Leistungsstarke 14-TByte-Festplatten für Cloud-Anwendungen
Festplatten mit hoher Speicherdichte verbessern das Preis-Leistungs-Verhältnis von IT-Infrastrukturen. Service-Provider und Mega-Scaler profitieren von der Helium-Technologie.
Seagate Technology hat vor kurzem ein neues Portfolio an 14-TByte-Helium-Festplatten vorgestellt. Es umfasst die Exos X14-Laufwerke mit einer 12-Gb/s-SAS- und einer 6-Gb/s-SATA-Performance. Die Laufwerke richten sich an Hyper-Scaler und sehr große Rechenzentren. Zu den neuen Modellen gehören der SATA-basierende IronWolf für NAS-Umgebungen, der SkyHawk für Überwachungssysteme sowie der BarraCuda Pro für Desktop-Arbeitsplätze und DAS.
Toshiba hat fast zur gleichen Zeit heliumgefüllte SAS-Festplatten mit 14 TByte und 12 TByte, 7.200 U/min und einem Datendurchsatz von 12 Gb/s vorgestellt. Sie erweitern die bisherige Produktlinie an heliumgefüllten 14-TByte-Festplatten von Toshiba mit einer 6 Gb/s-SATA-Performance.
Schon Anfang 2018 begann Western Digital mit der Auslieferung von 12-Gb/s-SAS- und 6-Gb/s-SATA-Festplatten mit einem Speichervolumen von 14 TByte. Mit diesem Angebot richtete sich WD vor allem am Cloud-Anwender mit sehr hohem Speicherdarf. Der in China ansässige Internet Service Provider Tencent nutzt bereits 12-TByte-HelioSeal-Festplatten von Western Digital und plant, auch die neuesten 14-TByte-Laufwerk vom Typ Ultrastar DC HC530 einzusetzen.
Die 14-TByte-Festplatten verwenden Helium anstelle von Luft, um den Luftwiderstand und die Turbulenzen innerhalb der Antriebe zu reduzieren. Heliumgefüllte Festplatten benötigen weniger Strom und ermöglichen es den Herstellern, dünnere Platten zu verwenden und mehr Spuren anzulegen. So sollen mehr Daten pro Laufwerk gespeichert werden können.
Shingled-magnetic als Aufzeichnungsverfahren
Schon im Juni 2018 nannte Western Digital den Cloud-Speicheranbieter Dropbox als Kunden für seine 3,5-Zoll-, heliumgefüllte-14-TByte-Laufwerk vom Typ Ultrastar DC HC620 HDD. Das Laufwerk – bisher Ultrastar Hs14 – verwendet die SMR-Technologie (Host-Managed Shingled Magnetic Recording). Darin unterscheidet sich das neue Laufwerk von der zweidimensionalen magnetischen Aufzeichnung im Typ Ultrastar DC HC530.
Dropbox testete und implementierte Western Digitals SMR-Laufwerke des Typs HC620 für seine Magic-Pocket-Speicherinfrastruktur. Dropbox teilte in einem Blog-Beitrag mit, dass die SMR-Festplatten eine höhere Bitdichte und niedrigere Kosten pro GByte bieten als Festplatten, das herkömmliche Aufzeichnungsverfahren verwenden. Dort werden die Bits vertikal und nicht horizontal ausgerichtet.
Die herkömmliche magnetische Aufzeichnung ermöglicht zufällige Schreibvorgänge über die gesamte Festplatte, während SMR am besten geeignet ist, Daten im sequentiellen Modus zu schreiben. Dropbox wählte die Host-Managed SMR-Festplatten für die Magic-Pocket-Speicherinfrastruktur, weil diese auf sequentielle Schreibvorgänge ausgelegt ist.
Abbildung 1: Die IronWolf 14 TB HDD wurde für NAS-Systeme konzipiert.
Das Dropbox-Szenario ist jedoch nicht die Regel. John Rydning, ein IDC-Analyst, der sich mit Festplattenthemen befasst, sagte, dass die Nachfrage nach SMR-Technologie gering sei, da die Kunden ihre Systeme optimieren müssten, um Laufwerke zu verwenden, die für sequentielle und nicht für zufällige Schreibvorgänge ausgelegt seien.
„Mit SMR werden Spuren auf der Festplatte teilweise absichtlich überschrieben – wie Schindeln auf einem Dach. Das soll die Anzahl der Spuren auf der Festplatte und die Speicherkapazität pro Platte erhöhen“, so Rydning. „Allerdings ist es schwierig, Daten zu ändern oder zu modifizieren, sobald sie auf die Festplatte geschrieben wurden.“
„Stellen Sie sich vor, eine Schindel in der Mitte eines Daches zu wechseln. Sie müssen ein paar Reihen abziehen, um eine einzige Schindel zu wechseln. Ganz ähnlich ist es bei SMR-Festplatten. Um Daten zu ändern, die bereits auf die Festplatte geschrieben wurden, müssen Sie mehrere Spuren in den Cache einlesen, die Daten im Cache ändern und dann wieder auf die Festplatte schreiben.“
Der Wettbewerb um den Marktanteil von 14-TByte-HDDs wird sich in der nächsten Zukunft auf Laufwerke fokussieren, die eine konventionelle magnetische Aufzeichnung statt der SMR-Technologie verwenden.
Es wird aber auch an weiteren hochdichten HDD-Technologien gearbeitet. Zu erwähnen sind die auf Hitze gestützte magnetische Aufzeichnung und die auf Mikrowellen basierende magnetische Aufzeichnung (MAMR). In kommerziellen Produkten sind diese beiden Verfahren allerdings noch nicht gesehen worden. Western Digital sagte letztes Jahr, dass es erwartet, 2019 mit der Lieferung von ultrahochleistungsfähigen MAMR-Festplatten zu beginnen, und behauptete, dass MAMR das Potenzial hat, bis 2025 Festplatten von 40 TByte und mehr zu ermöglichen.
Toshibas Neun-Platten-Laufwerk mit 14 TByte
Das konventionelle magnetische Aufzeichnungsverfahren setzt Toshiba bei seinen neuen 14-TB-HDDs vom Typ MG07SCA ein. Mit diesem Typ erhalten die Anwender ein heliumgefülltes Laufwerk mit neun Platten, im Gegensatz zu den acht Platten bei den 14-TByte-Laufwerken der Konkurrenten Seagate und Western Digital. Acht Platten verwendet Toshiba jedoch auch in seinem heliumgefüllten 12-TByte-Modell MG07. Zuvor hatte Toshiba noch mit sieben Platten gearbeitet, wie zum Beispiel in den traditionellen, also mit sauberer Luft gefüllten, Laufwerken vom Typ MG06 mit einer Speicherkapazität von 10 TByte.
Toshiba blieb mit 8-TByte-, 10-TByte- und 12-TByte-Festplatten zunächst hinter den Mitbewerbern zurück, so IDC-Analyst Rydning. Das Unternehmen habe nun aber mit den 14-TB-Festplatten von Western Digital und Seagate gleichgezogen und somit auch eine attraktive Alternative für Cloud-Anbieter. Mit seinen neun Scheiben sei Toshiba außerdem gut für höhere Kapazitäten in der nächsten Zukunft aufgestellt.
Die herkömmliche magnetische Aufzeichnung ermöglicht zufällige Schreibvorgänge über die gesamte Festplatte, während SMR am besten geeignet ist, Daten im sequentiellen Modus zu schreiben.
14-TB-Laufwerke Laufwerke mit neun Platten wie bei Toshiba sind, das muss erwähnt werden, jedoch auch teuer. Für die zusätzliche Festplatte und zwei weiteren Köpfen, werden mehr Teile verwendet als bei den acht Scheiben der Konkurrenz, so Rydning weiter. „Da Western Digital und Seagate die Köpfe und Platten so bauen, dass sie eine höhere Speicherdichte pro Fläche erreichen, könnten sie in den nächsten Monaten auf neue Herausforderungen Ausbeute in der Festplattenfertigung stoßen“, ergänzt Rydning.
Die Einzelhandelspreise für seine neuen 14-TByte-HDDs des Typs MG07SCA nicht bekannt gegeben.
Marktführer für Enterprise-Festplatten
Seagate und Western Digital sind Marktführer bei Nearline-SAS- und SATA-Festplatten der Enterprise-Kategorie mit 7.200 U/min, so Trendfocus-Vizepräsident John Chen. Seagate liegt nach Einheiten vorn. Western Digital führt in der verkauften Bruttospeicherkapazität. SATA dominiert den Schnittstellenmarkt im Nearline-Bereich, während SAS nur bei etwa 20 Prozent der Einheiten verwendet wird.
SATA-Festplatten sind Single-Ported. Jedoch gibt es nach Überzeugung von Toshiba immer noch einen Bedarf an Dual-Port-SAS-Festplatten. Wenn die Anwender redundante Pfade auf jedes Speichermedium für eine hohe Verfügbarkeit abbilden wollen, bieten sich Dual-Port-Laufwerke an. Nach Verlautbarungen von Toshiba werden wenige Kunden in der Lage sein, SSDs und HDDs in der gleichen Architektur mit der gleichen Datenübertragungsrate von 12-Gb/s zu unterstützen.
Weil es immer auch um die Kosten geht, werden der Auffassung von Toshiba zufolge die noch kommenden 3D-NAND-Flash-basierten SSDs mit vier Datenbits pro Zelle – sogenannte Quadruple-Level-Zellen (QLC) – nicht in den Nearline-Storage-Markt vordringen.
„Wir sehen Festplatten, die sich an SSDs messen, eher bei den niedrigen Speicherkapazitäten im unteren Ende des Notebook-PC-Marktes. Dann finden wir diese natürlich auch am oberen Ende des Enterprise-Marktes, wo einige Anwender SSDs anstelle der traditionellen Hochleistungslaufwerke mit 15.000 Umdrehungen pro Minute verwenden“, sagte Toshibas HDD-Marketing-Direktor Scott Wright.
