Жесткие диски (HDD) с черепичной магнитной записью (SMR) спокойно существуют уже почти десять лет. Однако, как и в случае со многими инновациями, их путь к широкому признанию был постепенным. Жесткие диски SMR, похоже, лишь на цыпочках проникли в центры обработки данных. Теперь что-то изменилось.
Генеральный директор Western Digital Дэвид Гёкелер недавно сообщил, что на долю накопителя UltraSMR емкостью 26 терабайт (ТБ) приходится почти половина поставок экзабайтных данных Western Digital, что означает поворотный момент для внедрения SMR. Ожидается, что эта восходящая траектория продолжится, и жесткие диски SMR переходят из нишевой технологии в преобладающую.
Итак, что же спровоцировало подъем? Интервью с лидерами отрасли подчеркивают комбинацию факторов: резкий рост объема сохраняемых данных, растущую эффективность технологии SMR, требования к более экологичным ИТ и развивающуюся экосистему, которая снижает планку внедрения.
Станьте зеленым
Александр Рагель — основатель и генеральный директор Leil Storage, платформы управления данными петабайтного масштаба на базе жестких дисков SMR.
«Мы впервые познакомились с жесткими дисками SMR пять лет назад», — сказал Рагел. «В то время мы были реселлерами и создавали индивидуальные решения для хранения данных, устройства и облака, основанные в основном на продуктах Western Digital. Чем больше мы понимали SMR, тем больше понимали, что нам нужно выделить отдельную компанию на основе этой технологии».
Компания Leil была основана в ноябре 2022 года. Всего год спустя компания полностью заработала и привлекла клиентов, которым требуются системы хранения данных с высокой плотностью размещения, низкими капитальными затратами и выбросами углекислого газа.
«Никто не хочет удалять данные».
«Каждая мелочь сейчас подключена к Интернету», — сказал Рагел. «И все эти данные необходимо резервировать и часто архивировать. Никто не хочет удалять данные».
Но то, как мы храним данные сегодня, основано на концепциях, которые возникли задолго до того, как наш мир был насыщен данными: эффективность имела большее значение для производительности и стоимости, чем для уменьшения их присутствия на планете.
Команда Рагеля и Лейла увидела потенциал накопителей SMR и систем хранения данных на базе жестких дисков SMR для реализации новых функций энергосбережения и создания решения для хранения данных с более устойчивыми моделями потребления.
Как объяснил Рагель, диски SMR по своей природе более экологичны: они потребляют значительно меньше энергии на каждый хранимый терабайт по сравнению с обычными жесткими дисками (CMR). Используя специальное оборудование Western Digital, Лейл разработал свой «особый соус» — функцию энергосбережения под названием Massive Array of Idle Disks (MAID).
«Мы используем уникальные SMR-приводы Western Digital, управляемые хостом, которые оснащены контактом отключения питания», — сказал Рагел. «Мы можем автоматически включать и выключать диск, используя сложные алгоритмы для создания энергосберегающего хранилища данных».
Ragel может похвастаться тем, что интеллектуальное управление питанием может значительно снизить потребление энергии (до 43%), что соответствует глобальному стремлению к устойчивым решениям.
«В Европе и других странах зеленая повестка дня имеет большое значение», — сказал Рагель. «Сообразительные клиенты хотят соответствовать целям устойчивого развития Организации Объединенных Наций. Благодаря SMR мы увидели возможность создать новый тип решения для хранения данных петабайтного масштаба, ориентированный на устойчивое развитие».
Переломный момент
В то время как Лейл находится в авангарде внедрения SMR, другие компании достигают переломного момента.
Нельсон Нахум, соучредитель, бывший генеральный директор и технический директор Zadara, новаторской корпоративной облачной платформы, признал меняющийся взгляд компании на SMR.
«За последнее десятилетие мы оценивали жесткие диски SMR не раз», — сказал он. «Мы всегда очень активно внедряли новые емкости хранения, потому что такая емкость полезна для бизнеса».
Zadara в первую очередь обслуживает поставщиков услуг, которые используют локальное хранилище компании как услугу для предоставления облачных услуг. Компания управляет более чем 500 распределенными по всему миру периферийными облаками.
«Задара действительно хороша в создании небольших облаков во многих и многих местах, в отличие от гиперскейлеров, у которых огромные облака есть в очень небольшом количестве мест», — сказал Нахум. «Но это также означает, что пространство в каждом месте ограничено, поэтому нам нужна высокая плотность».
Но даже в условиях нехватки мощностей Zadara до сих пор избегала технологии SMR. Нахум объяснил, что объем работы, который необходимо проделать на уровне программного обеспечения для внедрения SMR, управляемого хостом, значителен, и если вы не являетесь одним из облачных титанов, выигрыш в терабайт или два на диск не оправдает вложений. стоит.
«Мы решили, что существует своего рода минимальный порог, который имеет смысл сделать это, и этот порог достигнут», — сказал Нахум. «Выгоды от SMR теперь стали значительными. Итак, SMR входит в нашу дорожную карту».
Этот недавний прирост емкости — например, объявление Western Digital о выпуске жесткого диска UltraSMR емкостью 28 ТБ (UltraSMR — это набор аппаратных средств, контроллеров и других технологий, которые значительно расширяют преимущество емкости дисков SMR) — обеспечивает увеличение емкости почти на 20 % по сравнению с предыдущим самым высоким показателем. -Обычный жесткий диск емкостью.
Способ «писать»
Инженерная проблема, о которой упомянул Наум, связана с внутренними отличиями жестких дисков SMR от того, как центры обработки данных работали в последние десятилетия.
«При использовании SMR мы перекрываем дорожки на пластине жесткого диска, чтобы вместить больше дорожек на диск», — объяснил Брэд Варбиани, директор по техническому маркетингу жестких дисков в Western Digital. «Но точно так же, как вы не можете отремонтировать одну черепицу, не поднимая другие черепицы, вы не можете позволить головке жесткого диска SMR беспорядочно прыгать и записывать на любую дорожку, потому что вы испортите данные на перекрывающейся дорожке. Должны применяться другие правила записи данных».
«Это могли сделать только гиперскейлеры и крупные облачные компании».
Варбиани признает, что это немалая задача. В то время как потребительские накопители SMR созданы для выполнения всего управления данными внутри накопителя (также известное как SMR с управлением устройствами), жесткие диски SMR корпоративного уровня управляются хостом. Они требуют переделки стека программного обеспечения хоста, включая операционную систему, файловую систему и приложения. Необходимо принять новые спецификации команд, и, что наиболее важно, главное программное обеспечение должно сериализовать данные, чтобы их можно было последовательно записывать на диск. (Думайте об этом как о музыкальной дорожке на пластинке, которая начинается в какой-то момент и плавно продолжается по мере вращения).
«До сих пор это могли сделать только гиперскейлеры и крупные облачные компании, поскольку они контролируют свой стек программного обеспечения и обладают огромными ресурсами для разработки программного обеспечения», — сказал Варбиани.
Но эволюция облачных центров обработки данных устраняет некоторые из этих барьеров для входа. Задара, например, уже работал над сериализацией данных независимо от SMR.
«Жесткие диски большой емкости могут стать проблемой для высокопроизводительных приложений», — сказал Нахум. «Жесткий диск емкостью 22 ТБ будет производить примерно те же операции ввода-вывода в секунду (IOPS), что и жесткий диск емкостью 10 ТБ, поэтому общая производительность на гигабайт снижается по мере роста емкости».
Сериализация данных была одной из стратегий, принятых компанией для повышения производительности жестких дисков большой емкости.
«Решение проблем, связанных с жесткими дисками большой емкости, уже закладывает основу для того, что мы хотим сделать с SMR», — сказал Нахум и уточнил, что, как и Лейл, он ожидает, что внедрение SMR позволит Zadara запускать новые услуги.
«Я считаю, что SMR добавит еще один уровень», — сказал Наум. «Это не замена CMR, а объединение ее в дата-центре».
Экспресс-полоса СМР
Возможно, наиболее значительным изменением для жестких дисков SMR, управляемых хостом, стало то, что поддержка значительно выросла за последние годы. Унифицированные платформы, такие как инициатива Zoned Storage, охватывающая как жесткие диски, так и твердотельные накопители, внесли вклад в организации с открытым исходным кодом и стандартизацией, которые дали толчок разработке приложений и помогли развиться экосистеме.
«У нас было несколько лет развития экосистемы», — сказал Варбиани из Western Digital, — «и жесткие диски SMR могут использовать всю поддержку и достижения, созданные для зонированных устройств».
Для таких компаний, как Leil и Zadara, это означает использование библиотек, инструментов и ресурсов разработки программного обеспечения для облегчения инженерных усилий.
«Мы стоим на плечах гигантов», — сказал Петр Моджик, главный архитектор Лейла. «Наша команда инженеров может использовать проверенные, опубликованные архитектуры, и это сделало переход к SMR, управляемым хостом, относительно гладким. Это также помогает нам гарантировать, что мы создаем продукт, получивший самые высокие оценки качества».
Для других компаний развивающаяся экосистема может полностью исключить тяжелую работу по переработке хост-систем.
Как пояснил Варбиани, сегодня некоторые среды приложений могут использовать жесткие диски SMR без необходимости перезаписи. Он называет эти рабочие нагрузки «дружественными к SMR», и они включают в себя такие вещи, как видеонаблюдение, которое записывается последовательно; сети доставки контента, которые не обновляются ежеминутно, а сохраняются один раз и затем подвергаются интенсивному чтению; варианты использования холодного хранилища, такие как облачное резервное копирование, которые записываются один раз и не будут изменены, если не произойдет катастрофа; и данные обучения нынешнего фаворита отрасли: искусственного интеллекта.
«Нам удалось внедрить эту технологию в больших масштабах».
«Достижения в экосистеме привели к поддержке ядра Linux и файловой системы Btrfs, где операционная и файловая системы скрывают управление SMR», — сказал Варбиани. «Приложению не нужно знать, что они хранят данные на SMR. Это недорогой и быстрый путь к SMR».
Поскольку отрасль снижает планку внедрения, Моджик и команда Leil надеются, что решение их компании принесет технологию SMR в массы.
«Нам удалось широко охватить эту технологию и сделать ее доступной для всех как продукт, который можно развернуть в центре обработки данных», — сказал Моджик. «Мы позволяем людям пойти и купить стойку SMR-накопителей емкостью 15 петабайт (ПБ) и начать пользоваться преимуществами этой технологии уже сегодня. Теперь речь идет только об образовании: SMR, управляемый хостом, — это самая современная, экологичная и передовая технология для хранения данных с высокой плотностью хранения».
