Тенденции

На сегодняшний день  70–80%  всех данных в мире приходится на HDD, емкость которых  растет  главным  образом  за счет повышения плотности хранения — ежегодный прирост составляет 40%. Кроме  этого,  имеется еще ряд направлений усовершенствования качества  HDD —  например, для улучшения соотношения сигнал-шум предложена канальная технология IDRC (Iterative Detection Read Channel), развиваются методы передачи данных, использующие коды с исправлением ошибок, усовершенствованные сервомеханизмы в приводах головок.

Современный жесткий диск представляет собой сложную сбалансированную композицию взаимосвязанных технологий, причем изменение одной из них влияет на другие и на систему хранения в целом. Например, улучшение соотношения сигнал-шум открывает возможности к переходу на облегченные коды с малой плотностью проверок на четность (Low-Density Parity-Check code, LDPC code) вместо применения более «тяжелых» кодов  Рида — Соломона  с исправлением ошибок (Reed-Solomon Error Connection Code, RS-ECC), что позволяет повысить суммарную производительность систем хранения. Однако самая критичная характеристика  —  плотность записи, и в ближайшие годы ее рост обеспечат несколько новых технологий: размеченный (структурированный) носитель данных ( Bit Patterned Media, BPM), запись с энергетической поддержкой (Energy Assisted Magnetic Recording, EAMR) и черепичный метод записи (Shingled Magnetic Recording, SRM). Менее радикальным будет появление дисков, корпуса которых заполняются гелием. Ожидается, что благодаря этим новациям к 2017 году плотность записи на HDD приблизится к 5 Тбайт на квадратный дюйм.

Диски на флэш-памяти при всех их достоинствах все еще уступают HDD по живучести носителя (write endurance), по числу циклов записи, которое выдерживает ячейка, а также по сохранению записанных данных (data retention). Дальнейшее развитие технологий SSD будет нацелено на компенсацию этих недостатков  —  будут развиваться методы повышения живучести, способы продления жизни ячеек (wear leveling technique), технологии сборки мусора и консолидации фрагментов, а также другие технологии, попадающие в разряд S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology). Для продления сохранности данных создаются специальные средства наблюдения (SSD patrol functionality), а комитет инженеров, специализирующихся в области электронных устройств (Joint Electron Device Engineering Council, JEDEC), куда входят все основные производители флэш-памяти, разрабатывает соответствующие стандарты.

Нынешние продукты SSD делятся на  клиентские (для  персональных  устройств)  и корпоративные  (для  серверов и систем  хранения).  В клиентских используется дешевая многоуровневая технология (Multi Level Cell, MLC), а в корпоративных — одноуровневая (Single Level Cell, SLC) и  (реже)  MLC, гарантирующие в  3–5  раз больший срок жизни [1]. Корпоративные SSD используются в критически важных приложениях, поэтому имеют более высокую надежность и производительность. Переход с SLC на MLC связан с необходимостью уменьшения стоимости хранения.

SSD и HDD удачно дополняют друг друга, а если учесть, что HDD делятся на две категории — более медленные, но емкие 3,5-дюймовые, вращающиеся со скоростью 7,2 тыс. оборотов в минуту, и более быстрые, но менее емкие 2,5-дюймовые, вращающиеся со скоростью  10–15  тыс. оборотов в минуту, — то появилась возможность строить трехуровневые системы хранения. На Tier-0 размещают SSD  —  80% всех данных системы хранения, а оставшиеся 20% — на  всех остальных уровнях.

HDD

Из распространенных определений Больших Данных (например,  «4V»:  Volume —  объем, Velocity  —  скорость,  Veracity —  достоверность,  Variety —  разнообразие)  следует, что поддерживающие системы хранения должны сочетать два качества — быть одновременно емкими и быстрыми. Однако сегодня нет какой-то одной единственной предпочтительной технологии хранения, отвечающей сразу двум этим  требованиям:  классические HDD  удовлетворяют  первому, а SSD  —  второму. Потенциал HDD далеко не исчерпан, а потенциал SSD еще только раскрывается.

За восемь лет, прошедших с момента публикации [2], многое изменилось  —  тогда о вертикальной или перпендикулярной записи (Perpendicular Magnetic Record, PMR), обеспечивающей большую плотность, чем традиционная горизонтальная или продольная, говорилось в будущем времени, а сегодня этот метод стал основным. Одновременно многие из названных тогда технологий стали реальностью и нацелены на так называемую  трилемму  магнитной  записи: способность  к  чтению  (Readability),  способность  к  записи  (Writeability) и  стабильность  (Stability).