этот консенсус.

На изображении кончики цветных стрелок указывают приблизительную плотность данных, ожидаемую от каждой технологии. ASTC определил формальные критерии для измерения достоверности демонстраций новых технологий, включая то, как будет измеряться плотность размещения.

Seagate уже продемонстрировала работающие диски HAMR, превышающие 2 Тбит/с по критериям ASTC, достигнув емкости с использованием опытной технологии, которая превышает ограничения носителей CoPt для термической стабильности битовых ячеек.

Ясно, что HAMR - единственная изучаемая и тестируемая сегодня технология, которая может обеспечить необходимый следующий шаг в плотности размещения. С учетом ограничений PMR (перпендикулярной магнитной записи) HAMR полностью возвращает нас на путь роста пространственной плотности. Это единственная технология, способная в ближайшем будущем обеспечить скорость передачи данных 10 Тбит/с в сочетании с BPMR (запись мультимедиа с битовым шаблоном), что в ближайшие десять лет даст 10-кратное улучшение по сравнению с PMR.

К 2019 году HAMR планирует поставлять диски емкостью более 20 ТБ, а затем продолжить прогнозировать 30-процентный CAGR (среднегодовой темп роста) плотности данных, чтобы к 2023 году достичь 40 ТБ или выше. Такие темпы роста плотности данных уникальны для HAMR и имеет решающее значение для обеспечения постоянного преимущества в совокупной стоимости владения, которую центры обработки данных требуют от жестких дисков. На самом деле, несмотря на то, что новые компоненты HAMR увеличивают стоимость в расчете на голову, диски HAMR в целом могут обеспечить более низкую стоимость ТБ по сравнению с дисками PMR из-за явного увеличения общей емкости на диск.

В сочетании с SMR (одномерная магнитная запись) и TDMR (двумерная магнитная запись) HAMR может обеспечить наилучшую в отрасли цену за ТБ, а в сочетании с методами параллелизма производительность может масштабироваться вместе с увеличением емкости. Преимущества продуктов HAMR охватывают все сегменты; HAMR позволяет как клиентским, так и корпоративным продуктам расширяться в соответствии с требованиями к емкости и производительности каждого рынка.

Технология HAMR уже готова

Сегодня технология HAMR готова - и Seagate уже производит надежные накопители HAMR. Десять лет назад разработка и поставка новых головок и носителей для HAMR казались сложными. Нам нужно было определить и разработать новое покрытие носителя, которое было бы достаточно «жестким» с точки зрения магнитного поля, чтобы препятствовать случайному переключению полярности все более мелких битовых зерен, но было бы достаточно «мягким», чтобы его можно было легко, быстро нагревать и охлаждать, чтобы эти биты могли работать, переключаться записывающей головкой. А потом встали вопросы, как интегрировать лазерные диоды и преобразователи ближнего поля в записывающие головки.

По сравнению с устаревшей технологией добавление лазера к каждой голове затруднено. Но ведущая в отрасли команда по исследованиям и разработкам Seagate решала один вопрос за другим, и, в конце концов, наша сегодняшняя архитектура HAMR проще любого другого подхода к обеспечению более высокой плотности данных после PMR.

На сегодняшний день мы построили и протестировали более 40 000 приводов HAMR (и мы построили миллионы головок HAMR). Эти накопители продемонстрировали способность надежно передавать более 2 ПБ данных на заданную головку; это соответствует 35 ПБ данных, переданных за пять лет на диск емкостью 12 ТБ, что намного превышает ожидания любых реальных приложений. И, несмотря на ранние опасения некоторых отраслевых наблюдателей, в накопителях Seagate HAMR не используется выравнивание износа, и в этом нет необходимости для достижения продемонстрированной надежности.

Надежность стеклянных носителей, используемых в накопителях HAMR, хорошо известна, и компания Seagate является ведущим экспертом в области разработки и производства носителей. Наша текущая цепочка поставок стеклянных носителей продемонстрировала 2,5 млн среднего времени безотказной работы с отгрузкой продукции.

Головки HAMR, встроенные в клиентские системы, потребляют менее 200 мВт при записи — это крошечный процент от общей мощности 8 Вт, потребляемой накопителем при произвольной записи, и легко поддерживает общую потребляемую мощность, эквивалентную стандартным накопителям. Таким образом, повышения температуры привода не происходит. Конечно, в накопителе HAMR носитель нагревается лазерным диодом в процессе записи, но каждый бит нагревается и остывает за наносекунды, поэтому лазер HAMR никак не влияет на температуру накопителя или температуру, стабильность., или надежность носителя в целом.

Материал сайта pyatilistnik.org