Western Digital: come cambiano gli hard disk per il data center

Per gestire la grande mole di dati che arriva nei data center serve una maggiore densità di memorizzazione degli hard disk. Quindi puntare, secondo WD, sull'evoluzione tecnologica.

Tecnologie
L'elemento caratterizzante nell'evoluzione di molte tecnologie per i data center è la necessità di memorizzare, trasferire e analizzare una quantità di dati che sta crescendo molto velocemente. Le persone possono raggiungere un qualche limite nel volume di informazioni che generano. Ma molto presto saranno vari tipi di dispositivi, specie in logica IoT, a generare la maggior parte delle informazioni per i data center. E questi device non avranno gli stessi limiti, in numerosità e in capacità di produrre dati.

Ecco perché ai data center servono banda, potenza elaborativa e capacità di storage. Che non aumenta semplicemente progettando array sempre più grandi. Ma soprattutto con lo sviluppo tecnologico dei suoi componenti di base. Quindi in particolare le unità SSD e i buoni vecchi dischi a piatti rotanti. Ma anche dell'elettronica di controllo, dei componenti e degli approcci alla memorizzazione che li affiancano.

È uno sviluppo tecnologico in cui Western Digital ritiene di avere parecchio da dire. Soprattutto perché è in grado di progettare e realizzare i suoi prodotti partendo dai componenti assolutamente di base, come l'elettronica e le memorie NAND. E conta una buona dose dii competenze tecnologiche che le derivano dalle sue tre "anime" storiche: Western Digital in senso stretto, SanDisk, Hitachi (che a sua volta aveva assorbito le esperienze di IBM).
ultrastar familyIn questa evoluzione - spiega Darragh O'Toole, Senior Product Marketing Manager EMEA di Western Digital - "a volte è facile dimenticarsi quanto gli hard disk siano ancora critici nel datacenter". Lo sono perché la loro capacità media è molto maggiore di quella degli SSD. E comunque cresce costantemente, il che migliora altrettanto costantemente il TCO dei dischi stessi e degli array che li ospitano.

La strada del Shingled Magnetic Recording

Aumentare la capacità di un hard disk oggi significa aumentare la densità nella scrittura dei dati sul supporto magnetico che costituisce i suoi piatti. Per questo si cerca di "scrivere" tracce magnetiche più sottili, con la testina di scrittura che genera campi magnetici più precisi. In grado di magnetizzare "punti" più piccoli sulla superficie magnetica del piatto.

Ma la precisione impone di usare campi meno intensi, che rischiano di non superare la "resistenza" magnetica - tecnicamente, la coercività - del materiale del piatto. Coercività che però non può scendere sotto un certo limite, altrimenti i vari "punti" magnetizzati si influenzerebbero fra loro e i dati si perderebbero. Bilanciare fra loro questi tre parametri - dimensione del campo, intensità del campo, coercività del materiale - mentre si cerca di aumentare la capacità di storage è un difficile problema di equilibrio.

Western Digital e altri produttori di storage hanno seguito in questo varie strade. La prima è cambiare il modo in cui si dispongono i dati su disco. Il che ha portato al cosiddetto Shingled Magnetic Recording, o SMR, in cui si scrivono più dati a parità di area perché le tracce sono parzialmente sovrapposte. Come le tegole su un tetto. Per evitare confusione, i dischi che non usano l'approccio SMR ma quello tradizionale andrebbero definiti come CMR, Conventional Magnetic Recording.
wd ultrastarGli hard disk con tecnologia SMR non sono in sé necessariamente prodotti solo enterprise. Ma di norma è meglio che lo siano. La scrittura dei dati "shingled" non è classicamente sequenziale ma richiede una organizzazione delle tracce detta "a zone", con zone tipicamente da 256 MB. Poiché le tracce sono sovrapposte, nella riscrittura delle informazioni su disco si deve intervenire su una zona completa alla volta: non si riesce a intervenire su blocchi di dati più piccoli. Questo significa che qualsiasi modifica richiede la riscrittura di 256 MB di dati alla volta.

Nei sistemi di storage di fascia alta è l'host che si occupa di gestire le scritture e le riscritture in modo da massimizzare il throughput del sistema. Così la potenziale inefficienza delle zone viene eliminata, idealmente, passando al disco i dati in blocchi da 256 MB. Ecco perché il nuovo hard disk SMR reso disponibile da Western Digital è un modello da 20 TB della linea di fascia alta Ultrastar, siglato Ultrastar DC HC650.

Questione di testina

Per aumentare la capacità dei dischi a piatti rotanti si può anche migliorare la precisione della scrittura. Western Digital lo ha fatto innanzitutto potenziando il complesso composto dalla testina di scrittura/lettura e dal braccio che la sposta sul singolo piatto magnetico. WD ha adottato un nuovo braccio mosso da un attuatore a tre stadi, che considera come un "industry first". Avere tre punti di snodo permette di posizionare con estrema precisione la testina di scrittura, aumentando la precisione di quest'ultima.
attuatore wdWestern Digital ha anche adottato una ulteriore soluzione che aumenta la precisone di scrittura. Battezzata Energy Assisted Perpendicular Magnetic Recording, o ePMR, rende più stabile il campo magnetico che la testina usa per scrivere i dati. Questo permette di intervenire su aree più piccole del supporto magnetico, aumentando la densità dei dati.

Il nuovo Ultrastar DC HC650 adotta l'attuatore a tre stadi ed ePMR. Ma lo fanno anche altri due nuovi dichi CMR da 16 TB e 18 TB, siglati Ultrastar DC HC550. Una conseguenza dalla disponibilità di questi due nuovi dischi è che alcuni sistemi Western Digital vedono aumentare la loro capacità massima. In particolare, i JBOD Ultrastar Data60 e Data102 arrivano rispettivamente a 1.080 e 1.836 TB. L'aggiornamento con l'Ultrastar DC HC650 SMR è atteso a breve e porta a una capacità massima di 2.040 TB.
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