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存儲分析 硬盤供應商正遭遇容量增長難題

硬盤驅動器供應商打算通過增加磁盤片的方式來增加硬盤容量,因為從目前的技術遷移到新一代記錄技術的成本太高,而且難度也很大。

現在有兩種技術可以替代當前所用的垂直磁記錄(PMR)技術。 第一種是熱輔助磁記錄(HAMR)技術,第二種是比特格式媒體(Bit-Patterned Media)技術。 一旦磁化面積變得非常小,PMR技術就會變得很不穩定,因為細微的磁化區可能會受到相鄰磁化區和其他因素的影響。HAMR技術使用了一種新的媒體格式,需要使用熱來寫入數據,因此減少了上述因素的影響。 BPM技術通過在每個磁化區周圍加上一圈絕緣材料的方式來解決這個問題。

筆者與包括Xyratex首席執行官Steve Barber在內的多個行業的人士進行談話后得出,PMR技術還要繼續使用4到5年的時間,因為不管是遷移到BPM技術還是HAMR技術,遷移的成本都太高了,而且難度也都很大。

我們曾經從Isilon和Buffalo的發言人那里聽說,硬盤驅動器廠商們一直計劃在2011年中期推出4TB的3.5寸硬盤。我們還聽說許多OEM廠商正在評估3TB的硬盤。

現在我們擁有的2TB容量的3.5寸SATA硬盤內部配置了4張雙面磁盤片,每個磁盤片表面配備一個讀寫頭。 希捷已經宣布推出了一款容量為3TB的FreeAGent GoFlex外接硬盤,但它沒有透露硬盤內部使用了哪種類型的磁盤驅動器。 我們估計它使用了5張3.5寸磁盤片。

有兩種方法可以增加硬盤容量,一是提高每張磁盤片的面密度,二是增加磁盤片的數量。 我們不能增加磁盤片的大小,因為那樣會增加磁盤片邊緣的振動幅度,讓校正讀寫頭高度的維護工作變得更加困難。增加磁盤片大小跟硬盤的發展方向也不相符,因為現在的硬盤正向2.5寸方向發展。 2.5寸硬盤中所用的玻璃磁盤片比3.5寸硬盤中所用的鋁制磁盤片更加堅硬。

Xyratex為IBM、戴爾、EMC和NetApp供應磁盤陣列子系統。 它采購了大量磁盤驅動器,知道硬盤行業未來的發展方向。 Barber稱,有一家硬盤廠商告訴Xyratex說,3.5寸硬盤已經被淘汰了,今后的硬盤將向2.5寸方向發展,這主要是因為2.5寸硬盤的重構時間更短一些。他說:"2TB硬盤的重構時間將縮短到1周左右。"

技術遷移的成本

Barber稱,硬盤廠商們已經開始向客戶介紹3TB的硬盤產品,這說明他們不能象過去那樣通過將面密度增加一倍的方式來增加硬盤容量。 遷移到BPM技術或HAMR技術的成本很高,難度也很大。新一代硬盤技術目前還處于試驗階段,很難推廣到生產階段。 BPM的造價非常高,它們可能會占到硬盤廠商資本支出的12%到14%?,F在PMR技術的造價占硬盤廠商資本支出的比例非常小。

硬盤廠商們會做些什么呢? 最終用戶的數據量正以50%的混合年增長率速度遞增,全世界都需要更大的硬盤來存儲這些增加的數據。 硬盤供應商們將在硬盤中安裝更多的讀寫頭和磁盤片,或者銷售出更多的硬盤。

但是數據中心的占地面積和電能供應都是有限的。不能無限制地增加存儲陣列的數量。因此,我們估計硬盤廠商們必須在硬盤內部安裝更多的讀寫頭和磁盤片。2.5寸硬盤中可能會配置3到4張甚至5張磁盤片。我們可能會看到配備1張到3張磁盤片的3.5寸硬盤。

那就是說存儲陣列的硬盤插槽將變得比以前更大。 你可以想象,你可以增加一張磁盤片,同時減小磁盤片厚度,以保持整個硬盤盒的厚度不變,但是增加2張或3張磁盤片的話,那就肯定會增加硬盤盒的厚度。 另外,增加磁盤片的數量也會增加耗電量。

疊加寫入

Barber估計,疊加寫入技術可以暫時增加容量,也就是說象瓦房屋頂上的瓦片相互疊加那樣去寫入數據,這樣在一張磁盤片上就能寫入更多的數據。 在這種情況下,磁盤扇區將增加到4kb,但是磁盤性能會有所下降,因為復寫數據就意味著需要復寫整個磁道,而不是復寫一個磁盤扇區?,F在外接硬盤中已經使用了疊加寫入技術。它適用于大量數據寫入,不太適合用于小數據量寫入頻繁的交易型環境。由于性能方面的問題,這種技術也不適合應用于企業硬盤。希捷的3TB容量的FreeAgent也許使用了這種技術。

這種技術可以提高面密度。但是你必須遷移到新一代技術,我們認為BPM技術將在4到5年后被徹底淘汰?,F在向硬盤廠商提供這類設備的供應商ASML今年還無法提供具有這種功能的設備。 Barber還提到:"三星基本上已經預定了它們今年能夠生產出的每一種設備。"

有兩家初創公司已經將兩臺BPM生產設備出售給實驗室以供評估。 現在這種生產設備距離大規模量產還有很長一段時間。他指的是Molecular Imprints和Obducat,它們還能用4到5年的時間。 他們必須對研發進行大量投資。 至少在5年內客戶們是不會大批量采購的。Obducat最近進行了并股,這說明它的財務狀況比較緊張。

我們認為,今后的硬盤容量增長將來自于硬盤中磁盤片數量的增加,面密度增加的速度將會逐步減小,硬盤升級的速度也會減慢。 外接硬盤將從臺式機硬盤和企業硬盤中分離出來,因為疊加寫入技術將被應用于外接硬盤,而不會被應用于內部硬盤。 我們將看到PMR技術可一直使用到2014年或2015年,HAMR技術也許會成為新一代的主流硬盤生產技術,因為它的成本比BPM技術的成本相對要低一些。

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