Материалы по тегу: развитие

23.09.2017 [16:00], Алексей Степин

HGST оценила состояние индустрии накопителей HDD и SSD

Компания HGST, образованная в 2003 году слиянием дискового подразделения IBM и Hitachi, и в настоящее время принадлежащая Western Digital, выступила на конференции SelectelTechDay #2 с докладом, посвящённым современному состоянию индустрии накопителей — как традиционных механических жёстких дисков, так и твердотельных решений на базе энергонезависимой памяти. 

По состоянию на 2017 год Western Digital принадлежит как HGST, так и SanDisk, а по объёму квартальной выручки компания занимает первое место среди конкурентов ($4,7 миллиарда против $4,2 млрд у ближайшего соперника — Samsung), так что она имеет все основания для того, чтобы оценивать индустрию накопителей в целом. Более того, по количеству баллов Western Digital (8694) уступает только Google (18554) и Apple (10545), занимая третье место в списке рейтинга IEEE Power Six, который отражает инновационность, ценность и оригинальность новых патентов компании за год.

Многие считают, что уход традиционных механических HDD в историю уже не за горами, и их заменят более удобные, экономичные, а главное — более быстрые на случайных операциях SSD. Однако Western Digital так не считает. Да, тенденция к замене HDD на SSD есть, но проявляется она в основном на рынке клиентских решений, и то не везде и не всегда, а вот в секторе корпоративных решений жёсткие диски будут жить ещё очень долго, и объём поставок таких дисков к 2020 году продолжит расти. А вот в клиентском секторе объёмы продаж HDD будут падать, а SSD — быстро расти.

Компания приводит любопытное сравнение: если выразить объём данных, генерируемых нашей цивилизацией в год — а это 1000 экзабайт — как Землю, то SSD в настоящее время на этом фоне выглядит не больше Луны. Твердотельные решения не покрывают и 10 % требуемого объёма хранения. Более того, развеивается представление о жёстком диске, как о чём-то простом: на самом деле это одна из самых точных механических машин, которые производятся в нашем мире серийно. Если верить докладчику, в современных моделях HDD точность позиционирования головок составляет порядка 10 нм — величина, сопоставимая с размерами транзистора в соответствующем техпроцессе. Интересно, что экологические ниши HDD со скоростью вращения шпинделя 10‒15 тысяч оборотов стремительно сокращаются.

Такие диски весьма совершенны, но обычно не имеют большого объёма и активно вытесняются SSD, но для HDD остаётся одна огромная ниша — та, где требуется именно большой объём. Фактически, большая часть данных земной цивилизации ещё долго будет лежать на плечах классических HDD со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин, что потребует увеличения их объёмов. Тут, однако, вступает в дело так называемая «трилемма магнитной записи». Критический предел плотности записи (1 Тбит на кв. дюйм) уже практически достигнут и уменьшать размеры частиц магнитного слоя практически некуда. С уменьшением их размера падает термостабильность — нужны новые материалы, на которых при повышении температуры упорядоченная запись не будет превращаться в хаос.

Такие материалы есть или разрабатываются. В теории они позволят нарастить ёмкость одного HDD до 40 Тбайт или даже более. Но стандартной классической головке HDD просто не хватит силы развиваемого ею магнитного поля, чтобы нормально намагничивать зону записи, а ведь если верить докладу, речь идёт о плотности магнитного потока порядка 1 Тесла. Это огромная величина. Для сравнения, ряд аппаратов МРТ имеет плотность от 1,5 до 3 Тесла (правда, речь идёт о гораздо более крупных магнитах). Таким образом, возникает тупиковая ситуация.

Вариантов решений и выхода из вышеописанной ситуации здесь несколько, большая часть эволюционных версий уже освоена: это и увеличение количества пластин на шпиндель, и использование гелиевых гермоблоков, и новые типы записи — двухмерная (TDMR) и черепичная (SMR). Есть вариант с введением форм-фактора 3,5″ двойной высоты, но он, скорее всего, не «взлетит», поскольку потребует переделки всех корпусов дисковых полок, серверов и СХД. Корпоративный сектор довольно консервативен и предпочитает придерживаться проверенных временем форм-факторов. HGST создала прототипы таких дисков, но в массовое производство они не пошли. А стандартный трёхдюймовый вариант ограничен по количеству пластин: более восьми в него уместить невозможно чисто физически.

С эволюционными решениями всё хорошо: гелиевые гермоблоки находятся массово в эксплуатации уже 4 года и доказали свою надёжность, несмотря на то, что этот газ обладает таким неприятным свойством, как чрезвычайно высокая способность к диффузии — проникновению между молекулами других веществ. К текущему моменту отгружено уже более 20 миллионов HDD с такими гермоблоками, они установлены и активно используются в крупнейших мировых ЦОД. Заявленный показатель наработки на отказ в 2,5 миллиона часов подтверждён, что называется, в полевых условиях. Лучшим диском HGST называет Ultrastar He12, и не зря: он обладает огромной ёмкостью, потребляет меньше, чем решения с классическим гермоблоком, и при этом весьма надёжен.

Черепичная запись (SMR) тоже активно используется в современных жёстких дисках большой ёмкости. Суть её проста и видна из слайда: дорожки при такой записи формируются как бы «наползающими» друг на друга, что экономит поверхность пластины HDD, а значит, повышает плотность записи. Особенно сложных технологий SMR не требует, а значит, снижается и удельная стоимость хранения данных. Но у SMR есть недостатки: в силу самой технологии информацию с таких дисков можно читать как последовательно, так и случайными блоками, а вот запись обязательно должна вестись последовательно, иначе пострадают соседние дорожки. Это существенно снижает скоростные характеристики таких решений, так что ниша дисков с SMR — это системы архивации (холодная зона) и «тёплая» зона (nearline storage). В последнем случае нагрузка должна носить потоковый, линейный характер.

Есть в области магнитной записи и революционные решения, среди них ближе всего к реализации так называемая термомагнитная запись (HAMR). О ней мы писали ещё несколько лет назад. Принцип HAMR открывает дорогу к созданию HDD объёмом 20 и более Тбайт, но технология «головок с лазерным подогревом зоны записи» до сих пор не может выйти за пределы лабораторий. Сама по себе она работоспособна и это доказано экспериментально. Но выявлен ряд проблем: так, например, пока не получается сфокусировать лазерный луч с пятном диаметром менее 50 нм (а точность позиционирования головки, напоминаем, составляет около 10 нм).

Пока достигнута точность фокусировки порядка 120‒130 нанометров, но этого недостаточно. Поэтому систему «подогрева» пришлось существенно усложнить: теперь лазер не облучает магнитную пластину непосредственно. Передача энергии осуществляется с помощью цепочки «лазер‒волновод‒плазмонная антенна». Антенна выполнена из золота, которое хорошо проводит частоты порядка терагерц, её геометрия такова, что возникает стоячая волна, которая и позволяет достичь нужного размера подогреваемого пятна на магнитной пластине. Система работает, но, например, тонкая плазмонная антенна быстро оплавляется, так что лабораторный срок службы головки пока в разы меньше необходимого. Кроме того, мировое производство твердотельных лазеров нужных габаритов и мощности недостаточно велико для массового выпуска HAMR-дисков.

Существуют и более экзотические технологии: так, вместо лазерного излучения для подогрева зоны записи предлагается использовать микроволновый пучок (MAMR), но создание столь компактных микроволновых излучателей под вопросом. Есть направления так называемой «битовой литографии» и записи «на подогретые точки», но о последних пока мало что известно, и судя по всему, данные технологии пока не вышли дальше закрытых лабораторных исследований.

С жёсткими дисками всё более-менее понятно: поставки в клиентском секторе будут падать, но корпоративный сегмент по-прежнему будет в основном полагаться на всё более ёмкие модели HDD. Относительно NAND тоже был сделан ряд интересных заявлений. Во-первых, производителей флеш-памяти в мире осталось не так много: WDC/SanDisk, Toshiba, SK Hynix, Micron, Samsung и Intel, причём на долю альянса WDC‒Toshiba приходится 40 % мирового производства NAND-устройств, вторую строчку занимает Samsung с 38 %. Однако спрос на рынке флеш-памяти по-прежнему превышает предложение, хотя все производители стараются как можно быстрее нарастить производственные мощности в этой области.

Кроме того, нехватка NAND вызвана задержкой производителей, вызванной переходом с производства планарной флеш-памяти на объёмную 3D NAND. В игру собирается вступить КНР, а именно компания XMC, но поставки 32-слойной 3D NAND, выполненной по технологиям Spansion, ожидаются не ранее следующего года, да и на проектную мощность 300 тысяч пластин в месяц фабрика выйдет лишь к 2020 году. Есть в области производства флеш-памяти и свои проблемы, в чём-то они похожи на проблемы, описанные выше применительно к развитию технологий HDD.

До появления 3D NAND рост ёмкости чипов флеш-памяти шёл за счет применения всё более тонкой литографии и увеличения количества хранимых в одной ячейке бит. Напомним, каждый бит требует двух уровней заряда, определяющих, хранится ли в данной ячейке 0 или 1. MLC требует уже четырёх уровней заряда, а TLC и вовсе восьми уровней, что отнюдь не ведёт к повышению надёжности, ведь заряды имеют свойство дрейфовать. В переход на более тонкие техпроцессы вкладывались огромные деньги, но одновременно «ударными темпами» вновь падала надёжность. Если для ранней 32-нм SLC количество электронов на уровне составляло порядка 200, то для 15-нм TLC этот показатель равен всего 8 электронам! Именно их объём определяет надёжность хранения бита в ячейке флеш-памяти, ведь чем меньше электронов — тем больший негативный эффект могут оказать шумы и дрейф заряда, а значит, требуются более сложные и ресурсоёмкие схемы коррекции ошибок.

Но с появлением 3D NAND эволюцию планарной NAND можно считать законченной. Произошла революция, и эта революция решила практически все проблемы, связанные с уменьшением норм техпроцессов. Существенно возросло количество электронов на уровень записи — до 900 в случае SLC-варианта, а это более чем в два раза надёжнее даже планарной 45-нм SLC. Снизилось количество взаимных помех между ячейками, а для программирования страницы (блока) теперь требуется меньше времени и энергии. Конечно, по мере внедрения более тонких техпроцессов количество электронов на уровень будет падать и у 3D NAND, но запас прочности у нового типа памяти очень велик, что подтверждают ресурсные испытания, проведённые нами.

Рост цен на флеш-память похоже, объясняется ещё и тем, что 2017 год является переходным для всех производителей NAND. Впервые объём произведённой 3D NAND превысил объёмы производства классической 2D NAND. Начался лавинообразный переход всех производств с планарной на трёхмерную флеш-память, а мгновенно такие масштабные действия не совершаются. Перестройка фабрик и переналадка производственных линий требуют времени и денег. По некоторым прогнозам, дефицит несколько снизится к третьему кварталу 2018 года, но с этими прогнозами согласны не все, хотя и другие аналитики считают, что такого взрывообразного дефицита больше не будет.

В целом, состояние индустрии, описанное HGST, выглядит вполне логичным и закономерным. Жёсткие диски не умирают, но все усилия разработчиков фокусируются в области увеличения их объёма, поскольку по прочим характеристикам HDD уже не могут конкурировать с SSD. Продолжится внедрение гелиевых гермоблоков и SMR, но появления революционных технологий, таких как HAMR, похоже, откладывается — разработчикам предстоит увеличить срок службы лазерных головок на несколько порядков. Что касается SSD, то здесь всё просто: 2D NAND тотально вытесняется 3D NAND — последняя не только надёжна, но и выгодна, особенно в новых поколениях с увеличенным количеством слоёв. Прогнозируется массовое появление таких монстров, как SSD ёмкостью 8 и более Тбайт. Снизится показатель DPWD, но на фоне увеличения ёмкости проблемы это не представляет: перезаписать 25 раз в день в течение пяти лет такой накопитель практически невозможно физически, утверждается в докладе HGST. Нормой будет показатель DPWD в пределах 3‒10 перезаписей в день.

Постоянный URL: http://servernews.ru/958935
18.05.2012 [02:14], Георгий Орлов

Технический директор VMware рассказал о направлении развития компании

Технический директор VMware Стив Херрод (Stephen Herrod) сказал на заседании итальянской группы VM User Group, что несмотря на то, что пакет Infrastructure Cloud Suite пока ещё слабо представлена на рынке, компания планирует изменить эту ситуацию. "VMware Infrastructure Cloud Suite является действительно больше маркетинговым термином. Мы можем сказать, что создали и приобрели большое количество отдельных продуктов, которые, будучи собраными вместе, пока не работают достаточно хорошо", - отметил представитель компании. По словам г-н Херрода, разработчиком "уже сделано очень много" в следующем выпуске VSphere, и сейчас идёт работа над тремя релизами одновременно. Версия 2013 продвинулась "довольно далеко вперед", и уже идет работа над релизом 2014.

Stephen_Herrod

"Вы увидите в следующем выпуске, что все продукты будут очень тесно связаны друг с другом. Они будут продаваться вместе, будут иметь один и тот же процесс установки. Идея состоит в том, что каждый из продуктов должен гораздо лучше взаимодействовать с другими, и вскоре вы сможете убедиться в этом", - сказал г-н Херрод. Приоритеты на будущее включают дальнейшее совершенствование продуктов компании, которые будут самостоятельно производить настройку оборудования для увеличения производительности, вследствие чего станет возможной работа VoIP на виртуальных машинах. Это, конечно, не все работы, ведущиеся компанией, резюмировал г-н Херрод.

Материалы по теме:

Источник:

Постоянный URL: http://servernews.ru/595904
27.04.2011 [12:20], SN Team

Три простых шага к будущему сетевых технологий

В век цифровых технологий развитие телекоммуникаций идет семимильными шагами, и нет сомнений, что существующие решения в области широкополосной проводной и беспроводной передачи данных станут только быстрее, интеллектуальнее и доступнее. Технический аналитик из  Alcatel-Lucent Маркус Велдон (Marcus Weldon) в своем блоге сделал небольшое предсказание относительно будущих инноваций в области вплоть до 2015 года.

 

 

В первую очередь, специалист предсказал появление единой конвергентной сети, которая сотрет различия между существующими проводными решениями, Wi-Fi и LTE. Вывод основан на том, что многие производители стремятся оснастить свои устройства (модемы, роутеры, коммутаторы и т.п.) максимальным возможным набором поддерживаемых способов передачи данных. Данный шаг рассматривается как необходимое эволюционное решение в области. Это навсегда избавит пользователей от проблем выбора подключения, а крупные провайдеры смогут сократить парк используемого оборудования почти на 50%, что приведет к существенной экономии.

Во-вторых, по мнению мистера Велдона, сети станут «умными» и «открытыми». Первое предполагает снижение стоимости обработки и хранения данных в общедоступных центрах, это позволит более эффективно использовать сетевые ресурсы. «Открытость» - шаг в облака, создание приложений использующих облачные технологии, доступных не только корпоративным заказчикам, но и рядовым пользователям. Аналитик предсказывает, что в будущем на облака мигрирует не только бизнес-сектор, но и вся индустрия развлечений.

И, наконец, третий шаг – оптимизация энергопотребления оборудования. Велдон считает, что без этого потребности экспоненциально развивающейся индустрии нанесут непоправимый вред окружающей среде. Компаниям уже сейчас необходимо внедрять «зеленые» технологии в производство, а в будущем это должно стать «железным» стандартом.

Источник:

Постоянный URL: http://servernews.ru/594548
Система Orphus