Подводным ЦОД ещё предстоит отвоевать свою нишу на рынке дата-центров, но они уже, похоже, оказались уязвимыми для акустических атак. По данным The Register, учёные Университета Флориды и японского Университета электрокоммуникаций выяснили, каким способом можно нанести чувствительные удары таким ЦОД, даже не прибегая к глубинным бомбам или торпедам.

Участниками рынка заявляется, что подводные и, в частности, глубоководные ЦОД используют окружающую воду для охлаждения и защиты от внешних воздействий — Microsoft экспериментирует с ними в рамках инициативы Project Natick, компания Subsea Cloud уже предлагает коммерческие решения, а китайская Highlander и вовсе намерена сделать такие объекты массовыми.

Источник изображения: Biorock Indonesia/unsplash.com

Однако, как выяснилось, что с расстояния до 6 м по таким ЦОД можно наносить акустические удары, влияющие на жёсткие диски в составе RAID-массивов. Исследователи моделировали ситуации с воздействием атак как на системы только с HDD, так и на гибридные платформы, сочетающие SSD и HDD. Добившись резонанса, можно нарушить работу головок чтения-записи и пластин дисков, вызывая вибрации, разрушительный эффект которых повышается с ростом интенсивности звуков.

Источник изображения: arxiv.org

Для эксперимента сервер Supermicro CSE-823 с RAID5-массивом из SATA-накопителей Seagate Exos 7E2, дополненным SSD Intel D3-S4510, помещали в металлические контейнеры в лаборатории и открытых водоёмах, в частности — в озере при кампусе Университета Флориды. Звук генерировали с помощью подводного динамика. Выяснилось, что пропускная способность RAID-массива падала при воздействии звуком с некоторыми частотами, например, речь шла о 2, 3,7, 5,1–5,3 и 8,9 кГц. Нарушения в работе ФС наблюдались уже после 2,4 мин. устойчивого акустического воздействия, это приводило к росту задержек доступа к базе данных на 92,7 %. В экстремальном случае некоторые жёсткие диски полностью выходили из строя.

Атаки можно выполнять с помощью модулей, подключаемых к лодкам или подводным аппаратам. Кроме того, подводные ЦОД могут пострадать и от случайных воздействий. По словам одного из экспертов, океан полон звуков. Для нейтрализации подобных угроз есть несколько методов, включая, например, использование звукопоглощающих материалов, которые, правда, негативно влияют на температуру системы. Кроме того, такую защиту можно одолеть, просто увеличив «громкость». Впрочем, некоторые результаты даёт использование машинного обучения для распознавания нетипичного поведения накопителей и оперативного переноса нагрузок на другие узлы.

Toshiba, развивающая как термомагнитную (HAMR), так и микроволновую (MAMR) технологии записи, успешно продемонстрировала накопители объёмом 32 и 31 Тбайт соответственно. До этого момента лишь Seagate смогла выпустить HAMR-накопители объёмом 30 Тбайт с классической геометрией записи благодаря технологии Mozaic, а отметка 32 Тбайт была достигнута уже за счёт использования черепичной (SMR) записи.

Но Toshiba, наконец, доказала, что в состоянии производить HDD аналогичного класса, успешно продемонстрировав сразу два новых диска: HAMR с 10 пластинами и MAMR сразу с 11 пластинами. Причём в обоих случаях речь идёт об SMR-накопителях, так что в CMR-варианте ёмкость составляет 30 Тбайт и 28 Тбайт для HAMR и MAMR соответственно.

Источник: Toshiba

Глава подразделения Toshiba, занимающегося накопителями, Ларри Мартинез-Паломо (Larry Martinez-Palomo) заявил, что компания успешно продвигается в деле разработки высокоёмких HDD на базе HAMR и MAMR. Он также отметил, что в настоящее время новые HAMR-диски Toshiba проходят валидацию. Первых поставок следует ожидать в 2025 году.

Источник: Toshiba via Blocks&Files

Новинки объёмом свыше 30 Тбайт стали плодом сотрудничества Toshiba с производителем носителей Resonac (бывшая Showa Denko Materials) и с крупным поставщиком головок, компанией TDK. В более отдалённой перспективе компания планирует достичь ёмкостей 40 Тбайт и более. Правда, Seagate целится уже в 50 Тбайт. Western Digital пока достигла лишь 28 Тбайт.

Компания TrendFocus, по сообщению ресурса StorageNewsletter, обнародовала результаты исследования глобального рынка HDD в I четверти 2024 года. По сравнению с IV кварталом 2023-го поставки устройств увеличились на 2,9 %, достигнув 29,68 млн единиц. При этом суммарная вместимость реализованных накопителей подскочила на 22 % в квартальном исчислении — до 262,13 Эбайт.

Отмечается, что продажи Nearline-дисков в период с января по март включительно превысили 12 млн штук. Общая ёмкость этих устройств составила 210 Эбайт, что соответствует примерно 80 % от общего объёма поставленных HDD.

Источник изображения: pixabay.com

Крупнейшим игроком мирового рынка по итогам I квартала 2024 года стала компания Western Digital с 11,72 млн отгруженных HDD и долей на уровне 39,5 %. В квартальном исчислении продажи поднялись на 8,4 %, а общая вместимость реализованных устройств достигла 127,55 Эбайт. У Western Digital продажи Nearline-дисков достигли в ёмкостном выражении 107,13 Эбайт, что на 61 % больше квартал к кварталу. В штучном выражении спрос подскочил на 41 % — до 5,48 млн Nearline-изделий. Средняя ёмкость таких решений поднялась до 19,6 Тбайт, что на 15 % больше показателя за предыдущий квартал. При этом средняя вместимость всех проданных HDD показала прибавку на 30 % — до 10,9 Тбайт.

На втором месте в рейтинге располагается Seagate с 11,32 млн поставленных накопителей, что соответствует 38,1 % рынка. В квартальном исчислении продажи сократились на 1,9 %, тогда как общая вместимость отгруженных HDD зафиксирована на уровне 99,13 Эбайт. Количество поставленных Nearline-изделий выросло на 7 % квартал к кварталу — до 4,85 млн штук при увеличении суммарной ёмкости на 8 % — до 76,51 Эбайт. Средняя вместимость Nearline-устройств составила 15,8 Тбайт, что на 1 % больше по сравнению с IV кварталом 2023-го. Средняя ёмкость HDD всех типов поднялась на 8 %, составив 8,8 Тбайт.

Замыкает тройку лидеров Toshiba, у которой продажи поднялись на 2,2 %, составив 6,64 млн штук и 35,45 Эбайт. Рыночная доля этой компании равна 22,4 %. В Nearline-сегменте Toshiba реализовала около 1,90 млн устройств суммарной вместимостью 26,58 Эбайт. Рост по отношению к предыдущему кварталу — 27 % и 41 % соответственно. Средняя вместимость HDD составила 5,3 Тбайт, поднявшись на 20 %.

В исследовании говорится, что рыночные доли Western Digital, Seagate и Toshiba в сегменте Nearline по итогам I четверти 2024 года составили соответственно около 45 %, 39,7 % и несколько более 15 %.

HDD нового поколения, использующие технологию магнитной записи с подогревом (HAMR), по заявлениям Seagate, по надёжности сопоставимы с обычными накопителями, выполненными по методике перпендикулярной магнитной записи (PMR). Речь идёт об изделиях на платформе Mozaic 3+, которая была официально представлена в начале нынешнего года.

Для Mozaic 3+ предусмотрено использование ряда инновационных разработок. Это «сверхрешётчатые» пластины из железоплатинового сплава, плазмонное записывающее устройство, спинтронный считывающий модуль Seagate седьмого поколения и пр. Столь значительное количество нововведений, по мнению некоторых специалистов, могло негативно отразиться на сроке службы устройств. Однако производитель заявляет об обратном.

Источник изображения: Seagate

Согласно тестам Seagate накопители на базе Mozaic 3+ могут похвастаться впечатляющими показателями долговечности: их головки чтения/записи в ходе испытаний обработали свыше 3,2 Пбайт данных за 6000 часов. Утверждается, что это более чем в 20 раз превышает типовую нагрузку на nearline-накопители. Фактически, как отмечается, за последние два года компоненты для HAMR-устройств продемонстрировали рост надёжности примерно на 50 %.

Тесты в полевых условиях на выборке из 500+ тыс. накопителей при высоких нагрузках показали, что срок службы головок накопителей HAMR составляет более 7 лет. В большинстве случаев это превышает ожидаемый срок эксплуатации PMR-изделий, который обычно оценивается в 4–5 лет при средних нагрузках.

Кроме того, для HDD на базе Mozaic 3+ компания Seagate указывает показатель MTBF (средняя наработка на отказ) на уровне 2,5 млн часов. Это эквивалентно значению для накопителей на базе PMR. Подчёркивается, что в целом решения на основе Mozaic 3+ соответствуют тем же требованиям качества, что и другие продукты Seagate корпоративного класса.

Компания Seagate отчиталась о работе в III четверти 2024 финансового года, которая была закрыта 29 марта. Один из крупнейших в мире поставщиков HDD показал смешанные результаты: выручка сократилась, но при этом показана чистая прибыль, тогда как годом ранее были зафиксированы значительные убытки.

Продажи Seagate за трёхмесячный период составили $1,66 млрд. Это примерно на 11 % меньше результата за III квартал 2023 финансового года, когда компания получила $1,86 млрд. Чистая прибыль зафиксирована на отметке $25 млн, или 12 центов на одну ценную бумагу. Для сравнения: годом ранее Seagate потеряла $433 млн, что эквивалентно $2,09 на акцию.

Источник изображения: Seagate

В течение квартала Seagate отгрузила накопители суммарной вместимостью 99,1 Эбайт. Это на 16,5 % меньше по сравнению с результатом годичной давности. При этом средняя ёмкость HDD в годовом исчислении поднялась на 7 % — с 8,2 до 8,7 Тбайт. Устройства большой вместимости принесли $1,18 млрд в общем объёме выручки, что на 4,3 % меньше год к году. Около $178 млн пришлось на решения корпоративного класса и SSD, что соответствует спаду на 30,5 %.

В начале года отмечено сезонное снижение спроса на определённые продукты, в частности, на HDD для систем видеонаблюдения. Но это снижение частично компенсировано увеличением продаж для облачного сегмента. В IV квартале 2024 финансового года компания рассчитывает показать выручку в размере $1,85 млрд ± $150 млн.

Seagate продолжает развивать направление накопителей с технологией HAMR (магнитная запись с подогревом). Говорится, что выпуск устройств с пластинами ёмкостью 4 Тбайт запланирован на II половину 2025 календарного года. Решения HAMR третьего поколения обеспечат объём 5 Тбайт в расчёте на пластину и суммарную вместимость более 50 Тбайт.

Компания TrendFocus, по сообщению ресурса Storage Newsletter, подвела итоги исследования мирового рынка HDD в I квартале 2024 года. Отрасль показала смешанные результаты. С одной стороны, продажи сокращаются из-за сезонных колебаний, но, с другой стороны, в сегменте гиперскейлеров наблюдается спрос на накопители высокой ёмкости.

Суммарные продажи HDD всех типов в период с января по март включительно составили 29,1–30,6 млн ед. Это на 0,9–6,1 % больше в квартальном исчислении, но на 8,9–13,4 % меньше в годовом. Вместимость отгруженных за трёхмесячный период HDD оценивается примерно в 260 Эбайт.

Источник изображения: pixabay.com

Квартальные поставки Nearline-накопителей, по данным TrendFocus, превысили 12 млн штук, а их суммарная вместимость составила примерно 210 Эбайт. Отгрузки производительных HDD корпоративного класса незначительно превысили 1,5 млн единиц. Продажи LFF-изделий для настольных ПК и потребительской электроники зафиксированы на отметке около 9 млн штук. Поставки SFF-устройств для ноутбуков и электроники сократились на 10 % в квартальном исчислении, оказавшись в верхней части «диапазона 6 млн штук».

Крупнейшим игроком мирового рынка HDD остаётся Seagate с долей 39,2–39,5 % и поставками в 11,5–12,0 млн штук. В годовом выражении продажи у этой компании снизились на 17,6–21,0 %. На втором месте в рейтинге находится Western Digital с 37,9–38,1 % и 11,1–11,6 реализованных устройств: продажи год к году сократились на 8,4–12,3 %. Замыкает тройку Toshiba, которая удерживает 22,3–22,9 % рынка с квартальными продажами в размере 6,5–7,0 млн штук. У этой компании отгрузки в годовом исчислении поднялись на 2,0–9,9 %.

Компания Western Digital, по сообщению ресурса AnandTech, начала поставки своего самого ёмкого HDD серии Red Pro — устройства вместимостью 24 Тбайт. Новинка рассчитана на работу в круглосуточном режиме в составе NAS корпоративного уровня с большим количеством отсеков.

Диск Red Pro на 24 Тбайт поступил в продажу примерно через 20 месяцев после того, как вышла модель на 22 Тбайт. HDD изготовлен в LFF-корпусе по технологии традиционной магнитной записи (CMR). Скорость вращения шпинделя составляет 7200 об/мин, объём буфера — 512 Мбайт. Для подключения служит интерфейс SATA-3.

Источник изображения: Western Digital

Накопитель выполнен с применением фирменной технологии OptiNAND, которая использует встроенную флеш-память iNAND для выполнения основных функций по обслуживанию: это позволяет повысить надёжность, оптимизировать производительность и энергопотребление. Встроенный датчик вибрации при вращении (Rotation Vibration, RV) помогает противодействовать эффектам, вызванным повышенной вибрацией при работе в составе NAS. Технология динамического управления высотой полёта головок при сотрясениях повышает надёжность. Благодаря рассеиванию избыточной вибрации по корпусу снижается турбулентность, сохраняется быстродействие и обеспечивается защита данных. Инструмент NASware позволяет точно настраивать параметры диска в соответствии с рабочими нагрузками NAS, что способствует улучшению быстродействия.

Заявленная скорость передачи данных достигает 287 Мбайт/с. Показатель MTBF заявлен на отметке 2,5 млн часов. Среднее энергопотребление в активном режиме составляет 6,4 Вт, в режиме простоя — 3,9 Вт, в режиме сна — 1,2 Вт. Диапазон рабочих температур простирается от 0 до +65 °C. Накопитель имеет габариты 147 × 101,6 × 26,1 мм и массу около 0,67 кг. Предоставляется пятилетняя гарантия.

В своё время технология 3D NAND немало способствовала росту плотности записи и повышению ёмкости SSD. DigiTimes сообщает, что обычные жёсткие диски, в последнее время всё чаще заменяемые твердотельными альтернативами, могут получить второе дыхание благодаря развитию генеративного ИИ и внедрению техники термомагнитной записи (HAMR). Разработка Seagate Technology, по некоторым оценкам, способна дать ежегодный рост плотности записи HDD на уровне 20 %.

По данным японского исследовательского института Techno System Research (TSR), мировые поставки HDD достигли пика в 2010 году, составив 650 млн единиц. С тех пор поставки поступательно уменьшались, в 2023 году упав до 120 млн единиц — более 500 млн «потерянных» HDD заменили SSD. Правда, суммарная ёмкость жёстких дисков продолжает расти, несмотря на снижение отгрузок в штуках.

Фото: Jandira Sonnendeck / Unsplash

Вместе с тем HDD всё ещё выгоднее SSD по соотношению цена/ёмкость, особенно для накопителей nearline-класса. По данным Nikkei, в 2023 году у HDD цена за гигабайт составляла $0,013, а SSD большой ёмкости — на уровне $0,123/Гбайт, т.е. в 9,5 раз больше, чем HDD. По оценкам IDC, для хранения данных генеративного ИИ потребуется средний ежегодный прирост ёмкости накопителей на уровне около 20 %. Если компания ограничена в средствах, она предпочтёт HDD именно из-за более выгодного соотношения цена и ёмкости. Есть и ещё один фактор — сегодня на строительство каждого ЦОД уходит $1–1,5 млрд, а затраты на электроэнергию составляют $10–100 млн ежегодно.

Однако технология PMR актуальна только для жёстких дисков относительно небольшой ёмкости, а более прогрессивные ePMR от Western Digital (WD) и FC-MAMR от Toshiba показывают ежегодный рост плотности примерно на 8 %, пишет DigiTimes. В 2021 году Toshiba предложила технологию MAS-MAMR, позволяющую поднять максимальную ёмкость HDD до 30 Тбайт и дополнительно снизить энергопотребление в пересчёте на Тбайт, что позволило бы модернизировать уже действующие дата-центры.

Seagate же готова начать производство HAMR HDD ёмкостью более 30 Тбайт, в 2025 году она намерена выпустить HDD на 40 Тбайт, а в 2027–2028 гг. ёмкость её накопителей превысит 50 Тбайт. В результате у жёстких дисков действительно откроется второе дыхание к концу десятилетия. Впрочем, Pure Storage прогнозирует, что к этому моменту жёсткие диски, напротив, будут полностью вытеснены SSD благодаря энергоэффективности последних. А спрос на ИИ только подстегнёт замену. Не будут испытывать проблем, похоже, только LTO-библиотеки.

Компания TrendFocus, по сообщению ресурса StorageNewsletter, подвела итоги исследования мирового рынка HDD в IV квартале 2023 года. Суммарная вместимость отгруженных за трёхмесячный период дисков достигла 214,45 Эбайт, что на 9 % больше в квартальном исчислении. Вместе с тем поставки в штуках сократились на 0,6 % квартал к кварталу — до 28,85 млн ед.

Seagate остаётся крупнейшим игроком рынка с долей приблизительно 40,0 %. В последней четверти 2023-го компания реализовала 11,54 млн HDD. Суммарная вместимость этих устройств поднялась по сравнению с III кварталом 2023-го на 6 % — до 95,13 Эбайт, тогда как средняя ёмкость возросла на 11 %, составив 8,24 Тбайт. В сегменте Nearline-накопителей Seagate увеличила продажи на 8 % в штуках — до 4,53 млн шт., а общая вместимость таких решений поднялась на 14 % — до 70,98 Эбайт. Спрос на производительные HDD корпоративного уровня показал прибавку около 8 % — до 0,76 млн шт.

Источник изображения: Seagate

На втором месте в рейтинге крупнейших поставщиков HDD находится Western Digital с 10,81 млн реализованных за квартал устройств и долей в 37,5 %. Суммарная ёмкость дисков в квартальном исчислении поднялась на 14 %, составив 90,42 Эбайт, а средняя вместимость равна 8,36 Тбайт. Western Digital сообщила о росте спроса на Nearline-изделия на 20 % — до 3,90 млн единиц, в то время как общая ёмкость таких HDD подскочила квартал к кварталу на 22,5 % — до 66,61 Эбайт.

Замыкает тройку Toshiba, которая продала 6,5 млн дисков, заняв 22,5 % мирового рынка. Суммарный объём отгруженных за квартал устройств составил 28,90 Эбайт. Средняя ёмкость HDD поднялась на 1 % по сравнению с предыдущим кварталом — до 4,45 Тбайт. В Nearline-секторе зафиксировано увеличение поставок на 7 % — до 1,50 млн шт., а общая вместимость таких HDD выросла на 2 %, достигнув 18,90 Эбайт.

Накопители Seagate с HAMR (магнитная запись с подогревом), по сообщению ресурса Blocks & Files, при использовании черепичной магнитной записи (SMR) показали меньший прирост ёмкости, чем было ранее у традиционных жёстких дисков.

В случае SMR увеличение плотности записи информации по сравнению с PMR/CMR достигается благодаря тому, что головка чтения значительно уже головки записи, что позволяет записывать дорожки с перехлёстом. При этом должна сохраняться защитная дистанция, чтобы предотвратить перекрёстные помехи. Однако у HAMR-дисков имеется меньше возможностей для увеличения вместимости посредством SMR, поскольку возросла плотность размещения дорожек. Иными словами, потенциал для перекрытия сократился. И это не связано непосредственно с HAMR — эффективность реализации SMR зависит от головок.

Изображение: Seagate

При использовании PMR/CMR дорожка записи может быть вдвое шире дорожки чтения. На практике при задействовании SMR можно получить до 20 % ёмкости. В случае HAMR ширина дорожек отличается примерно на треть. Это обеспечивает гораздо меньше возможностей для перекрытия, поэтому, по словам Seagate, фактический прирост ёмкости от использования SMR в таких накопителях достигает порядка 10 %. При этом самые современные HAMR-диски компании имеют ёмкость 30 Тбайт, а их SMR-вариант — 32 Тбайт.