A Western Digital (WD) anunciou a arquitetura de unidade otimizada para flash OptiNAND no evento HDD Reimagine da empresa realizado hoje. Esta nova tecnologia otimiza e integra HDDs com NAND integrado (iNAND). Essa nova classe de unidades flash integradas permite que os clientes atendam ao crescimento exponencial na criação de dados, tanto hoje quanto no futuro. Sejamos claros, porém, este não é um novo jogo em discos rígidos híbridos - OptiNAND é muito mais matizado.
O que é WD OptiNAND?
Em termos mais simples, WD OptiNAND é uma plataforma que combina iNAND, controlador e firmware como um SoC fornecido no PCB de um disco rígido. O iNAND é um pacote de flash dinâmico de 64 camadas (BICS3) que gerencia os metadados do disco rígido. A tecnologia iNAND pode habilitar SLC para operações pesadas de gravação e TLC para operações pesadas de leitura no mesmo dispositivo. A WD diz que essas unidades aprimoradas por flash oferecerão capacidade, desempenho e confiabilidade aprimorados. É por isso que os hiperescaladores têm grande interesse na nova tecnologia da WD para seus dados frios e níveis de arquivamento.
Também é importante apontar que esses não são discos rígidos híbridos. O conceito híbrido combinava flash com discos rígidos para tentar chegar a um lugar onde os usuários finais e os sistemas de armazenamento pudessem ter os benefícios de desempenho do flash e os benefícios de capacidade e custo por terabyte de um disco rígido. Essas unidades eram uma bagunça completa. Eles eram caros, tinham desempenho ruim e suporte de sistema operacional muito limitado. Como tal, é importante entender que o OptiNAND não é uma tecnologia de disco rígido híbrido. Todos os dados são lidos e gravados nos pratos do HDD.
Como funciona o WD OptiNAND?
O OptiNAND requer uma plataforma de disco rígido que suporte sua integração. Portanto, este será um tipo de integração avançado e pode funcionar em unidades SMR ou CMR. O OptiNAND está sendo inicialmente fornecido como uma carga útil de 64 GB nos HDDs de classe de 20 TB da WD que atualmente estão sendo testados por provedores de nuvem e outros grandes clientes.
Se você conhece a tecnologia de disco rígido, a resposta imediata a isso pode ser algo como: “Os HDDs já não estão usando DRAM para metadados?” Bem, sim, mas em relação a ter 64 GB de iNAND, a DRAM de um HDD de 18 TB tem apenas 512 MB de cache. Obviamente, a DRAM também é muito mais cara que a NAND, portanto, dimensionar para capacidades maiores torna-se impraticável.
O Flash também é interessante do ponto de vista da persistência. A DRAM é liberada na perda de energia, mas a NAND não é volátil e pode continuar a manter as informações de metadados sem precisar reidratar após uma sequência de inicialização, ser removida do sistema por algum motivo ou qualquer outro evento em que a energia cai. Os números da WD são que as unidades OptiNAND podem proteger mais de 100 MB de dados de cache de gravação no caso de uma perda de energia não planejada, uma melhoria de 50 vezes em relação às unidades padrão que podem liberar cerca de 2 MB.
Há um ângulo de desempenho aqui também. A latência do disco rígido é melhorada com otimizações para dirigir o firmware focado em exigir menos atualizações de interferência de trilha adjacente (ATI) e reduzindo a necessidade de descargas de cache de gravação no modo habilitado para cache de gravação. Além disso, a recuperação de metadados da unidade interfere nas operações e no desempenho do host. O OptiNAND oferece um fluxo de dados mais eficiente. A plataforma também oferecerá aos engenheiros da WD mais flexibilidade no futuro, para desenvolver uma funcionalidade totalmente nova que permita que as unidades operem mais rapidamente.
Além de serem mais eficientes, os metadados não precisam mais ser armazenados na mídia do disco rígido, liberando um pouco mais de espaço utilizável para o usuário final. Existem outras porções de dados relacionadas à telemetria do drive que também não precisam mais residir no próprio HDD, graças à capacidade do iNAND. Parte da inteligência incorporada à plataforma também gera ganhos de eficiência, o que leva a mais trilhas por polegada (TPI) e maior densidade de área.
Onde estamos hoje?
OptiNAND é uma realidade e já está sendo enviado para grandes clientes com necessidades de armazenamento de dados intensivas. Embora a tecnologia flash esteja recebendo toda a atenção (veja nosso podcast Ruler SSD) , é verdade que os discos rígidos ainda representam a maior parte do armazenamento em data centers. De acordo com a IDC, os HDDs representarão 82% da capacidade vendida para o mercado corporativo em 2025.
As unidades que usam a nova arquitetura aproveitarão tecnologias como o atuador de estágio triplo (TSA) e a tecnologia HelioSeal e oferecerão 2.2 TB por prato para estender os ganhos de capacidade na tecnologia PMR. O SKU de 20 TB de amostragem atualmente é uma unidade de 9 pratos, o que nos aproxima o suficiente dessa classificação de 20 TB. Este é apenas o começo, mas quando essa tecnologia chegar à disponibilidade geral, é provável que apareça em uma iteração de 22 TB ou 24 TB.
Vale a pena notar que o OptiNAND não está exatamente pronto para revolucionar a capacidade ou o desempenho do HDD hoje. Esta é uma etapa incremental que ajuda a WD a extrair um pouco mais de seus discos rígidos. No entanto, é uma plataforma que dá à WD o potencial de extrair mais ao longo do tempo. Em data centers de grande escala, até mesmo um pequeno aumento na capacidade, desempenho e confiabilidade fazem uma diferença significativa.
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