Firma Western Digital (WD) ogłosiła architekturę dysków z pamięcią flash OptiNAND podczas wydarzenia HDD Reimagine, które odbyło się dzisiaj. Ta nowa technologia optymalizuje i integruje dyski twarde ze zintegrowaną pamięcią NAND (iNAND). Ta nowa klasa wbudowanych dysków flash pozwala klientom sprostać wykładniczemu wzrostowi ilości tworzonych danych, zarówno obecnie, jak i w przyszłości. Należy jednak jasno powiedzieć, że nie jest to nowe podejście do hybrydowych dysków twardych – technologia OptiNAND jest znacznie bardziej złożona.
Czym jest WD OptiNAND?
Mówiąc najprościej, WD OptiNAND to platforma łącząca pamięć iNAND, kontroler i oprogramowanie sprzętowe jako układ SoC, umieszczony na płytce drukowanej dysku twardego. iNAND to 64-warstwowa dynamiczna pamięć flash (BICS3), która zarządza metadanymi dysku twardego. Technologia iNAND umożliwia obsługę zarówno pamięci SLC do operacji wymagających dużej ilości zapisu, jak i TLC do operacji wymagających dużej ilości odczytu w tym samym urządzeniu. WD twierdzi, że te dyski z pamięcią flash zapewnią większą pojemność, wydajność i niezawodność. Właśnie dlatego firmy zajmujące się skalowaniem danych są bardzo zainteresowane nową technologią WD w zakresie warstw pamięci masowej i archiwizacji.
Należy również podkreślić, że nie są to w żadnym wypadku hybrydowe dyski twarde. Koncepcja hybrydowa polegała na połączeniu pamięci flash z dyskami twardymi, aby umożliwić użytkownikom końcowym i systemom pamięci masowej korzystanie z zalet wydajnościowych pamięci flash oraz pojemności i kosztów w przeliczeniu na terabajt dysków twardych. Dyski te były jednak kompletnym niewypałem. Były drogie, działały słabo i miały bardzo ograniczone wsparcie dla systemów operacyjnych. W związku z tym ważne jest zrozumienie, że OptiNAND nie jest hybrydową technologią dysków twardych. Wszystkie dane są odczytywane z talerzy dysku twardego i zapisywane na nich.
Jak działa WD OptiNAND?
Technologia OptiNAND wymaga platformy dysków twardych, która obsługuje jej integrację. Będzie to zatem przyszłościowy typ integracji, który może działać na dyskach SMR lub CMR. Technologia OptiNAND jest początkowo dostarczana jako ładunek o pojemności 64 GB na dyskach twardych WD klasy 20 TB, które są obecnie testowane u dostawców usług chmurowych i innych dużych klientów.
Jeśli znasz się na technologii dysków twardych, to natychmiastowa odpowiedź może brzmieć mniej więcej tak: „Czy dyski twarde nie wykorzystują już pamięci DRAM do przechowywania metadanych?”. No cóż, tak, ale w porównaniu z 64 GB pamięci iNAND, pamięć DRAM dysku twardego o pojemności 18 TB to zaledwie 512 MB pamięci podręcznej. Oczywiście pamięć DRAM jest również znacznie droższa niż NAND, więc skalowanie do większych pojemności staje się niepraktyczne.
Pamięć Flash jest również interesująca z punktu widzenia trwałości. Pamięć DRAM jest opróżniana w przypadku utraty zasilania, natomiast pamięć NAND jest nieulotna i może nadal przechowywać metadane bez konieczności ponownego napełniania po sekwencji rozruchowej, wyjmowania z systemu z jakiegokolwiek innego powodu ani w przypadku zaniku zasilania. Według szacunków firmy WD dyski OptiNAND mogą zabezpieczyć ponad 100 MB danych do zapisu w przypadku nieplanowanej utraty zasilania, co stanowi 50-krotną poprawę w porównaniu ze standardowymi dyskami, które mogą opróżnić około 2 MB.
W tym przypadku również występuje aspekt wydajnościowy. Opóźnienia na dysku twardym zostały zmniejszone dzięki optymalizacji oprogramowania układowego, która koncentruje się na ograniczeniu częstotliwości odświeżania zakłóceń sąsiednich ścieżek (ATI) i zmniejszeniu konieczności opróżniania pamięci podręcznej zapisu w trybie z włączoną pamięcią podręczną zapisu. Ponadto pobieranie metadanych z dysku zakłóca działanie hosta i wydajność. Technologia OptiNAND oferuje bardziej wydajny przepływ danych. Platforma zapewni również inżynierom WD większą elastyczność w przyszłości, umożliwiając im opracowanie zupełnie nowych funkcji, które pozwolą na szybszą pracę dysków.
Oprócz zwiększenia wydajności, metadane nie muszą już być przechowywane na dysku twardym, co zwalnia nieco więcej miejsca do wykorzystania przez użytkownika końcowego. Inne dane związane z telemetrią dysku również nie muszą być przechowywane na samym dysku twardym dzięki pojemności pamięci iNAND. Część inteligencji wbudowanej w platformę przekłada się również na wzrost wydajności, co przekłada się na większą liczbę ścieżek na cal (TPI) i zwiększoną gęstość zapisu.
Gdzie jesteśmy dzisiaj?
Technologia OptiNAND jest realna i trafia do dużych klientów, którzy mają duże zapotrzebowanie na dane. Chociaż pamięć flash cieszy się ogromnym zainteresowaniem (zobacz nasz podcast Ruler SSD) , to jednak dyski twarde stanowią lwią część pamięci masowej w centrach danych. Według IDC, dyski twarde będą stanowić 82% pojemności sprzedawanej na rynku przedsiębiorstw w 2025 roku.
Dyski wykorzystujące nową architekturę będą wykorzystywać technologie takie jak potrójny siłownik (TSA) i technologię HelioSeal, oferując 2.2 TB na talerz, co pozwoli na zwiększenie pojemności w technologii PMR. Obecnie testowany model 20 TB to dysk 9-talerzowy, co zbliża nas do klasyfikacji 20 TB. To jednak dopiero początek, ale gdy technologia ta stanie się powszechnie dostępna, prawdopodobnie pojawi się w wersji o pojemności 22 TB lub 24 TB.
Warto zauważyć, że technologia OptiNAND nie jest jeszcze gotowa na rewolucję w pojemności ani wydajności dysków twardych. To krok milowy, który pomaga firmie WD wycisnąć nieco więcej z dysków twardych. Jest to jednak platforma, która daje firmie WD potencjał do wydobycia większych korzyści z czasem. W dużych centrach danych nawet niewielki wzrost pojemności, wydajności i niezawodności ma istotne znaczenie.
Amazon