Погляд у минуле
Протягом останніх десятиліть, жорсткий диск був одним з найбільш "слабких місць" комп'ютера або сервера. Відома історія з накопичувачами IBM Deskstar, які виходили з ладу навіть після нетривалого використання. Ця модель дисків, вважалася однією з найбільш ненадійних корпоративних HDD, за що отримала прізвисько Deathstar ( «Зірка смерті»).
Ситуація з Deskstar відкинула довгу тінь на індустрію жорстких дисків. Багато виробників почали добровільно занижувати гарантійні терміни на свої пристрої. У ряді випадків вони скоротилися з трьох до одного року. Але з часом з'являлися нові технології, що підвищують надійність HDD. Згідно з дослідженням одного з великих західних хмарних провайдерів в 2018 році відсоток відмов (AFR) жорстких дисків в його ЦОД склав 1,25%. Для порівняння: в 2016-м і 2017-го значення AFR дорівнювало 1,95% і 1,77% відповідно.
Скорочення числа поломок HDD експерти ІТ-індустрії пов'язують з розвитком технологій як в самих накопичувачах, так і в дата-центрах. Розглянемо деякі з цих рішень.
Жорсткі диски наполненнние гелієм
Деякі сучасні HDD виробники заповнюють гелієм. Щільність гелію в сім разів нижче щільності повітря. Ця особливість зменшує силу тертя, що діє на рухомі компоненти, і знижує силу газових потоків, яка впливає на точність позиціонування голівок, що зчитують. Додатково технологія усуває ризик корозії елементів HDD, тому що гелиевая середовище не містить водяної пари. Все це збільшує розрахунковий цикл життя жорстких дисків.
Згідно з дослідженням HGST, проведеним кілька років тому і заснованому на статистиці компаній Netflix, Huawei і HP, термін служби гелієвих дисків в два рази перевищує термін служби класичних HDD. З цієї причини продажу гелієвих дисків ростуть рік від року, а самі пристрої все частіше використовуються в дата-центрах хмарних провайдерів.
Поліпшення умов в ЦОД
Ще однією причиною підвищення надійності HDD експерти індустрії називають поліпшення умов в дата-центрах. Термін служби жорстких дисків безпосередньо пов'язаний з навколишнім їх температурою. У Seagate відзначають, що оптимальною буде температура в 30 ° C. Якщо вона буде вище 50 ° C або нижче 5 ° C, то кількість відмов значно виросте.
Тому ІТ-компанії розробляють нові рішення для кондиціонування, які б підтримували оптимальну температуру в серверній. Наприклад, в Facebook представили технологію випарного охолодження для ЦОД. Вода для системи охолоджується в спеціальному теплообміннику, випаровуючись через особливий мембранний шар. Потім ця рідина використовується для зниження температури повітря в машинному залі.
Крім нових систем охолодження, розробляються і рішення для управління ними. Зокрема, на базі машинного навчання. Такі системи використовують датчики, що збирають дані про температуру за межами дата-центру і всередині нього. Ця інформація потім використовується керуючим модулем для настройки вентиляції - він регулює температуру, забираючи більше або менше повітря з вулиці.
Розвиток «внутрішніх» технологій HDD
На кількість відмов HDD також впливає вологість повітря. Вона визначає те, на якій висоті від диска може безпечно перебувати голівки, що зчитує, щоб не пошкодити магнітну поверхню. Для вирішення цієї проблеми виробники дисків впроваджують технології, конфігурують рух блоку головок в залежності від умов роботи.
Прикладом такої технології можуть бути RV-сенсори, або датчики обертальної вібрації. Використовуючи їх показання вбудований керуючий модуль змінює характер руху блоку головок, спеціальним чином перерозподіляючи вібрацію на корпус пристрою. Часто RV-сенсори зустрічаються в накопичувачах, призначених для роботи в дискових масивах, від компаній Seagate, Toshiba і Western Digital.
Про надійність альтернативних накопичувачів
Найбільш поширеними в якості альтернативи традиційним жорстким дискам, в тому числі в дата-центрах, сьогодні є SSD накопичувачі. За статистикою кількість відмов твердотільних накопичувачів менше, ніж у жорстких дисків. Однак зі зростанням терміну служби, число помилок при читанні у твердотільних жорстких дисків росте вдвічі швидше ніж у класичних HDD. Для вирішення цієї проблеми виробники SSD розвивають методи корекції помилок, які повинні підвищити надійність і термін служби пристроїв.
Один з таких способів - SSD refresh. Якщо до окремих осередків накопичувача довгий час не відбувається звернень, вони починають втрачати заряд. Це може привести до втрати частини даних. Тому контролер накопичувача час від часу зчитує інформацію в невикористовуваних осередках, оцінює їх поточний стан і «дозаряджати» їх.
Ще одна технологія, яка продовжує використовуватися в дата-центрах - це магнітна стрічка. У звіті Data Storage Trends за 2018 рік стрічка стала четвертим за популярністю сховищем після HDD, SDD і хмари (мова йде про різні варіанти зберігання даних компаній, що не методах зберігання як таких). Магнітні стрічки використовують в основному завдяки їх надійності: помилки на цьому накопичувачі виникають на чотири-п'ять порядків рідше, ніж в HDD.
При цьому сьогодні як і раніше розробляються нові технології для продовження терміну життя плівки. У 2017 році IBM і Sony створили магнітну стрічку, яку для захисту забезпечили додатковим «мастильним» шаром. Цей шар знижує ризик пошкодження стрічки при її русі на швидкості 10 метрів в секунду.
Існують і більш експериментальні технології зберігання, надійність яких, в теорії, здатна значно перевищити показники класичних накопичувачів. Наприклад, великий потенціал в якості довговічного носія в ІТ-співтоваристві пророкують молекулам ДНК.
Творці ДНК-сховищ планують запечатати молекули в скляні капсули, де вони будуть ізольовані від згубних умов навколишнього середовища. Це дозволить зберігати закодовані в них цифрові дані протягом тисяч років без помилок. Такий носій інформації може стати реальністю вже в найближчі роки: впровадити ДНК-сховище в одному зі своїх ЦОД планувала компанія Microsoft.
Але подібні рішення поки є експериментальними і не розраховані на широке використання. Тому поки одними з найбільш популярних способів зберігання інформації в дата-центрах залишаться жорсткі диски. А з огляду на той факт, що їх надійність зростає, HDD залишаться з нами ще надовго.
