München, Starnberg, 01. Sept. 2021 - Im Gegensatz zu Hybrid-Drives optimiert die neue Plattform die interne Datenverwaltung mittels Flash; Potential von 50TB pro Laufwerk...
Zum Hintergrund: Rechenzentren stehen auf Grund stetig steigender Datenmengen seit Jahren mehr oder weniger vor dem gleichen Problem. Mehr Daten heißt automatisch mehr Festplatten (heads & disks). Innovationen in diesem Bereich sind technologisch extrem anspruchsvoll und in der Produktion aufwändig zu realisieren wie z.B. HAMR / BPMR ** ; sie lösen das Problem von zu wenig Kapazität pro Spindel jedenfalls kurzfristig nicht. Für Betreiber hingegen ist es wirtschaftlich auf Dauer kritisch, immer noch mehr Festplatten für Massendaten einzusetzen (Verwaltungsaufwand-/Komplexität, TCO, Strom-/Kühlung etc.). Aber auch theoretisch sehr große Kapazitäten pro Laufwerk würden ggf. neue Herausforderungen mit sich bringen, die im Bereich von Performance, Zuverlässigkeit und Re-build-Zeiten liegen. Western Digital hat nun mit seiner Ankündigung von OptiNAND Laufwerken gestern offiziell (s)einen neuen Ansatz vorgestellt.
Zur Ankündigung: Western Digital Corp. stellt mit OptiNAND(TM) neue HDD-Laufwerksarchitektur auf Basis von ePMR und iNAND vor
Dabei handelt es sich nicht um eine hybride Festplatte, sondern um einen embedded Flash Drive (iNAND / UFS) innerhalb einer Standard (HelioSeal-) ePMR Festplatte. Mit diesem Ansatz von WDC kann die Aufzeichnungsdichte des Speichermediums erhöht werden, ohne zusätzliche Köpfe oder Platten zu verwenden (heads & disks). Western Digital gibt an, damit innerhalb der zweiten Hälfte dieses Jahrzehntes bis zu 50 TB Kapazität pro Laufwerk erreichen zu können.
Die neue Architektur mit OptiNANDTM-Technologie optimiert und ergänzt HDDs mit integrierten iNAND®-Flash-Laufwerken. Dadurch erhalten Kunden - wie Hyperscale Cloud-, CSPs-Unternehmen und Partner aus dem Smart-Video-Bereich oder NAS-Anbieter - eine Lösung, die dem exponentiellen Datenwachstum in Bezug auf Kapazität, Leistung und Zuverlässigkeit gerecht werden soll, wie sie laut Entwickler auch für zukünftige Speicherinfrastukturen erforderlich sein werden.
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Produkte mit der neuen Laufwerksarchitektur nutzen dazu die branchenweit ersten Technologien wie einen dreistufigen Aktuator (TSA) sowie die HelioSeal(TM)-Technologie und liefern so 2,2 TB pro Platte (insgesamt 9 Platten pro Laufwerk), wodurch die Kapazitätsgewinne der ePMR-Technologie weiter ausgebaut werden.
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Western Digital konnte nach eigenen Angaben bereits ca. 100 Exabyte an Mustern der neuen ePMR-Flash-Laufwerke mit OptiNAND-Technologie mit 20 TB pro Drive an ausgewählte Kunden ausliefern. Das Unternehmen plant danach noch in diesem Jahr mit der Ankündigung marktspezifischer, anwendungsoptimierter Produkte über sein gesamtes Portfolio zu beginnen.
Im Gegensatz zu einem Hybrid-Laufwerk (bei dem Flash zur Speicherung von Benutzerdaten verwendet wird) konzentriert sich die neue Architektur auf die Optimierung der internen Datenverwaltung der Festplatte durch den Einsatz von Flash. Durch das Hinzufügen von vertikal integriertem iNAND zur HDD zusammen mit Innovationen in den Bereichen Firmware- Algorithmus- und SoC sowohl bei der HDD als auch bei iNAND selbst sollen die Laufwerke von Western Digital mit OptiNAND-Technologie folgende Vorteile bieten:
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Kapazität: Das Laufwerk arbeitet intelligenter, mit verbesserten Firmware-Algorithmen, die die Vorteile erweiterter Metadaten nutzen. Diese internen (Drive-)Metadaten werden auf iNAND ausgelagert, um mehr Tracks per Inch (TPI) und damit eine höhere Flächendichte zu ermöglichen.
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Leistung: Die Latenzzeit des Laufwerks wurde durch signifikante und proprietäre Optimierungen der Laufwerksfirmware verbessert. Diese zielt darauf ab, dass weniger ATI-Aktualisierungen (ATI = Adjacent Track Interference) erforderlich sind und die Notwendigkeit der Cache-Flushes im Modus mit aktiviertem Schreibcache reduziert wird.
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Zuverlässigkeit: Im Falle eines Not-Aus-Szenarios (EPO) können laut Entwickler fast 50-mal mehr Nutzerdaten gesichert werden, und auf Grund der Fähigkeiten von Western Digital bei der vertikal integrierten Entwicklung, Konstruktion, Prüfung und Qualifizierung von Flash-erweiterten Laufwerken sollen sich die Kunden dabei auf die Zuverlässigkeit des Laufwerks verlassen können.
Bildquellen: Western Digital Corporation OptiNAND(TM)
Appendix: Was ist ePMR?
Um die Aufzeichnungsdichte auf dem Speichermedium zu erhöhen, wählt ePMR den Bit per Inch (BPI-)Weg, indem während des gesamten Schreibvorgangs ein elektrischer Strom an den Hauptpol des Schreibkopfs angelegt wird. Dieser Strom ermöglicht ein gleichmäßigeres und schnelleres Umschalten des Schreibkopfes, wodurch Timing-Jitter-Effekte reduziert werden. Ein höherer BPI-Wert wird erreicht, wenn einzelne Datenbits näher aneinander geschrieben werden können, was zu einer höheren Flächendichte führt.
"Beim herkömmlichen Perpendicular Magnetic Recording (PMR) wird ein elektrischer Strom durch eine Spule geleitet, die ein Magnetfeld erzeugt", erklärt Paul Peck, Senior Director, R&D Engineering, HDD Business Unit bei Western Digital. "Dieses Feld magnetisiert die Schreibpolstruktur, die sich in unmittelbarer Nähe zur Medienoberfläche befindet. Das Magnetfeld des Schreibpols richtet dann die magnetischen Körner des Mediums in einer bestimmten Ausrichtung aus und erzeugt so ein gespeichertes Bit. Durch die Anwendung des zusätzlichen ePMR-Stroms erhöhen wir die Präzision des Schreibmechanismus", erklärt Peck. "Auf diese Weise können wir die Bits näher beieinander schreiben und somit mehr Bits in jede Spur schreiben".
*** Querverweis > Advanced Storage Technology Consortium (ASTC) roadmap for the future hard disk drive areal density. Link > https://www.researchgate.net/figure/Advanced-Storage-Technology-Consortium-ASTC-roadmap-for-the-future-hard-disk-drive_fig3_310594004