Western Digital объявила о старте рассылки образцов CMR-дисков Ultrastar DC HC570 ёмкостью 22 Тбайт и SMR-дисков Ultrastar DC HC670 UltraSMR ёмкостью 26 Тбайт отдельным гиперскейлерам. Обе новинки используют платформу HelioSeal с OptiNAND и трёхступенчатым приводом (triple-stage actuator, TSA), и имеют 10 пластин.

В CMR-накопителях Ultrastar DC HC570 каждая пластина имеет ёмкость 2,2 Тбайт, используется перпендикулярная запись с энергетической поддержкой (ePMR). У пластины SMR-накопителей Ultrastar DC HC670 ёмкость составляет 2,6 Тбайт благодаря использованию технологии UltraSMR. Сочетание OptiNAND, новой прошивки, аппаратных улучшений и UltraSMR позволило задействовать усовершенствованный алгоритм исправления ошибок при кодировании больших блоков, что дало возможность увеличить плотность размещения дорожек (TPI) и повысить ёмкость накопителя.

Источник изображения: storagereview.com

Также отмечается поддержка функции защиты данных кеша записи ArmorCache, которая с помощью OptiNAND позволяет добиться как высокой скорости записи (как при активации кеша в обычных HDD), так и гарантированной защиты данных (при отключении кеша), что повышает отказоустойчивость накопителей в случае аварийного отключения питания (EPO). ArmorCache избавляет от необходимости периодической отправки команд на сброс данных на накопитель.

Источник изображения: Western Digital

Сообщается, что 22-Тбайт CMR-накопители будут доступны уже этим летом. В частности, компания будет поставлять жёсткие диски WD Purple Pro ёмкостью 22 Тбайт для видеонаблюдения, жёсткие диски WD Red Pro для NAS и накопители WD Gold для системных интеграторов и реселлеров, обслуживающих предприятия и малый и средний бизнес. А вот 26-Тбайт SMR-накопители Ultrastar DC HC670 UltraSMR достанутся только избранным гиперскейлерам.

Технология SMR или «черепичной записи», при которой запись на пластинах жёсткого диска идёт с перехлёстом, позволяет добиться большей плотности размещения данных и увеличения итоговой ёмкости накопителя. Однако даже при небольшом изменении информации вся зона перехлёста должна быть считана и заново перезаписана, что делает SMR-накопители весьма неторопливыми на операциях записи и, что особенно неприятно, непредсказуемыми в плане латентности.

Компания Kalista.IO давно исследует возможность исправить этот недостаток — плодом её сотрудничества с Western Digital стало создание комплекса ПО Olympus. Двумя его основными компонентами стали модули Phalanx и Abacus. Как показали проведённые тесты, показатели IOPS выросли почти на 60% при на порядок более высокой стабильности отклика. А теперь Phalanx стал доступен в виде отдельного ПО для массивов типа JBOD, передаёт Blocks & Files.

В таком варианте реализация идей Kalista предельно проста: чтение происходит со всех дисков массива, но запись осуществляется только порциями на следующий диск в группе, так что первому диску не приходится постоянно выполнять перезапись SMR-блоков. При запросе на удаление данные только помечаются как удалённые. И по мере того, как фрагментация нарастает, ПО само переносит блоки данных на доступное пространство, после чего фрагментированный HDD помечается как пустой и вновь вносится в пул доступных для записи накопителей. Затем цикл с последовательным заполнением HDD повторяется.

Такой подход позволяет массиву на базе SMR-дисков выступать не хуже собрата, состоящего из CMR-накопителей, а в некоторых случаях система под управлением Phalanx работает даже несколько быстрее. Кроме того, исчезает т.н. «хвост латентности», свойственный обычным SMR-массивам, в которых часть дисков постоянно занята перезаписью больших блоков данных. Phalanx работает на стороне хост-системы, причём абсолютно прозрачно для ОС, приложений и всех вариантов хранилищ: файловых, блочных и объектных. Разные типы представления данных могут сосущестовать в составе одного массива Phalanx.

Компания Western Digital сегодня сообщила о том, что облачный сервис Dropbox одним из первых возьмёт на вооружение передовые жёсткие диски Ultrastar DC HC650. Речь идёт о накопителях, вмещающих 20 Тбайт информации.

Названные диски используют технологию «черепичной» магнитной записи (SMR) с частичным перекрытием дорожек. Доступны модификации с интерфейсом SATA 3.0 и SAS: в первом случае пропускная способность может достигать 6 Гбит/с, во втором — 12 Гбит/с. Частота вращения шпинделя составляет 7200 оборотов в минуту. Расчётная нагрузка достигает 550 Тбайт в год, при этом накопители ориентированы на эксплуатацию в круглосуточном режиме.

Dropbox уже довльно давно использует в своей инфраструктуре SMR-накопители, управляемые хостом (host-managed). Это позволяет одновременно получить относительно невысокую стоимость хранения данных и избежать ряда проблем, характерных для drive-managed дисков. Кроме того, характер нагрузки Dropbox отлично подходит для SMR-накопителей — данные пишутся последовательно и крупными блоками, что хорошо сочетается с зонированием SMR. При этом данные редко удаляются.

Применение дисков Ultrastar DC HC650 на 20 Тбайт, как отмечается, позволит Dropbox увеличить плотность хранения данных при минимальной совокупной стоимости владения (ТСО). При этом будут обеспечиваться высокие показатели надёжности хранения и доступности информации для более чем 600 млн пользователей облачного сервиса по всему миру.

Несмотря на победное шествие твердотельных накопителей, механические жёсткие диски всё ещё применяются широко. Для увеличения плотности записи в них нередко применяется технология черепичной или черепичатой (shingled, SMR) записи, при которой дорожки секторов на пластине частично друг друга перекрывают. Если на скорость чтения это влияет слабо, то запись в режиме SMR производится достаточно медленно, поскольку требует перезаписи соседних дорожек, и даже в архивных сценариях такие скорости могут быть неприемлемо низкими. Однако компания Western Digital, похоже, нашла выход из ситуации.

Вкратце напомним: в технологии SMR для чтения и записи используется разная ширина дорожек, причём, в режиме записи, как более сложном, дорожка шире. Как следствие, дорожки «наползают» друг на друга подобно черепицам на крыше дома, отсюда и название технологии. Считать такую структуру нетрудно, однако если на диск поступают новые данные, приходится стирать и перезаписывать соседние дорожки, а это отнюдь не добавляет скорости, зато серьёзно повышает латентность, причём, непредсказуемым образом. Существует даже отдельный термин tail latencies.

Реализация алгоритмов SMR может быть как дисковая (выполняется на уровне контроллера на плате HDD), так и программная — в этом случае за неё отвечает хост-система. Последний подход обычно требует модификации приложений или даже введения отдельной программной прослойки, и это замедляло темпы внедрения SMR. Однако Western Digital полагает, что нашла выход из ситуации.

Компания смогла договориться о партнёрстве с разработчиком ПО Kalista.IO, разработавшей программное обеспечение под названием Olympus, призванное ускорить запись в накопителях с SMR или зонированием. Данная система состоит из двух сервисов: единого блочного, файлового и объектного интерфейса Phalanx и вычислительного Abacus, каждый из них может запускаться и масштабироваться отдельно. Система Olympus доступна в различных вариантах: как аппаратный блок, программное приложение и даже виртуальный образ.

Phalanx способен представить любой накопитель, будь то SSD или HDD, как диск с черепичной записью и не требует никакой рекомпиляции или иного внесения изменений в существующие приложения, не требуется также установка дополнительного модуля ядра в Linux — всё работает в пространстве пользователя. Данные при этом делятся на «строки и столбцы», при записи Phalanx гарантирует отсутствие одномоментной концентрации «горячих записей», что ликвидирует проблему с непредсказуемой латентностью. Масштабируется Phalanx добавлением дисков, для метаданных используется отдельное хранилище.

Как показывают предварительные тесты, использование ПО, разработанного Kalista.IO в накопителе WD Ultrastar HC600 с хост-управлением SMR, позволяет добиться уровня латентности ниже, нежели у Ultrastar HD530, который SMR-записи не использует. Результаты, полученные WD и Kalista.IO в Hadoop и Ceph можно загрузить по ссылке, в целом же, Phalanx продемонстрировала возрастание IOPS на 58%, а стабильность возросла в 10 раз.