11.11.2013

Для чего HGST наполняет жёсткие диски гелием?

Если мы говорим о прогрессивных технологиях в области хранения данных в ЦОДах, то речь обычно идёт об SSD. О постоянно увеличивающейся скорости записи, о том, как быстро дешевеют твердотельные диски, о том, что скоро они захватят все крупные дата-центры планеты и окончательно отправят HDD на задворки ИТ-эволюции. Никакого заметного прогресса в технологиях вокруг жёстких дисков до недавнего времени не было, поэтому говорить о HDD было равноценно беседам о кассетных системах хранения данных: вот уж где ничего нового не происходит в принципе. Кстати, о кассетах мы сегодня тоже поговорим, а пока о дисках.

В HDD-сегменте действительно долго ничего не происходило. И, хотя никто всерьёз не прочил жёстким дискам скорой гибели, повсеместный переход на SSD оставался делом времени. Однако в начале ноября дело сдвинулось с мертвой точки, и редакционные почтовые ящики запестрели пресс-релизами от Western Digital и её дочерней компании HGST. Мир корпоративных систем хранения данных облетела новость: начались продажи жёстких дисков, заполненных... гелием! Вторым по распространённости химическим элементом во Вселенной и вторым по лёгкости после водорода.

Чтобы осознать преимущества, которые дает гелий, надо понимать, что происходит внутри жёсткого диска. А среда там, надо сказать, не самая мягкая. Диски вращаются со скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту, головка совершает бессчётное количество операций записи и считывания, все это осложняется трением и сопротивлением воздуха. Приведу банальную, но весьма ощутимую аналогию: если вы когда-нибудь выставляли руку в открытое окно движущегося на большой скорости автомобиля, то вы отлично представляете себе, что происходит внутри жёстких дисков. Конечно, их производители уже давно работали над тем, чтобы как-то нивелировать это сопротивление среды, и наконец им удалось поставить процесс на поток.

Наиболее очевидное свойство гелия применительно к жёстким дискам - это то, что он легче воздуха. Именно это делает его идеальным для использования в системах хранения данных. Если пространство внутри HDD заполнено гелием, диски могут вращаться быстрее, вибраций между головкой и диском становится меньше, сопротивление воздуха значительно сокращается. Какие преимущества дает это технологическое новшество?

Во-первых, благодаря сниженному сопротивлению внутри стандартного корпуса можно уместить больше дисков. Обычно их в дюймовый корпус HDD помещается пять, а при снижении сопротивления можно упаковать диски более плотно и поместить целых семь штук. Первый "гелиевый" жёсткий диск рассчитан на шесть терабайт, в то время как стандартные вмещают лишь четыре ТБ. В HDD, корпус которых заполнен одним из самых легких газов, вращение дисков более быстрое, что оборачивается увеличением скорости считывания и записи данных. Но это вовсе не означает, что диски будут быстрее выходить из строя: в силу того что сопротивление гелия меньше воздушного, расчётный цикл жизни HDD увеличивается.

Такая конструкция также позволяет значительно снизить энергопотребление. На небольших системах хранения данных это традиционно незаметно. Однако корпоративные клиенты и компании, разворачивающие коммерческие ЦОДы, определённо оценят нововведение. По расчётам производителя, развёртывание СХД на 11 петабайт требует 12 стоек, заполненных суммарно 2880 дисками. Это хранилище требует около 33 киловатт электроэнергии. В то время как увеличение объема каждого диска на 2 ТБ означает, что для хранения аналогичного количества данных необходимо лишь 1920 дисков и 14 киловатт для того, чтобы "завести" их. Не говоря уже о том, что меньшее количество HDD означает меньше пространства и меньше соединительных кабелей.

Еще одна особенность жёстких дисков, заполненных гелием, уже наверняка пришла вам в голову, - их герметичность. А это означает, что их можно использовать в стойках с жидкостным охлаждением. Например, Intel уже давно экспериментирует с масляным охлаждением, разрабатывая компоненты, которые можно погружать в специальное масло, не опасаясь коррозии или замыкания. И основным камнем преткновения для Intel были как раз жёсткие диски. Масляное охлаждение сегодня - это вообще одна из наиболее прогрессивных технологий в строительстве дата-центров. Конечно, до массового внедрения ей далеко, но её преимущества заставляют многих задуматься. Наиболее очевидное из этих преимуществ заключается в том, что при масляном охлаждении снимается необходимость во всех остальных охлаждающих элементах, основанных на снижении температуры за счёт отвода горячего воздуха. Более того, масло как охлаждающий элемент можно использовать повторно - в качестве источника электроэнергии. А самый главный секретный ингредиент этого блюда - возможность поддерживать постоянную температуру внутри стоек, что значительно увеличит эффективность работы компонентов системы, а также их срок эксплуатации. Intel конечно, могла позволить себе исследования в области "гелиевых" СХД, но производить собственные HDD не стала бы. Поэтому анонс от Western Digital как нельзя кстати.

Несколько крупных компаний уже объявили о том, что будут применять HDD с гелием в своих дата-центрах. HP планирует ставить такие диски в серверы, Netflix хочет построить часть динамического СХД на базе прогрессивных HDD, Huawei также работает над внедрением "гелиевых" дисков. Однако один из самых перспективных и крупных клиентов WD - CERN. Европейская организация по ядерным исследованиям генерирует действительно большие объёмы данных и для записи использует жёсткие диски и кассеты. CERN уже тестирует диски, заполненные гелием, в своей СХД, рассчитанной на хранение 60 петабайт. Сегодня большая часть данных организации хранится на кассетах, так как гигантские их объёмы делают хранение на жёстких дисках нецелесообразным с финансовой точки зрения. По мнению европейской организации по ядерным исследованиям, жёстким дискам необходимо стать более финансово эффективными, чтобы конкурировать с кассетами, когда дело касается хранения действительно больших объёмов данных. HDD с гелиевым заполнением - это как раз шаг в необходимом направлении.

Итак, видим ряд важнейших преимуществ новых жёстких дисков, особенно для компаний, которые разворачивают собственные ЦОДы, и для строителей коммерческих дата-центров. Эти преимущества сводят на нет практически все основные проблемы жёстких дисков. HDD с гелием внутри энергоэффективны, позволяют хранить больше данных в одном корпусе, могут использоваться в системах с жидкостным охлаждением, работают в среднем дольше, чем обычные жёсткие диски. Отсюда возникает вопрос: будут ли они способны конкурировать с твердотельными дисками?

Не нужно мудрствовать лукаво, чтобы выявить единственный, зато убойный аргумент производителя жёстких дисков с гелием против SSD. Это цена. Несмотря на то что стоимость SSD падает с каждым днём, твердотельным дискам всё ещё далеко до HDD. Жёсткие диски значительно дешевле. А учитывая, что HGST долго работала над тем, чтобы поставить производство "гелиевых" HDD на поток, цена их также будет падать и со временем станет эквивалентна стоимости обычных HDD.

Игорь Емельянов

Источники:

1. computerra.ru