2024年HDD展望:技术与趋势

机械硬盘是一种经过时间考验的可靠存储技术,具有出色的可靠性。其高容量和每单位容量低成本等关键优势,使其成为 数据中心 、监控、游戏和云计算等各个行业和应用领域中数据存储战略的重要基石。

HDD在未来将如何引领变革?在与其它存储解决方案的竞争中,HDD能否继续保持其重要地位?

在容量和成本间探寻平衡点

近期,东芝推出了22TB MG10F,此款HDD采用了传统的磁记录技术,采用10盘氦密封设计,为3.5英寸尺寸规格的MG10系列增加了10%的容量。更为重要的是,工程师们成功地在相同的尺寸规格和功耗下,以大致相同的成本实现了更多的容量。这一环节至关重要。目前,HDD与闪存存储的每单位容量成本差距约为7倍,这一优势仍是HDD的生存之道。如果成本呈指数级增长,增加容量就变得毫无意义。实际上,通过这些努力,HDD的容量可能会达到40甚至50TB,而成本仍与闪存存储相当。

此外,我们还需要考虑以下两个因素。首先,必须要对更高容量的HDD有需求,否则产品开发将失去意义。这个市场驱动因素是明确的。即使HDD的容量达到100TB,在数据驱动的大趋势下,我们也会在很短的时间内就将其填满。其次,从技术的角度讲,这必须是可行的。我们会不断地投资以推动相关技术的进步。目前,这项工作还在进行中,只要市场对更高容量的HDD有需求,我们就会继续前进。

满足数据中心运营商的可持续发展需求

数据中心依然将HDD视为云服务大规模设施中的主要存储设备。前文提及的22TB容量增长标志着显著的进步,因为在相同尺寸规格下实现更高容量为城市区域空间有限的问题提供了实质性的机架空间优势。越来越多的数据中心运用RAID技术将单个HDD组合起来,以构建更大、更快速的存储解决方案。常见的情况是将24个HDD集成到一个机箱中,而这一数字有可能会进一步增加,有可能达到60到120的范围。

数据中心的第二个重要趋势是可持续性,而HDD在两个方面能够为这一目标发挥作用。首先,在能源效率方面,存储盘在特定速度旋转和以特定速率访问时,不可避免地受到物理定律的限制,通常需要大约10瓦每单位。几年前推出的氦技术将这一数值降低到了7-8瓦左右。但要想更进一步节能,唯一的方法就是为这10瓦引入更多的容量,而近期的技术进展已经为实现这一目标提供了助力。此外,数据中心工程师正在思考如何在空闲或关机模式下以更为功耗优化的方式使用HDD。

另一个明显的可持续性趋势是回收利用。云数据中心首批部署的HDD是在6或7年前,这些组件现在已经接近使用寿命的终点,并将被报废。由于HDD主要由铝和铜制成,使其比其它组件和材料(如PCB、芯片和塑料)更易于回收。因此,我们预计HDD将成为循环经济中的一个重要组成部分,基于回收和重复利用等服务。

为终端用户提供存储解决方案建议

大多数HDD广泛应用于云和企业领域,这些领域的终端用户越来越希望HDD供应商能够成为他们的合作伙伴,协助他们构建最适合其特定部署的技术和配置。为了满足这一需求,我们的HDD实验室可以将多个HDD组合在一起,进行功能和性能测试。最近,他们安装了一个高容量的顶装JBOD机箱,其中包含78个18TB的HDD,总容量达到1.4PB,并与一台服务器相连。此基础设施可以通过测试单个HDD来确定其每秒MB的性能率。随后,可以切换到78个HDD的任何组合,并逐步添加它们以精确测量总输出。当所有78个HDD同时运行时,性能可达到近17GB/s。

这个基础设施还可以用于进行详细的权衡计算,协助终端用户确定如何正确配置手头的任务。如果没有这个基础设施,他们可能不得不投资于测试端口和HDD作为样本,这并不总是经济实惠的选择。在我们的实验室最新的工作中,已经测试了多个HDD组合,这些组合足够快速地进行数据归档、在线导航系统的视频流传输以及运营网络商店。这种紧密的合作对于那些在大规模应用中部署HDD的企业至关重要,最终延长了这一不断发展的技术的寿命。

保持写入密集型监控应用的相关性

监控领域对数据存储的需求仍然较高,趋势是向着更高质量、全天候视频流的方向发展。为了支持这一趋势,硬件需要具备价格合理且足够可靠的特点,以确保正常运行。以往,如果摄像头本身需要存储组件,通常会选择闪存,而中央录像机通常由一个或多个HDD组成。在某些地区,由于GDPR规定只能保留少量记录一段时间,因此系统供应商可能会考虑在中央存储中使用低容量SSD。因为在特定情况下,这种小容量可以实现与HDD相当的成本。但是,这种设置无法应对写入密集型操作的挑战。数据只能保存几天的高覆盖写周期会迅速使闪存组件受损。而对于HDD来说,则不存在这样的问题。

其它优势也逐渐凸显出来。监控系统一直涉及到顺序写入操作,也就是数据按照顺序连续写入。HDD在顺序写入性能上表现出色,因此它成为持续和顺序性视频录制的优选解决方案。此外,HDD还是一种非易失性存储设备,即使在断电的情况下也能保留数据。这对于监控系统来说至关重要,因为在断电或意外系统关闭的情况下,需要保持数据的完整性和可保存性。因此,HDD在监控领域仍将发挥重要作用。