16 ноября 2012 года на сайте Республиканского исследовательского комитета (Republican Study Committee, или RSC), объединяющего более 170 членов палаты представителей США от республиканской партии, появился занимательный доклад. Документ провисел в открытом доступе не более суток его убрали под предлогом того, что он не соответствовал принятым стандартам RSC и не прошел всех согласований. Впоследствии доклад так и не вернулся на страницы сайта. О чем же говорилось в этом документе и почему его так поспешно изъяли из публичного доступа?

Таинственный доклад, с полным текстом которого по-прежнему можно ознакомиться на Scribd, представлял собой последовательную критику сложившейся системы авторского права и вскрывал основные недостатки копирайта в цифровую эпоху. Хотя авторы документа закономерно опирались на законодательство США, многие обозначенные в нем проблемы актуальны для всего мира. Кратко перечислим основные тезисы.

1. Копирайт наносит ущерб науке, задерживая ее дальнейшее развитие

Многие научные работы XX века защищены авторским правом и отсутствуют в свободном доступе. А между тем их могли бы использовать в своих изысканиях молодые ученые и совершать новые открытия, способствуя дальнейшему научно-техническому прогрессу.

2. Копирайт ограничивает доступность литературы

Технически все когда-либо созданные человечеством печатные тексты можно было бы оцифровать и выложить в открытый доступ, создав гигантскую цифровую библиотеку, в которой любой желающий смог бы отыскать нужное произведение на предпочитаемом языке. Однако появлению такого ресурса препятствует копирайт. Даже в эпоху стремительного развития цифровой дистрибуции вам все равно приходится пользоваться услугами традиционных библиотек. И хотя ряд учреждений оцифровывают доступный книжный фонд для лучшей сохранности и внутреннего использования, по закону они не имеют возможности публиковать цифровые копии литературных произведений в сети.

3. Ограничение развития различных отраслей искусства

Если бы срок защиты авторских прав был разумно ограничен, это стимулировало бы появление множества новых произведений на основе старых. Так, например, фанатское сообщество, сложившееся вокруг Звездных войн, получило бы возможность не только создавать собственный контент, развивающий популярную вселенную, но и монетизировать его, что потенциально могло бы подарить нам с вами куда более интересные и увлекательные фильмы, чем невнятная последняя трилогия.

Ограничение сроков действия копирайта пошло бы на пользу и такому направлению, как создание ремиксов. Данная проблема в большей степени актуальна для США, хотя имеет место и в ряде других стран. Согласно законодательству Соединенных Штатов Америки, диджей может свободно играть ремиксы лишь на живых выступлениях, тогда как запись альбомов для большинства независимых музыкантов является роскошью, которую они попросту не могут себе позволить, поскольку авторские выплаты правообладателям достигают 100 тысяч долларов за каждый используемый семпл.

По мнению авторов доклада, решить эти проблемы можно лишь путем радикального сокращения срока действия авторских прав, который не должен превышать 12 лет. Сейчас копирайт действует на протяжении всей жизни автора плюс в течение 70 лет после его смерти.

4. Цензура

Доступ к документам, на которые могут опираться историки и журналисты в своих исследованиях, может быть ограничен под предлогом защиты авторских прав, благодаря чему заинтересованная сторона сможет препятствовать появлению неугодных ей публикаций, имеющих историческое или общественное значение.

Книги, преданные забвению

Все перечисленные пункты достаточно очевидны и вряд ли требуют научного базиса для подтверждения, однако подобные труды существуют. Одной из самых ярких работ является исследование американского писателя, профессора Иллинойского университета Пола Хилда. В своих изысканиях он опирался на WorldCat крупнейшую в мире библиографическую базу данных, созданную Фредериком Гридли Килгуром еще в 1967 году и успешно развивающуюся и по сей день. Этот ресурс содержит свыше 240 миллионов записей практически обо всех видах произведений, когда-либо созданных на 470 языках мирах, что позволяет собрать весьма точную статистику.

Проанализировав сведения, представленные на WorldCat, ученый обнаружил интересную закономерность. По мере распространения грамотности и развития технологий в XX веке, количество ежегодно создаваемых печатных трудов значительно превысило показатели XIX века, причем это касается как художественной, так и научной литературы. Для сравнения: в 1980-х годах было издано в 8 раз больше новых книг, чем в 1880-х. С учетом такого распределения можно было бы ожидать, что в ассортименте магазинов книги, написанные в конце XX века, будут встречаться примерно в 8 раз чаще, нежели книги, впервые увидевшие свет в конце века XIX. Однако на деле распределение выглядит совершенно иначе.

Как видно из приведенного графика, шансы встретить в магазине книгу, написанную в период с 1820 по 1920 год, значительно выше, чем что-то более современное. Все дело в том, что произведения, увидевшие свет в этот временной период, уже получили статус общественного достояния и могут быть перепечатаны без дополнительных авторских отчислений или выкупа эксклюзивных прав у автора.

Продавать новые романы выгодно лишь в течение ограниченного периода времени: при наличии должной маркетинговой кампании охватить максимум целевой аудитории удается уже в первые год-два, затем же продажи существенно падают, поэтому выпуск дополнительных тиражей оказывается нецелесообразным. И хотя затраты на цифровую дистрибуцию несоизмеримо ниже по сравнению с издержками на печать бумажных книг, издателю все равно необходимо иметь лицензию на распространение соответствующего произведения, а приобретать таковую на срок более 2 лет опять же не имеет смысла, если только речь не идет о каких-то мегапопулярных тайтлах. С научными трудами все совсем печально: будучи слишком нишевыми, они и так плохо продаются, исчезая с книжных полок куда быстрее проходных дамских романов.

Из всего сказанного выше профессор делает неутешительный вывод:

Авторское право в том виде, к которому мы привыкли, способствует снижению уровня доступности книг. Существующая модель бизнеса стимулирует издателей продавать новые книги лишь в течение пары лет после релиза. Повторно книги возвращаются в магазины лишь по истечении авторских прав, притом в гораздо меньшем ассортименте.

Как видите, первые два пункта неудобного доклада о вреде копирайта имеют вполне научное обоснование. Причем проблема заключается не только в невозможности создания глобальной библиотеки, на что сетовал автор, но и в снижении доступности литературы в целом, обусловленном особенностями издательского бизнеса.

Устранение конкурентов: быстро, эффективно, законно

Справедливость же третьего тезиса можно с легкостью подтвердить многочисленными примерами из игровой индустрии. Вспомним тот же MERP (Middle-Earth Roleplaying Project) глобальную модификацию для Skyrim, разработчики которой поставили перед собой весьма амбициозную цель, пожелав не просто в точности воссоздать в виртуальном пространстве мир Средиземья, но и сделать настоящую RPG мечты во вселенной Властелина колец, где игрок мог бы примерить на себя роль Фродо Бэггинса и пройти нелегкий путь от Хоббитона до Ородруина, дабы уничтожить Кольцо Всевластия, или же оставить могущественный артефакт себе, попытавшись стать новым Властелином.

Разработка мода началась в 2008 году. Изначально небольшая команда энтузиастов взяла за основу движок Oblivion, однако после выхода следующей части Древних свитков ребята, оценив возможности обновленного Creation Kit, решили перенести свои наработки на новые рельсы. Возможно, этот проект никогда не дошел бы до релиза, разделив судьбу множества других фанатских долгостроев, застрявших на этапе вечной альфы, а может быть, однажды мы с вами действительно смогли бы поиграть в величайшую ролевую игру всех времен. Однако финал этой истории оказался куда прозаичнее: 31 августа 2012 года моддеры получили официальное письмо от юристов Warner Bros. Interactive Entertainment, в котором правообладатель потребовал прекратить дальнейшую работу над модификацией, пригрозив энтузиастам судом. Оно и понятно: на тот момент студия Monolith уже работала над Middle-earth: Shadow of Mordor, официальный анонс которой состоялся всего год спустя, и Warner Bros. не хотела конкуренции даже в виде бесплатного мода.

Похожая судьба ждала и мультиплеерный шутер Star Wars: Galaxy in Turmoil. Фанаты вселенной Звездных войн, опечаленные отменой Battlefront 3, решили создать собственный мультиплеерный шутер с нуля, взяв на вооружение игровой движок Unreal Engine 4. Разработчикам удалось довести проект до вполне играбельного состояния и даже выпустить в раннем доступе Steam, но однажды письмо счастья пришло и на их e-mail.

Electronic Arts, получившая эксклюзивные права на разработку игр по легендарной вселенной, оказалась недовольна появлением подобной игры: лишние конкуренты, особенно на фоне лутбоксового скандала, разворачивающегося вокруг нового Battlefront, который EA на старте всеми силами пыталась превратить в pay-2-win-проект, издателю были не нужны, тем более в виде абсолютно бесплатной игры.

Однако авторы Star Wars: Galaxy in Turmoil не сдались. Они полностью удалили все ассеты, так или иначе связанные с франшизой Звездных войн, переформатировав игру в научно-фантастический сетевой шутер с элементами киберпанка. Данный шаг помог уберечь проект от закрытия, но не от краха: без должного продвижения, которое было не по карману разработчикам, без громкого имени и статуса наследника того самого Battlefront, который так полюбился сообществу, игра перестала развиваться, растеряв львиную долю пользовательской базы.

Двухмерный файтинг My Little Pony: Fighting is Magic один из тех редких примеров, когда фанатская работа смогла выжить после релонча. Подобно создателям Star Wars: Galaxy in Turmoil, получив иск от Hasbro, авторы файтинга (команда из 9 человек, известная в сети под именем Mane6) полностью переработали оригинальную игру и привлекли необходимые для завершения разработки средства через краудфандинговую платформу Indiegogo, сумев добраться до полноценного релиза, который состоялся 30 апреля 2020 года. На этапе перезапуска проекта команда Mane6 нашла неожиданную поддержку в лице аниматора My Little Pony Лорен Фауст, которая помогла энтузиастам с созданием новых персонажей для файтинга в характерном визуальном стиле. Новая версия игры получила название Them's Fightin' Herds.

Впрочем, история Them's Fightin' Herds скорее исключение, чем правило. В Hasbro обратили внимание на проект слишком поздно: на момент, когда Mane6 получила официальное требование прекратить разработку, файтинг уже был достаточно известен в кругу ценителей и даже едва не вошел в перечень официальных дисциплин ежегодного киберспортивного турнира Evolution Championship Series благодаря уникальным движениям и комбо. Сложись обстоятельства иначе, игра канула бы в Лету, как и многие другие подобные проекты.

Продолжение Chrono Trigger под кодовым названием Crimson Echoes (Square Enix), ремейк Metal Gear Solid (Konami), MMO во вселенной покемонов PokeNet (Nintendo) перечислять отмененные по воле правообладателей фанатские проекты и их убийц можно бесконечно. И если мотивацию той же Nintendo еще можно понять (как ни крути, японский гигант старательно развивает принадлежащие ему франшизы), то Konami ведет себя подобно собаке на сене из поговорки, ведь во вселенных некогда знаковых Silent Hill и Metal Gear сегодня выходят лишь автоматы патинко.

Но, так или иначе, все эти примеры наглядно доказывают правоту авторов упомянутого нами доклада о вреде копирайта в его нынешнем виде.

Правообладатели на страже нравственности

Четвертый же пункт претерпел в наше время весьма неожиданную трансформацию. Если авторы доклада говорили прежде всего о цензуре со стороны политических сил, стремящихся скрыть нелицеприятные факты о тех или иных событиях, то сегодня мы с вами сталкиваемся с таким явлением, как цензура корпоративная, которая зачастую оказывается куда более бессмысленной и беспощадной.

Обратимся к событиям лета 2020 года. 10 июня на фоне массовых протестов в США стриминговый сервис HBO Max снял с ротации нестареющую киноклассику Унесенные ветром. После закономерного недовольства подписчиков конгломерат WarnerMedia выпустил следующее заявление:

Унесенные ветром это продукт своего времени, изображающий в том числе некоторые из этнических и расовых предрассудков, которые, к сожалению, были распространены в американском обществе. Подобные расистские моменты были ошибочными тогда и неприемлемы сегодня. Мы считаем, что показ этого фильма без объяснения и осуждения этих моментов безответственен.

Все это противоречит ценностям WarnerMedia, поэтому, когда фильм вернется на HBO Max, он вернется с обсуждением его исторического контекста и осуждением подобных предрассудков. При этом кинолента будет представлена без изменений, ведь поступить иначе все равно что заявить, что этого никогда не существовало. Для создания более справедливого, равноправного и инклюзивного общества необходимо признать и понять собственную историю.

Спустя 15 дней фильм действительно вернулся в каталог HBO Max. Впрочем, иного исхода сложно было ожидать: вряд ли кто-то осмелился бы предать забвению картину, завоевавшую 8 статуэток Оскар и включенную в 1989 году в Национальный реестр фильмов США. Однако теперь перед началом фильма зрителям демонстрируется лекция профессора Чикагского университета кинематографии Жаклин Стюарт, повествующая о стереотипном изображении афроамериканцев в кино, а вторую часть картины предваряет запись круглого стола на тему Сложное наследие Унесенных ветром, состоявшегося на кинофестивале TCM в 2019 году.

А вот современным сериалам повезло куда меньше. Так, Netflix, BBC и BritBox отказались от проката скетч-шоу Маленькая Британия. Причиной этого послужило неподобающее поведение актеров, которые карикатурно изображали представителей других рас. Тот факт, что британские комики Мэтт Лукас и Дэвид Уильямс изначально стремились создать максимально неполиткорректное шоу, в котором бы высмеивались все возможные стереотипы и пороки общества (причем в первую очередь под удар попали коренные англичане), руководством стриминговых сервисов был благополучно проигнорирован. Впал в немилость даже документальный (!) сериал Полицейские, выходивший с 1989 года: телеканал Paramount Network объявил о закрытии шоу всего за 5 дней до премьеры 33-го сезона. Официальной причиной для этого послужило унижающее человеческое достоинство изображение афроамериканцев.

Не остался в стороне и Дисней, хотя медиагиганту и понадобилось для раскачки больше времени. В соответствии с новой политикой инклюзивности компания ввела ограничения на доступ к ряду классических полнометражных мультфильмов в стриминговом сервисе Disney+, которые долгие годы оставались визитной карточкой компании. Такие анимационные ленты, как Питер Пен, Думбо, Книга джунглей, Коты-аристократы, и ряд других произведений перестали отображаться в детских профилях, а их описания были дополнены предупреждениями о содержащихся в мультфильмах расовых и культурных стереотипах, существовавших во время создания произведений.

Целесообразность подобного поступка вызывает вопросы. Если вы еще не прочли манифест Диснея, то попробуйте навскидку вспомнить, что такого криминального было в перечисленных мультфильмах. Вряд ли, будучи ребенком, вы задумывались о том, что вороны из Думбо являются прообразом уличных комиков, высмеивающих африканцев в характерном гриме (так называемый блэкфейс), а имя их главаря и вовсе отсылка к Законам Джима Кроу времен расовой сегрегации в США. Это весьма тонкий момент, на который могут обратить внимание лишь взрослые, хорошо знающие историю.

Да и для того, чтобы отыскать расистский подтекст в песенке Короля Луи, блестяще исполненной джазовым музыкантом Луи Прима, надо очень постараться. Во всяком случае, на формирование мировоззрения ребенка это произведение уж точно никак не повлияет (ну разве что привьет вкус к хорошей музыке).

Впрочем, повышение возрастного рейтинга весьма мягкая мера, ведь Дисней уже не раз демонстрировал, на что способен в борьбе за нравственные устои общества. Достаточно вспомнить хотя бы релиз фильма Всплеск, в котором все сцены с обнаженной Дэрил Ханна, даже самые невинные, на которых и так не разглядеть каких-либо подробностей, были любовно зацензурены с помощью компьютерной графики (к слову, довольно низкого качества).

А еще раньше Диснея уличили в удалении целого эпизода из культового мультсериала Симпсоны, один из персонажей которого, Леон Камповски, считал себя Майклом Джексоном и разговаривал его голосом, однако совершенно не умел петь. Так что в случае с классическими мультфильмами все еще обошлось малой кровью.

Поиск глубинных причин подобных действий со стороны правообладателей не является целью сегодняшнего материала, тем более что все и так достаточно очевидно. С одной стороны, громкие заявления и демонстративные поступки способствуют расширению рынка сбыта за счет повышения лояльности потенциальных клиентов, придерживающихся определенных политических и социальных взглядов. В то же время отказ от спорного контента позволяет компаниям избегать судебных исков от представителей тех или иных сообществ, о чем, в частности, напрямую заявляла Sony.

Напомним, что еще в апреле 2019 года компания объявила об ужесточении контроля за контентом эротического характера в играх, выходящих на платформе PlayStation. В интервью The Wall Street Journal официальные представители Sony четко обозначили причины данного поступка:

Мы обеспокоены тем, что можем стать целью судебного преследования, социальных акций, а также понести репутационные потери, которые негативно отразятся на деятельности компании в будущем.

В своем стремлении угодить вокальному меньшинству Sony пустилась во все тяжкие, начав с цензуры обложек для дисковых изданий и дойдя в конечном счете до вырезания пикантных моментов даже из игр с рейтингом 18+.

Новый регламент ударил по небольшим студиям. Все дело в том, что на первых порах у Sony вообще не было строгих критериев или письменного свода правил: ужесточение требований в отношении взрослого контента в играх вступило в силу неожиданно для всех, вскоре после череды скандалов, связанных с движением MeToo (судя по всему, именно они и послужили основной причиной столь скоропалительного пересмотра внутренней политики). И если крупные издатели вроде Capcom могли позволить себе выпускать специальные версии игр для консолей PlayStation, то у инди-разработчиков начались серьезные проблемы.

Трудности заключаются в том, что мы понятия не имеем, что нам скажут, до того как завершим работу над игрой и отправим ее на рассмотрение. Даже если еще несколько дней назад такой контент считался допустимым, это не значит, что завтра игру не отправят на доработку. Внесение корректив в готовый проект обходится очень дорого, к тому же мы терпим убытки из-за переноса релиза.

Здесь обозначена вторая по важности (после самого факта корпоративной цензуры) проблема постоянно меняющиеся правила игры. Те же Унесенные ветром снимались во времена действия Кодекса Американской ассоциации кинокомпаний, более известного как Кодекс Хейса (назван по имени Уильяма Харрисона Хейса, возглавлявшего ассоциацию в период с 1922 по 1945 год). Данный свод правил включал в себя 11 пунктов, соблюдение которых было обязательным, и еще 25 носящих рекомендательный характер. Хотя в этом перечне было немало странных (даже по тогдашним меркам) требований, если кинокартина им соответствовала, ее выпускали в прокат без каких-либо ограничений.

Сегодня ситуация в корне отличается. Мы с вами точно не знаем, что может произойти в следующий момент, какие тренды станут актуальными, какие политические или культурные веяния зародятся завтра. Для независимых создателей контента, будь то игровые инди-студии, небольшие музыкальные коллективы или авторы независимого кино, это может оказаться фатальным: проект, на реализацию которого ушли годы, способен в одночасье превратиться в токсичный актив, с которым не захочет иметь дело ни один издатель, звукозаписывающий лейбл или стриминговый сервис. В таких условиях смогут выживать лишь максимально беззубые творения, стремящиеся угодить всем и, как правило, не имеющие ничего общего с понятием искусство.

Для нас же с вами как потребителей контента последствия будут также весьма печальными: в эпоху цифровой дистрибуции правообладатель способен отменить или искалечить любое неправильное произведение, вырезав неудобные моменты, и никто ничего не сможет с этим поделать. Увы, главным девизом современного бизнеса стала любимая фраза Беликова Как бы чего не вышло. В рамках превентивного damage-control правообладатели предпочитают заблаговременно избавляться от всего, что потенциально может принести репутационные и/или финансовые потери, а когда речь заходит о миллионах и даже миллиардах долларов, интересы конечного потребителя уже мало кого волнуют.

Мой магазин мои правила: ноу-хау от Ubisoft

Впрочем, помимо исчезновения тех или иных произведений из сервисов цифровой дистрибуции в силу истечения сроков действия прав на их распространение или в угоду современным трендам, существует и еще одна серьезная проблема, для обозначения которой лучше всего подойдет такой эпитет, как произвол издателя.

Ранее мы уже обращались к теме копирайта в цифровую эпоху применительно к онлайн-магазинам компьютерных игр, однако прошлая публикация была встречена читателями неоднозначно: кто-то решил, что мы критикуем конкретно Steam (хотя на самом деле мы критиковали сложившуюся модель дистрибуции в целом, при которой издатель может сделать с приобретенной вами игрой все, что посчитает нужным, в том числе изменить до неузнаваемости и даже отобрать), а кто-то не воспринял высказанные опасения всерьез. Но Ubisoft расставила все точки над i, убедительно доказав, что мы были правы, хотя компания и превзошла все наши самые смелые ожидания.

Еще 12 мая 2020 года издатель изменил текст пользовательского соглашения, в котором появился весьма интересный пункт 8.2, касающийся условий прекращения действия учетной записи, необходимой для использования сервисов Ubisoft. Согласно ему, компания может закрыть ваш аккаунт в том случае, если он был неактивен более 6 месяцев. Разумеется, ни о какой компенсации денежных средств, потраченных на игры, речи не идет, о чем прямо сказано в пункте 8.3.

Обновленное EULA вызвало жаркие споры, причем у французского издателя нашлось и немало защитников, утверждавших, что речь идет о профилях, заблокированных после взлома или выявления факта использования читов, и что, вообще, все эти соглашения пишутся так, чтобы в случае чего прикрыть издателя в юридическом поле, а на самом деле никто ничего удалять, конечно же, не будет.

Однако все оказалось куда прозаичнее: пункт 8.2 не имеет скрытых трактовок, и понимать все, что в нем изложено, следует буквально, в чем ряд пользователей уже смогли убедиться самолично, получив спустя полгода вот такие замечательные письма счастья.

С точки зрения бизнеса обосновать данный шаг легко. Лояльной аудитории Ubisoft, которая покупает и играет в игры издателя на постоянной основе, бояться нечего: они и так будут регулярно авторизовываться в сервисе и никогда не получат подобный email. В то же время это неплохой способ стимулировать к покупке тех, кто заходит в Uplay лишь время от времени (например, чтобы поиграть в Реймана или перепройти старых Принцев Персии), делать это чаще: возможно, в очередной раз запустив лаунчер, такой пользователь польстится на скидку и прикупит что-нибудь новенькое, а там, глядишь, распробует новых Ассасинов и станет приобретать по игре каждый год (а может быть, и во внутриигровой магазин занесет немного наличности).

Прозорливые читатели могут возразить: никакое соглашение, будь то публичная оферта или подписанный собственноручно бумажный договор, не могут противоречить действующему законодательству, а значит, EULA Ubisoft не имеет силы в подавляющем большинстве стран, так как идет вразрез с законом о защите прав потребителей. И это действительно так, но, чтобы вернуть заблокированный аккаунт или получить компенсацию, вам придется подать иск против весьма крупного и богатого издателя.

А теперь ответьте для себя на следующие вопросы. Попав в подобную ситуацию, вы пойдете в суд? Решив судиться, сможете ли вы найти единомышленников для подачи коллективного иска? Есть ли у вас на примете кто-либо из влиятельных персон (представитель законодательной власти или известная медийная личность), кто был бы заинтересован в подобном процессе (например, ради пиара или из идейных соображений) и взялся бы участвовать в таком разбирательстве, оказывая посильную помощь?

Современные реалии таковы, что, будь вы хоть сто раз правы, выиграть у корпорации с огромной армией профессиональных юристов процесс в одиночку, не обладая достаточными финансовыми возможностями, без поддержки сильных мира сего, вы никак не сможете. И далеко не факт, что, когда лично у вас отберут аккаунт с играми, фильмами, книгами или другим цифровым контентом, обстоятельства сложатся в вашу пользу. Не говоря уже о том, что такое противостояние может затянуться на много лет, в течение которых вы все еще не сможете пользоваться своей учетной записью и привязанным к ней контентом.

Если снять розовые очки, то в современных реалиях вы должны четко осознавать, что прибегая к услугам площадок вроде UPlay вы не покупаете цифровой контент, а берете его в аренду на условиях, навязанных издателем, и можете в любой момент лишиться всей вашей коллекции без возможности восстановления или возврата средств. Это объективное положение вещей. Все, что вам нужно, решить лично для себя, как вы относитесь к потребляемому продукту в целом. Если вы не имеете привычки возвращаться к ранее пройденным играм, просмотренным фильмам или прочитанным книгам и четко осознаете, что деньги, которые вы отдаете платформам цифровой дистрибуции, это плата за сервис, а не за игру, фильм или музыкальный альбом как сущность, то по гамбургскому счету вам не о чем волноваться.

В противном же случае вы должны понимать, что ваша коллекция игр, музыки, фильмов, книг это не более чем таблица в базе данных, которая вам не принадлежит и однажды может быть стерта или отредактирована по воле правообладателя. Единственный, кто способен гарантировать вам доступ к контенту, вы сами. Как же это сделать?

Спасение утопающих

Для начала стоит вспомнить о возможности приобретения контента на физических носителях. Хотя сегодня на золото уходит отнюдь не каждый фильм, музыкальный альбом или игра, это не значит, что их вообще перестали выпускать: оптические диски, винил и даже картриджи для консолей прошлых лет все еще можно отыскать на полках магазинов или на том же Ebay, если речь идет о каких-то раритетных изданиях.

Помимо этого, вы можете использовать сервисы, которые позволяют приобрести цифровую копию того или иного произведения и пользоваться ею без онлайн-активации или привязки к аккаунту. Пусть подобных площадок не так много, но они существуют и зачастую способны по-настоящему удивить. Взять, к примеру, тот же Bandcamp: здесь представлены сотни уникальных в своей самобытности коллективов, которых не найти на Deezer и Spotify, к тому же, в отличие от популярных стриминговых сервисов, здесь вы можете скачать любые приобретенные композиции и альбомы в lossless-качестве.

Наконец, не стоит забывать о проектах вроде Public Domain Torrents, Legit Torrents и аналогичных. Названия этих площадок говорят сами за себя: здесь энтузиасты выкладывают фильмы, музыку, игры, имущественные авторские права на которые истекли или вообще никогда не существовали, то есть произведения, находящиеся в статусе общественного достояния. Копирование и распространение таких материалов является полностью легальным, так что, пользуясь услугами подобных площадок, вы не нарушаете действующее законодательство.

Сохранить же резервные копии полученного тем или иным способом цифрового контента вам поможет надежное сетевое хранилище и накопители Western Digital. На Хабре уже неоднократно выходили публикации, посвященные самостоятельной сборке NAS, так что вы сможете без труда отыскать не один десяток готовых рецептов. Что же касается накопителей для реализации подобного проекта, то лучшим выбором были и остаются жесткие диски WD Red Plus.

Данная линейка включает в себя девять моделей емкостью от 2 до 14 терабайт, предназначенных для эксплуатации в составе сетевых устройств хранения данных и вобравших в себя последние технологические достижения Western Digital. Ниже мы во всех подробностях рассмотрим каждую из используемых технологий, чтобы вы, уважаемые читатели, смогли по достоинству оценить предлагаемые нами решения.

• Высокая надежность

Одна из особенностей жестких дисков WD Red Plus заключается в том, что парковка блока головок дисков осуществляется только при обесточивании NAS, поскольку параметр APM (Advanced Power Management) по умолчанию имеет значение 0. Параметр spindown (standby) timer также принимает нулевое значение: полная остановка мотора происходит лишь при отключении питания. Это позволяет, во-первых, сократить время отклика накопителя, а во-вторых, дополнительно продлить срок службы электродвигателя. И это при том, что привод блока головок может похвастаться ресурсом в 600 тысяч циклов парковки, что вдвое больше, чем у обычных винчестеров.

• Платформа HelioSeal четвертого поколения

Жесткие диски WD Red Plus и WD Red Pro емкостью 8 терабайт и более созданы на базе платформы HelioSeal версии 4.0. Их корпуса абсолютно герметичны и заполнены инертным газом гелием, плотность которого практически в семь раз меньше плотности воздуха. Низкое сопротивление газовой среды дало возможность использовать более тонкие магнитные пластины, что позволило увеличить их количество, а снижение силы трения способствовало сокращению энергозатрат на раскрутку шпинделя. В свою очередь, уменьшение турбулентности помогло повысить точность позиционирования магнитных головок, благодаря чему удалось уменьшить зазор между ними и поверхностью блинов, а также сократить площадь треков, расположив их более компактно.

Как следствие, гелиевые накопители оказываются не только вместительнее, но и практически на 50% экономичнее и на 45C холоднее воздушных аналогов, что делает такие устройства идеальным решением для эксплуатации в составе сетевых хранилищ, работающих в режиме 24/7, а также ультракомпактных устройств серии My Cloud, потенциал системы охлаждения которых ограничен вследствие малых размеров корпуса.

• Защита от вибрации

При вращении на каждую магнитную пластину действуют дисбалансирующие силы, причем одновременно в двух плоскостях: горизонтальной (блины смещаются в плоскости сечения оси шпинделя) и вертикальной (вектор приложен перпендикулярно, блок пластин как бы колеблется вверх-вниз). Чтобы нивелировать перечисленные эффекты, в заводских условиях проводится тщательная балансировка каждого устройства, в ходе которой подбирается оптимальная длина фиксирующих винтов. Помимо этого, мы используем систему демпферов и амортизаторов, которые эффективно гасят возникающую вибрацию. Данный комплекс мер получил название 3D Active Balance Plus.

Дополнительную надежность механизму придает технология StableTrac, предусматривающая двухстороннюю фиксацию вала электропривода.

Все это позволяет стабилизировать магнитные пластины, что также оказывает положительное влияние на точность позиционирования пишущих головок во время операций ввода/вывода.

• Прошивка NASware 3.0

Фирменная микропрограмма Western Digital гарантирует совместимость накопителей с широким спектром материнских плат и дисковых контроллеров, что полностью исключает возникновение конфликтов между комплектующими на аппаратном уровне. Поддержка набора команд ATA Streaming Feature Set обеспечивает возможность параллельного выполнения операций чтения/записи за счет оптимизации использование кэш-памяти диска, благодаря чему вы сможете использовать NAS в качестве мультимедийного сервера, транслируя потоковое видео одновременно на несколько устройств и не опасаясь падения производительности системы хранения.

В свою очередь, поддержка технологии TLER (Time Limited Error Recovery) помогает дополнительно обезопасить вашу цифровую коллекцию за счет наличия обратной связи между накопителем и RAID-контроллером. Все дело в том, что даже при штатной работе жесткого диска неизбежно возникают ошибки считывания, обусловленные нестабильностью сектора или сбоем во время записи. В подобных случаях HDD действует согласно следующему алгоритму:

• происходит повторная попытка записи в тот же сектор с последующим контрольным чтением;

• если уровень сигнала по-прежнему остается низким, контроллер расценивает это как однозначный признак износа магнитного покрытия;

• данные переносятся в другой сектор, а дефектный соответствующим образом помечается в дальнейшем при перезаписи он будет игнорироваться.

Схема отлично работает, когда речь идет об одиночных винчестерах, однако, если накопители объединены в массив, в дело вступает RAID-контроллер, который должен отслеживать состояние каждого устройства. Проблема в том, что во время коррекции ошибок диск не реагирует на отправляемые команды, и, если период латентности превышает 7 секунд (по умолчанию), диск исключается из массива, так как контроллер воспринимает такое молчание как признак отказа оборудования.

TLER решает данную проблему следующим образом. При выявлении ошибки инициируется стандартный алгоритм коррекции, однако, если уложиться в положенное время не удается, диск отправляет сигнал RAID-контроллеру. Последний фиксирует сообщение в журнале, откладывая процедуру исправления до более удачного момента (например, до простоя системы), что позволяет не только полностью исключить вероятность произвольного распада массива, но и дополнительно снизить нагрузку на систему хранения.

Все перечисленное делает жесткие диски семейства WD Red Plus практически идеальным решением для построения высокоемкого производительного NAS, который поможет сохранить ваши любимые фильмы, музыку, компьютерные игры, записи любимых шоу и другой цифровой контент и оградить вашу коллекцию от вероломных действий со стороны правообладателей.

Когда я писал в начале года статью Кто есть кто в мировой микроэлектронике, меня удивило, что в десятке самых больших полупроводниковых компаний пять занимаются производством памяти, в том числе две только производством памяти. Общий объем мирового рынка полупроводниковой памяти оценивается в 110 миллиардов долларов и является постоянной головной болью участников и инвесторов, потому что, несмотря на долгосрочный рост вместе со всей индустрией микроэлектроники, локально рынок памяти очень сильно лихорадит 130 миллиардов в 2017 году, 163 в 2018, 110 в 2019 и 110 же ожидается по итогам 2020 года.

Объем рынка памяти близок к трети всей микроэлектроники, а в десятке самых больших компаний памятью занимается половина. Так чем же полупроводниковая память такая особенная? Давайте разбираться.

Особую важность памяти придает то, что ее всегда нужно много. Я бы даже сказал, что ее всегда нужно больше, чем есть. Билл Гейтс, которого вы наверняка сейчас вспомнили, на самом деле никогда ничего не говорил про 640 Кб, примерно как Мария-Антуанетта ничего не говорила про пирожные. Впрочем, в начале восьмидесятых 640 КБ были огромной цифрой. И что с того, что памяти нужно много? спросите вы. Очень просто большие тиражи позволяют разработчикам концентрироваться на одном продукте и оптимизировать не только дизайн, но и технологию производства. Сейчас в большинстве случаев чипы памяти производятся на фабриках, специально предназначенных для чипов памяти и принадлежащих производителям памяти. Это принципиальное отличие от всех остальных типов микросхем, где пути разработчиков и производителей давным-давно разошлись, и бал правят контрактные фабрики типа TSMC.

Начнем, собственно, с определения и классификации. Точнее, с классификаций, потому что типов памяти очень много, и различных применений тоже. Классическое разделение памяти по применению на кэш-память, оперативную память и память хранения данных. Оно же примерно соответствует делению на статическую (SRAM), динамическую память (DRAM) и диски (HDD и SSD).

Зачем нужны разные типы памяти? Почему нельзя выбрать самый лучший и производить только его? Разница растет из того, что для разных применений важны разные качества памяти. В кэше, рядом с вычислительными мощностями скорость. В хранении объем и энергонезависимость. В оперативной памяти плотность упаковки. Разумеется, никто бы не отказался от быстрой, плотной, энергонезависимой и малопотребляющей памяти, но соединить все эти качества в одной технологии еще никому не удалось, поэтому приходится совместно использовать разные варианты в тех частях систем, куда они подходят лучше всего.

Кэш-память

Самый первый уровень памяти в вычислительной системе это регистровый файл и кэш-память. Для них определяющее значение имеет скорость доступа, а вот объем может быть небольшим, особенно если его вдумчиво наполнять. Кэш обычно делается на основе статической памяти. Ячейка статической памяти может быть выполнена по-разному, но обязательно содержит в себе положительную обратную связь, которая позволяет хранить информацию и не терять ее (в отличие от динамической памяти, которой требуется периодическая перезапись). В КМОП-технологии ячейка статической памяти состоит из четырех транзисторов собственно запоминающего элемента и одного и более транзисторов, обеспечивающих чтение и запись информации. Промышленный стандарт так называемая 6T-ячейка.

Шесть транзисторов это очень много, особенно в сравнении с DRAM или флэш-памятью, где для хранения одного бита информации требуется два, а то и всего один элемент. Тем не менее, скорость работы сделала свое дело, и в большинстве современных цифровых микросхем статическая память занимает десятки процентов площади. Этот факт, кстати, сделал ячейку SRAM точкой опоры в определении проектных норм производства чипов: когда маркетинговые цифры те самые пресловутые 28, 7 или 5 нм отвязались от физических размеров элементов на кристалле, улучшение плотности упаковки стали считать как соотношение площади ячейки SRAM на старом и новом техпроцессах. Если в новой технологии ячейка стала в два раза меньше, значит проектные нормы уменьшились в корень из двух раз.

Отдельные чипы SRAM были популярны в составе многокристалльных микропроцессоров, таких как девайсы, построенные на базе серии Am2900 или советской 581 серии. При этом, как только появилась возможность поместить достаточно транзисторов на один чип, кэш-память стали размещать на том же кристалле, что и вычислитель, чтобы сэкономить мощность и увеличив скорость работы, избавившись от медленных и громоздких соединений между чипами. В современных микропроцессорах на одном кристалле помещается многоуровневый набор блоков кэш-памяти объемом в несколько Мегабайт. Это, кстати, привело к тому, что рынок SRAM как отдельного продукта практически перестал существовать: его объем оценивается всего в 420 миллионов долларов, то есть в 0.3% от всего рынка полупроводниковой памяти, и продолжает сокращаться. Последние из остающихся могикан чипы для тяжелых условий эксплуатации, вроде космоса, высокотемпературных промышленных установок или медицинской техники, где нельзя свободно применять обычные коммерческие микросхемы и где из-за этого микроэлектронный прогресс несколько отстает. Есть некоторые перспективы роста в автомобильной электронике и в интернете вещей, где для постоянно включенных устройств не играет роли главный недостаток SRAM неспособность хранить информацию после отключения питания. Только хранить, а не обрабатывать SRAM может с минимальным энергопотреблением, так что это может быть интересным вариантов. Впрочем, в этой конкретной нише, кроме флэш-памяти, есть еще активно развивающиеся новые виды памяти, такие как MRAM, так что перспективы на самом деле весьма туманны, а производители один за одним уходят из стагнирующего сегмента, что позволило Cypress получить больше половины рынка повторюсь, крошечного по мировым меркам.

Оперативная память и динамическая память

Главный недостаток статической памяти большое количество элементов в каждой ячейке, прямо транслирующееся в высокую стоимость, а также в большие габариты. Для того, чтобы преодолеть этот недостаток (а на самом деле еще и огромные габариты повсеместно использовавшейся в шестидесятых и начале семидесятых памяти на магнитных сердечниках) была придумана динамическая память.

Намного более простая ячейка позволяет существенно увеличить количество памяти на кристалле. Уже самый первый серийный кристалл DRAM (Intel 1103) в 1970 году содержал 1024 бита, а современные чипы умещают уже 16 Гигабит! Это стало возможным благодаря постоянному прогрессу технологии производства, а именно разнообразным улучшениям конструкции интегрального конденсатора. Если в самых первых чипах использовалась просто МОП-емкость, крайне похожая по конструкции на транзистор, в современных чипах DRAM конденсатор для экономии площади располагается не горизонтально, а вертикально, под или над транзистором.

То, что технологический прогресс в области DRAM сосредоточен на конденсаторе, и обусловило обособление отрасли и появление компаний, специализирующихся на разработке памяти и больше ни на чем.

Небольшой исторический экскурс, про Intel

Компания Intel была основана в 1968 году с прицелом на рынок памяти. Основатели фирмы считали, что относительно новые тогда интегральные схемы имеют потенциал вытеснить с рынка вычислительных машин память на магнитных сердечниках. Первыми продуктами Intel были чипы биполярной статической памяти, почти сразу же за ними последовала серия крайне успешных чипов DRAM, а вот заказы на разработку микропроцессоров очень долго рассматривались как что-то временное и побочное до середины восьмидесятых, когда серьезная конкуренция со стороны японских производителей DRAM, таких как Toshiba, вынудила компанию уйти с рынка памяти.

Позднее, Intel развивал бизнес по производству флэш-памяти, совместно с другой американской компанией, Micron, но буквально на днях продал эти активы ей же, и в ближайшем будущем под маркой Intel будет выпускаться только память Optane, основанная на фазовых эффектах.

Общий объем мирового рынка DRAM оценивается в 60-80 миллиардов долларов и составляет чуть больше половины мирового рынка памяти. Оставшуюся часть почти целиком занимает NAND Flash, а на долю всего остального разнообразия приходится не более трех процентов рынка. Производство чипов DRAM держится на трех китах корейских Samsung и SK Hynix, а также американской компании Micron. Все три в пятерке крупнейших полупроводниковых компаний мира, причем если Samsung чем только не занимается, то Micron и SK Hynix производят только памяти, DRAM и Flash. Три гиганта занимают без малого 95% рынка, а остатки рынка почти полностью разделены между несколькими тайваньскими компаниями.

Основные рыночные ниши это потребительская электроника, включая смартфоны (40-50%), а также персональные компьютеры (15-20% ), серверное и телекоммуникационное оборудование (20-25%). Самые большие перспективы роста при этом ожидаются в автомобильном секторе, благодаря разного рода автопилотам и другим системам помощи водителю, а также в вычислениях, связанных с искусственным интеллектом.

Стоит отметить, что все чаще речь идет не о привычных нам планках памяти, а об аккуратной интеграции чипов на плату телефона или даже непосредственно в корпус процессора, в виде так называемой HBM high bandwidth memory. Такая конфигурация позволяет увеличить пропускную способность памяти за счет использования многоразрядных шин, которые нет возможности реализовать при соединении корпусов на печатной плате, уменьшить задержки и потребление, а также эффективно разместить кристаллы памяти в несколько слоев, разместить большую емкость на меньшей площади.

Впрочем, и планки памяти тоже никуда не денутся в обозримом будущем, и спрос на них стабильно растет стараниями не только геймеров, но и производителей серверов. Объем рынка модулей памяти составляет приблизительно 16 миллиардов долларов, и он выглядит как Гулливер в окружении лилипутов рыночная доля Kingston Technology превышает 80%, против 2-3% у ближайших конкурентов. При этом сами чипы Kingston закупают у двух из трех больших производителей Micron и SK Hynix. Samsung не привлекается, видимо, в силу того, что большинство их чипов DRAM предназначено для мобильных телефонов.

Еще один небольшой исторический экскурс, про Kingston

Kingston американская компания, основанная в 1987 году, стала одним из пионеров внедрения SIMM-модулей как удобной альтернативы прямому поверхностному монтажу микросхем памяти. Быстро развиваясь на фоне роста рынка персональных компьютеров, Kingston стали единорогом с миллиардной капитализацией уже к 1995 году, и с тех пор выросли еще на порядок, увеличив долю на рынке модулей DRAM c 25% до 80% и расширившись на производство других продуктов, таких как SSD, где Kingston тоже является мировым лидером, правда с более скромными 26% мирового рынка против 8% и 6% у ближайших конкурентов.

Kingston - интересный пример того, как можно быть успешной электронной компанией без собственной разработки микросхем и без полной вертикальной интеграции, популярной в последнее время. Добавленную стоимость и уникальные характеристики можно обеспечить на разных этапах создания продукта, и как раз Kingston как успешная электронная компания без собственного производства микросхем может быть хорошим примером для отечественных разработчиков.

А что же японцы, правившие бал в восьмидесятых и вытеснившие с рынка DRAM Intel? В 1999 году профильные подразделения Hitachi и NEC объединились в компанию Elpida, которая позже поглотила DRAM-бизнес Mitshibishi. В двухтысячных компания активно развивалась, много вкладывала в перспективные производства и была поставщиком, например, для Apple.Но финансовый кризис 2009 года очень сильно подкосил Elpida, и в 2012 году она была вынуждена подать на банкротство, после чего была куплена Micron.

На этой печальной ноте давайте заканчивать с DRAM и переходить к flash-памяти, где все еще есть по крайней мере одна успешная японская компания.

Флэш-память и системы хранения данных

Главный недостаток как SRAM, так и DRAM то, что информация в них пропадает в случае, если им отключить питание. Но, сами понимаете, никогда не отключать питание довольно затруднительно, поэтому всю историю вычислительной техники использовались какие-нибудь системы для постоянного хранения данных начиная от перфокарт. Большую часть времени в качестве систем постоянного хранения данных использовались магнитные носители лента или жесткий диск. Жесткие диски сложные электромеханические системы, которые прошли огромный путь от первого образца IBM размером с небольшой холодильник, до 2.5-дюймовых HDD для ноутбуков. Тем не менее, прогресс в микроэлектронной технологии был быстрее, и сейчас мы с вами наблюдаем процесс практически полного замещения жестких дисков полупроводниковыми SSD. Последним годом денежного роста для рынка HDD был 2012, и сейчас он составляет уже не более трети от рынка флэш-памяти.

Ячейка флэш-памяти устроена как МОП-транзистор с двумя затворами, один из которых подключен к схемам управления, а второй плавающий. В обычной ситуации на плавающем затворе нет никакого заряда, и он не влияет на работу схемы, но если подать на управляющий затвор высокое напряжение, то напряженности поля будет достаточно для того, чтобы какое-то количество заряда попало в плавающий затвор, откуда ему потом некуда деться даже если питание чипа отключено! Собственно, именно так и достигается энергонезависимость флэш-памяти для изменения ее состояния нужно не низкое напряжение, а высокое.

Чтение из флэш-памяти происходит следующим образом: на сток транзистора подается напряжение, после чего измеряется ток через транзистор. Если ток есть, значит на одном из двух затворов есть напряжение, если тока нет на обоих затворах ноль.

На практике структура чипов флэш-памяти несколько сложнее, потому что, кроме самого транзистора, есть еще металлизация управляющих линий, и инженерам пришлось пойти на некоторые ухищрения, чтобы уменьшить ее площадь. Изначально типов флэш-памяти было два NOR Flash и NAND Flash, различающихся как раз способом доступа к ячейкам. Названы они так по подобию соединения ячеек с соответствующими логическими элементами в NAND последовательно, в NOR параллельно.

Чтение из NOR Flash происходит ровно так, как описано выше, и позволяет удобно добраться до любого интересующего нас куска памяти. Чтение из NAND Flash несколько более занятно: для того, чтобы узнать значение интересующего нас бита в последовательно включенном стеке, нужно открыть управляющие затворы всех остальных транзисторов тогда на состояние выхода будет влиять только интересующий нас бит. Согласитесь, заряжать-разряжать множество управляющих затворов ради того, чтобы узнать значение только одного бита это как-то чересчур расточительно? Особенно с учетом того, что мы должны открыть управляющие затворы всех транзисторов не только в интересующем нас стеке, но и во всех соседних стеках, подключенных к тем же word line. Именно поэтому на практике NAND Flash читается не побитно, а целыми страницами. Это может показаться неудобным, ведь мы, по сути, делаем нашу память не совсем random-access.

Любые рассуждения на тему того, что лучше NAND Flash или NOR Flash, неизбежно натыкаются на мнение рынка, сделавшего однозначный выбор: объем рынка NAND 40-60 миллиардов долларов, а NOR около четырех. Почему же побеждает менее удобная память? Дело на самом деле не в удобстве или неудобстве, а в целевых приложениях и в стоимости. NOR Flash удобнее и быстрее читается, но очень медленно записывается, зато ячейка NAND Flash в два с лишним раза меньше, что, разумеется, критично в ситуации, когда вам нужно БОЛЬШЕ ПАМЯТИ.

Кроме того, если немного подумать над главным недостатком NAND Flash чтением только большими кусками, то в обычной вычислительной системе чтение из долгосрочной памяти в любом случае происходит большими кусками чтобы оптимизировать работу кэш-памяти и минимизировать число кэш-промахов. То есть этот недостаток на самом деле и не недостаток вовсе. Так что по факту единственное настоящее преимущество NOR Flash быстрота чтения, и ее основные применения так раз те, где требуется быстрое чтение, но не нужна частая и быстрая запись. Например, прошивки разнообразных embedded девайсов, где NOR Flash активно заменяет другие виды EEPROM.

Небольшое отступление: PROM

И, раз уж я упомянул EEPROM, нелишне обсудить и экстремальный случай когда память только читается, но не перезаписывается то есть Read-Only Memory или ROM. Такая память гораздо чаще используется в промышленных применениях и для разнообразных прошивок. Такая память может быть запрограммирована на этапе производства с помощью наличия или отсутствия металлических соединений (или транзисторов, как это было сделано в Intel 8086. Но что, если раз-другой записать память все-таки нужно, причем уже после того, как чип произведен? На этот случай существует довольно много разновидностей PROM (P programmable), довольно часто встраиваемых на кристалл вычислительной системы, например, микроконтроллера, но продолжающих активно использоваться и в качестве отдельных чипов.

Самый простой вариант это однократно программируемая память типа Antifuse, она же память на пережигаемых перемычках. Идея очень проста: у нас есть структура (транзистор или резистор), которая может быть необратимо разрушена, превратившись в короткое замыкание или разрыв цепи. Чтение такой памяти выглядит как проверка на наличие замыкания или разрыва, а запись возможна только один раз, потому что изменение структуры необратимо.

В случае, если может быть нужно записывать память несколько раз, например изредка обновлять прошивку, в дело вступают разные варианты EPROM (E erasable) и EEPROM (EE electrically erasable). Технологически они базируются на транзисторах с плавающим затвором и являются примитивной разновидностью флэш-памяти. Сейчас под термином EEPROM обычно подразумевают NOR Flash c возможностью побайтной записи и удаления данных.

NAND Flash

Что же касается NAND Flash, то ее стоимость за бит уже давно снизилась настолько, что этот вид памяти стремительно завоевывает рынок памяти для хранения информации, один за одним забивая гвозди в крышку гроба HDD и, например, дав на возможность иметь много памяти в крошечных мобильных телефонах. Ключевые производители чипов NAND Flash Samsung (33% и почти половина накопителей для телефонов), Kioxia (бывшая Toshiba, 20% рынка), Western Digital (14%), SK Hynix (11%), Micron (10%), Intel (8%).

Из этого списка, впрочем, надо исключить Intel, которые недавно объявили о переходе своей доли в совместном с Micron производстве к последним и об уходе с рынка флэш-памяти. Еще один интересный игрок Western Digital, один из гигантов HDD, ныне стремительно переориентирующийся на твердотельные диски и ставший для этго уникальным зверем fabless-производителем памяти. WD выкупили для этого больше трети производственных мощностей Kioxia, которые делают одни и те же чипы для себя и для клиента. Еще одно неожиданное последствие переориентации WD они стали одним из наиболее заметных участников коммьюнити RISC-V, активно внедряя эту систему команд в свои контроллеры накопителей.

И в завершение рассказа про NAND Flash, надо непременно рассказать о произошедшей в последние годы технологической революции. Флэш-память, как и обычная микроэлектроника, уже уперлась в технологический предел миниатюризации транзисторов, и если в вычислительных системах можно хотя попробовать отыграть что-то за счет архитектуры, то в памяти плотность упаковки это главное и единственное, что по-настоящему волнует. Поэтому, пока разговоры о переходе обычных КМОП-микросхем в третье измерение все еще остаются разговорами, 3D NAND уже четыре года как массово присутствует на рынке, позволяя разместить на кристалле в десятки, а то и в сотни раз больше ячеек памяти, чем обычное планарное решение.

На электрической схеме выше транзисторы размещены последовательно, сверху вниз, тогда как в планарном варианте изготовления они расположены на плоскости, занимая ценную площадь на кристалле. Однако простая и монотонная структура позволила реализовать самое логичное, что можно сделать сквозной вертикальный канал транзистора, выглядящий примерно так же, как и электрическая схема (и показанный на схеме справ желтым, идущим сквозь зеленые затворы). Разумеется, оно только звучит логично и просто, а на практике создание глубокого отверстия с вертикальными стенками это одна из самых сложных операций, возможных в микроэлектронной технологии. Тем не менее, инженерные задачи были решены, и сейчас такие этажерки, как на рисунке выше, включают в себя уже до 128 транзисторов в серийно производимых чипах и до 192 слоев в девайсах, ожидаемых через год-два. Проектные нормы производства современной флэш-памяти примерно соответствуют уровню 15-20 нм, так что такая плотность упаковки это эквивалент норм 0.1-0.2 нм! В обычном КМОП повторить этот фокус в точности не удастся, но свежие исследования по GAAFET предполагают упаковку нескольких горизонтальных каналов друг поверх друга. Samsung рассчитывают таким образом выйти на уровень 1 нм, а то и чуть меньше.

На этом мы прошли полный путь от кэша микропроцессора до памяти долговременного хранения и посмотрели на технологии, занимающие больше 97% рынка полупроводниковой памяти. Однако в оставшихся небольших процентах, в числе прочего скрываются и новые перспективные типы памяти, на которые тоже было бы неплохо взглянуть.

Новые типы энергонезависимой памяти

Читая научные исследования новых видов полупроводниковой памяти, я в какой-то момент перестал воспринимать их всерьез, потому что обещания златых гор можно было лицезреть ежегодно, а вот с готовыми к серийному производству продуктами вечно была напряженка. В основном исследования концентрировались и концентрируются на том, чтобы преодолеть разрыв между DRAM и флэш-памятью, создав нечто одновременно быстрое, энергонезависимое и дешевое. Никаких серьезных достижений на этом поприще пока не достигнуто, и те разработки, которые все же дошли до стадии коммерциализации, в основном составляют небольшую долю от рынка EEPROM, как в виде отдельных чипов, так и дополнительных опций в КМОП-технологии.

Три наиболее зрелых технологии такого рода это MRAM (магнитная RAM), FRAM (ферроэлектрическая или сегнетоэлектрическая RAM) и PCM (phase-change memory).

FRAM основана на сегнетоэлектрическом эффекте свойстве некоторых материалов менять свои свойства под действием высокого напряжения. В частности, в FRAM используется изменение емкости конденсатора. Эта память появилась в серийных продуктах, например в микроконтроллерах MSP430, еще двадцать лет назад, то почти тогда же проявился ее главный недостаток пленки сегнетоэлектрических слоев оказались плохо масштабируемыми, и развитие технологии остановилось на уровне 130 нм, а существующие до сих пор продукты в основном довольно старые радиационностойкие микросхемы. Впрочем, в последние годы работы по сегнетоэлектрикам снова активизировались, и возможно нас ждет новое пришествие FRAM, на этот раз в виде FeFET, где из сегнетоэлектрика будет делать затвор транзистора.

Разные варианты MRAM используют несколько физических эффектов, позволяющих манипулировать спином магнитных материалов и посредством него, на их электрические свойства. По сути, мы говорим о физической реализации концепции мемристора резистора, сопротивление которого зависит от его предыдущего состояния. Первые серийные чипы MRAM появились еще в 2004, но проиграли технологическую войну флэш-памяти. Тем не менее, технология продолжает активно развиваться, подогреваемая тем, что у MRAM потенциально на несколько порядков большее количество циклов перезаписи, чем у флэш, а значит ее можно использовать как гибрид кэша и памяти долгосрочного хранения. Считается, что такое сочетание может быть востребовано в малопотребляющих микросхемах интернета вещей, и сейчас встраиваемые блоки MRAM предлагают такие именитые фабрики, как Samsung и GlobalFoundries.

PCM класс памяти, основанной на изменении фазового состояния некоторых веществ, например с кристаллического в аморфное, под действием внешних факторов типа высокого напряжения или кратковременного нагрева (обычно проводимого при помощи пропускания большого тока через запоминающий элемент). Потенциальные преимущества PCM примерно такие же, как у MRAM быстрое чтение и большое количество циклов перезаписи, что в теории может позволить заменить даже все три типа памяти одним унифицированным решением. На практике же изначальное внедрение PCM обернулось грандиозным провалом: в 2012 году Micron с помпой представили серийную линейку для применения в мобильных телефонах, однако уже к 2014 году все эти продукты были отозваны с рынка. Их вторая попытка стала более успешной совместно с Intel в 2017 году была представлена память 3D Xpoint и линейка SSD Optane (Intel) X100 (Micron). Продажи пока что невелики, но отзывы потребителей довольно хорошие. Посмотрим, выдержит ли новая технология проверку времени и сможет ли действительно потеснить традиционные SSD на основе NAND Flash.

Традиционная невеселая рубрика А что в России?

И, конечно же, мой рассказ был бы неполон без упоминания о том, что происходит в России. К сожалению, хорошего можно рассказать немного. Производство памяти это именно что производство, а с микроэлектронными заводами у россии довольно печальная ситуация. Соответственно, речи о собственных чипах DRAM и flash-памяти нет и в обозримом будущем не предвидится. А что есть?

Во-первых, есть какое-то количество микросхем SRAM. Самый технологически продвинутый продукт микросхема 1663РУ1, представляющая собой 16 Мбит статической памяти по нормам 90 нм, производства завода Микрон. Кроме этого чипа, есть и другие, в основном предназначенные для аэрокосмических применений.

Кроме статической памяти, есть еще одно производство Крокус-наноэлектроника, производящая MRAM. Расположенная в Москве фабрика КНЭ единственная в России, умеющая работать с пластинами диаметром 300 мм. Правда, Крокус-нано не обладает полным циклом производства, а может делать только металлизацию и совмещенные с ней магнитные слои, формирующие ячейку MRAM. Транзисторная часть при этом должна быть изготовлена на другой фабрике (иностранной, потому что в России с пластинами 300 мм работать некому). На сайте КНЭ заявлена доступность микросхем объемом от 1 до 4 Мбит, скоростью считывания 35 нс и записи 35/90/120/150 нс. Еще немного света на функционирование и происхождение этих чипов проливают также заявленные в качестве продуктов на официальном сайте сложнофункциональные блоки MRAM, совместимые с техпроцессами китайской фабрики SMIC и израильской TowerJazz. Вероятно, именно эти производители являются технологическими партнерами и при производстве собственных чипов КНЭ.

Последнее, о чем стоит упомянуть в контексте производства памяти в России это твердотельные системы хранения данных, являющиеся одним из важных драйверов импортозамещения в российской электронике. Российский рынок подобных систем оценивается в 122 миллиона долларов, доля отечественной продукции растет, идут жаркие споры насчет протекционистского законодательства и сравнения качества отечественных и импортных решений в общем, настоящая жизнь. К сожалению, как уже было сказано выше, о собственном производстве чипов NAND flash речи не идет, и под импортозамещением понимается сборка импортных чипов в корпус и на плату, а также разработка или адаптация встроенного ПО. Из хороших новостей в России ведутся разработки микросхем контроллеров флэш-памяти. Собственные контроллеры, хоть и не смогут решить проблему технологического отставания и зависимости от импорта, позволяют обеспечить контроль за функционированием импортных кристаллов памяти и безопасность решений на их основе. На этой позитивной ноте, я пожалуй, и закончу на сегодня.

Мир сошел с ума. Где только не писали о проблеме повышенного аппетита на ресурс SSD-накопителей у новых моделей Macbook Air и Macbook Pro с процессорами M1. Тема обсуждалась на всех популярных технических форумах. И несмотря на массовость проблемы, все обсуждения сводились к тому, что Apple не считает это проблемой. А значит и проблемы нет. И в какую дичь люди готовы поверить для самоуспокоения вместо того, чтобы взглянуть в лицо фактам и выяснить причины стремительного выработки ресурса несъёмного SSD-накопителя.

Одни уважаемые люди говорили (писали), что протокол SMART слишком сложный, чтобы система просто взяла и спросила у контроллера SSD: "а сколько жить тебе осталось, диск?". Дескать, накопители производства Apple - штука не популярная. Где-то накосячили в драйвере. Вот он и выдаёт записанные на диск гигабайты за терабайты. А создатели софта для проверки статуса SMART люди недостаточно грамотные. Да и разные производители железа тоже за 20 лет не могут договориться о единых единицах измерения в параметрах состояния диска.

Любители заговоров выдвинули свою версию - "это всё козни проклятого Intel, уж мы то знаем откуда эти ноги растут". "Им не статус дисков проверять, а их самих проверять надо, этих продажных авторов мошеннических программ."

При всей массовости проявления обжорства SSD, простое как 2 копейки решение (полное отключение Spotlight) как будто скрывается от простых пользователей. Каждый пытается меня убедить, что расход ресурса SSD со скоростью записи 180Гб/час - это нормальное явление.

Кто-то думает, что если правда жизни на столько суровая, то Apple должна отозвать все компьютеры с данным диагнозом. Давайте смотреть фактам в глаза. Я не могу судить о том, как такие события могут происходить за бугром. Но, например, в Москве затраты на массовую смену единственной платы ноутбука будут просто колоссальными. У нас тут не завод Foxconn со 100000 китайцев. Здесь специалисты сервисных центров получают нормальную зарплату, далеко не 30000 руб. Плюс еще заплатить аренду помещения, налоги и прочие сборы. А сколько компьютеров сможет обслужить один специалист в день? в месяц? - Делайте выводы сами.

Мне кажется, Apple всё же тихо мирно пофиксит софтверный баг. А те пользователи, что уже израсходовали ресурс SSD так и останутся с тем же накопителем, который у них стоит. Может быть, в отдельных случаях плату поменяют по гарантии. Но, факт есть факт. Apple поставила новые рекорды продаж ноутбуков. И отзывать все ноутбуки просто не рационально.

Почему я решил, что проблема носит массовый характер? Во-первых, в нашей организации уже три ноутбука с процессором M1. Ноутбуки куплены (заказаны) в разное время с периодичностью в месяц. На всех трех ноутбуках диагноз положительный. Во-вторых, я переустановил разные версии MacOS минимум раз 10. Диагноз был положительным с настройками "по-умолчанию" вплоть до последней на момент публикации версии MacOS 11.2.3.

Рецепт лечения обжорства ресурса SSD

Как я и говорил, проблему можно купировать временным отключением индексирования Spotlight. Я использовал команду в терминале:

sudo mdutil -i off -a

Но эта команда решает проблему не полностью. В моём случае мне помогла команда:

sudo launchctl unload -w /System/Library/LaunchDaemons/com.apple.metadata.mds.plist

Но выполнять вторую команду стоит только с отключенной защитой CSR. Решение подойдёт далеко не всем. Обязательно найдутся и активные пользователи Spotlight и Siri. Отключать или не отключать - индивидуальный выбор каждого пользователя. Лично для меня целостность SSD важнее рабочего поиска по мета-данным.

Вместо заключения. Прошу прощения, что статья написана на скорую руку. Если нужны ссылки на разные обсуждения проблемы, по запросу я вставлю их публикацию. Заранее вангую тонны негодования маководов и технических асов в мою сторону. Все коллеги отговаривали меня писать о проблеме здесь. И я не знаю зачем я пишу эту публикацию сюда. Да и зачем вообще помогать людям? Ведь всем так нравится смотреть на мир через розовые очки.

КомпанияSynologyуже давно выпускает различные системы хранения данных, но жестких дисков иSSDв ассортименте до сих пор не было. Что побудилоSynologyпредставить на рынок собственные накопители? И чем они лучше конкурентов? Давайте разберемся. И начнем мы с жестких дисков.

В поисках надежности

При выборе системы хранения данных многие даже не задумываются, насколько важную роль играют жесткие диски. Между тем требования в бизнес-окружениях становятся все более строгими, здесь требуется не только высокая производительность, но инадежность и предсказуемость.

Synologyконтролирует все компоненты, из которых собираютсяNAS. Компания разрабатывает операционную системуDiskStationManager(DSM) и приложения, которые формируют программную экосистему. Что позволяет оптимизировать аппаратную и программную составляющую под слаженную работу. Но как быть с сотнями разных моделейHDDна рынке?

Synologyуже давно проводит расширенные тесты совместимости, по итогам которых рекомендует те или иные модели жестких дисков в списке совместимости с аппаратными компонентамиHCL(hardwarecompatibilitylist), который еще называют списком совместимости свендорамиQVL(qualifiedvendorlist). Надо сказать,подобные тесты требуют немалых сил и затрат.

У производителей жестких дисков обычно насчитывается не менее четырех линеекHDD(настольные, видеонаблюдение,NAS, корпоративные) и различные варианты емкости (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 Тбайт и выше), причем их приходится тестировать под различными системами хранения, которых за последние пять лет насчитывается уже более 60.

Поэтому не секрет, что многие результаты тестированияHDD"наследуются" по другим линейкам, вариантам емкости и системам хранения. У производителейNASпросто нет времени и ресурсов, чтобы протестировать все возможные комбинации, исходя из упомянутого разнообразия.

Однако рынок накопителей постоянно меняется. ПроизводителиHDDпредставляют новые варианты, иногда под старыми модельными номерами, даже если технология записи, прошивка или техпроцесс принципиально различаются. Даже вроде бы незначительные изменения на аппаратном или программном уровнеHDDмогут привести к проблемам, особенно при интенсивных нагрузках на систему хранения данных.

Что еще хуже, не все производители жестких дисков облегчают задачу для потребителей, которымприходится покупать "кота в мешке"без подробных спецификаций и технических характеристик. Со стороныSynologyподобная секретность производителей жестких дисков тоже затрудняет сертификациюHCL.

Для надежной работы системы хранения требуется предсказуемость. И только переход на жесткие диски собственного производства позволитSynologyобеспечить предсказуемость для своих клиентов они могут быть уверены, что специалистыSynologyвыбрали самое лучше.

Дополнительные преимущества

ЦельSynologyзаключалась в поиске наиболее надежных жестких дисков, для этого использовалась методика стрессового тестирования, которую компания применяет уже два десятилетия. Жесткие дискиHAT5300тестировались более 300.000 часов на каждой платформе, выпущенной после 2017 года.

Стрессовые тесты, состоящие из тысяч тестовых прогонов, симулируют окружение дата-центров и сценарии нагрузки 24/7. Проводились и простые тесты, такие как перезагрузка системы при разных температурных условиях, и сложные, связанные с доступом на уровне файлов. Задача ставилась в проверке работы накопителей в неидеальных и "тяжелых" условиях.

Впрочем, инженерыSynologyуделяли внимание не только надежности, но и производительности. Вертикальная интеграция между системами хранения и жесткими дисками позволяет оптимизировать их друг под друга. В итоге удалось добиться увеличения производительности до 23% по сравнению со сравнимыми жесткими дисками на рынке.

КлиентыSynologyполучат не только тщательно протестированное решение, но и самые быстрые жесткие диски на рынке для систем хранения данныхSynology.

Тесты оценивали пропускную способность последовательного чтения при обращении нескольких клиентов.Synologyиспользовала 12 жестких дисков в системеSA3600, которые были объединены в массивRAID5. Для сравнения были взяты жесткие диски идентичной емкости 12 Тбайт и класса (Enterprise). Нагрузка выполнялась с помощью тестаIOMeter(блоки по 64 кбайт). Как можно видеть по графику, на системахSynologyжесткие дискиHAT5300 обеспечили более высокую последовательную скорость передачи данных.

Тесная интеграция сDSMдает и другие преимущества, такие как обновление прошивкиHDD, которое выполняется вместе с обновлением ОС. Знание всех спецификаций накопителей и их характеристик упрощает поиск проблем и их исправление в будущем, если таковые возникнут.

Наконец, поскольку теперь переменных в уравнении меньше,Synologyможет обеспечивать более быструю и эффективную поддержку клиентов.

Фокус на корпоративных клиентов, но в выигрыше оказываются все

Представив собственные накопители,Synologyсделала важный шаг вперед. Системы храненияSynologyтеперь стали еще более надежными, упростились поддержка и обслуживание, увеличилась производительность.

Проработанная годами методикавалидациипродуктов позволяет наиболее эффективно провести стрессовое тестирование. Что, как надеются инженерыSynology, увеличит доверие к продуктам компании со стороны корпоративных клиентов.

Первый пул на трех дисках HAT5300 8TBвRAID5, сетевое хранилищеSynologyDS1621xs+. Он используется для хранения обычных данных, когда высокая производительность ввода/вывода не требуется.

К этому можно добавить многолетнюю компетенцию и ноу-хау инженеровSynologyпо интеграции накопителей вDSM.

ЛинейкаHAT5300 не просто еще одни жесткие диски на рынке, это огромный шагSynologyв сторону повышения надежности, предсказуемости и производительности систем хранения данных. В конечном итоге в выигрыше окажутся все клиентыSynology.

СпецификацииHAT5300

Перейдем к спецификациям жестких дисков HAT5300. Жесткие диски пока представлены в трех вариантах емкости на 8, 12 и 16 Тбайт. Все они относятся к корпоративному классу (7.200 об/мин, кэш 256/512 Мбайт, нагрузка записи 550 Тбайт, гарантия 5 лет и т.д.). Ниже приведены ключевые спецификации новыхHDD, полную таблицу спецификаций можно посмотретьна сайтеSynology.

• Обновление прошивкиHDDчерезSynologyDSM

• Максимальная скорость до 274 Мбайт/с, для меньших емкостей указывается 230-262 Мбайт/с

• Заявлен прирост последовательной скорости чтения в окруженииSynologyNASдо 23%

• Скорость вращения шпинделя 7.200 об/мин у всех емкостей

• Кэш 256 или 512 Мбайт, в зависимости от емкости

• Рассчитаны на работу в режиме 24/7

• Протестированы 300К часов, чтобы гарантировать стабильную производительность в стрессовых условиях

• Время наработки на отказ 2,5 млн. часов у всех моделейHDD

• Нагрузка записи 550 Тбайт в год

• Гарантия 5 лет (только при использовании в совместимыхSynologyNAS)

В Диспетчере хранения сетевого хранилищаSynologyDS1621xs+ отображаются жесткие дискиHAT5300-8T.

Если обратиться ктаблице спецификаций, жесткие дискиSynologyHAT5300потребляют меньше или равное количество энергиив режиме бездействия и под нагрузкой по сравнению с корпоративными конкурентами такой же емкости, при этом они обеспечиваютболее высокую скорость передачи данных. Также иуровень шума ниже.

Кроме спецификаций не следует забывать овозможности обновления прошивкичерезDiskstationManager(DSM). Прошивку жестких дисков можно обновлять без их извлечения изNASи использования сторонних решений (подключение к ПК, запуск специальных утилит для прошивки). Что снижает время простоя хранилища и риск человеческой ошибки. Кроме того, теперь проще гарантировать, что все накопителиNASбудут использовать одинаковую версию прошивки. Независимо от того, когдаHDDбыли добавлены в массив и при каких условиях.

По сравнению с жесткими дисками других производителей линейкаSynologyHAT5300 выглядит очень привлекательной, поскольку спецификации весьма впечатляют. Мы получаем жесткие диски корпоративного класса, которые можно использовать максимально широко, в том числе и вNASклассаSOHOи домашних системах.

Дополнительные подробности жестких дисков HAT5300 можноузнать на сайтеSynology.

2,5" накопителиSAT5200

В 2020 годуSynologyвыпустила собственную линейку твердотельных накопителей SAT5200, которые ориентированы, главным образом, на использование всистемахFlashStation. В данном случае акцент ставится на максимальной производительности ввода/вывода и сокращении задержек в работе критически важных служб и приложений.SSDпредназначены для обработки интенсивных круглосуточных рабочих нагрузок без влияния на долговечность.

Synologyзаявила отличную нагрузку записи1,3DWPD, то есть накопитель может ежедневно перезаписываться 1,3 раза от своей емкости в течение гарантийного срока. Производительность произвольной записи блоками по 4 кбайт составляетдо 67.000IOPS.

Использование SAT5200 в составе систем FlashStation позволяет добиться уровня производительности 138 тысячIOPSiSCSIблоками по 4 кбайт (FS3400), 195 тысяч (FS3600) или 226 тысяч (FS6400).

Накопители SAT5200 ориентированы на интенсивные нагрузки, такие как обработка онлайн-транзакций (OLTP), базы данных и развертывание виртуализации. Поэтому они вряд ли будут интересны пользователям классаSOHOи домашним энтузиастам. Конечно, купить такойSSDможно, он будет работать вNASс высокой производительностью, но цена решения будет непропорциональной.

На сетевом хранилищеSynologyDS1621xs+ был создан второй пул на трех SAT5200 для высокой производительности ввода/вывода.

С другой стороны, если вNASс большим числом отсеков нужен отдельный массив с высокой производительностью ввода/вывода и минимальными задержками, то установить один или несколько SAT5200 можно. Здесь все зависит от сценариев использования.

Наконец, если вNASSynologyнет отдельного разъемаM.2, то дляSSD-кэширования можно выбрать и SAT5200. Но придется пожертвовать слотом дляHDD,что нежелательно.

Дополнительные подробностиSSDSAT5200 можно узнатьна сайтеSynology.

Кэширование: за и против

Твердотельные накопители NVMe серииSynologySNV3000 занимают отдельную нишу, поскольку они предназначены не для создания массивов хранения данных, а длякэширования сложных рабочих нагрузок в многопользовательской среде. Высокая производительность ввода/вывода повышает быстродействие системы и ускоряет обработку часто используемых данных.

ЛинейкаSNV3400в формате M.2 2280 NVMeориентирована наSynologyNASсо встроенными слотамиM.2. А линейкаSNV3500в формате M.2 22110 NVMe на стоечные серверыSynology. У моделей SNV3500 удлинение формата позволило добавить конденсаторы для защиты от сбоя электропитания.

Кэш наSSDили флэш-памяти являетсявесьма выгодным средством увеличения производительности массивовHDD, поскольку наиболее часто используемые данные хранятся наSSD. Конечно, отSSD-кэша выигрывают не все сценарии. Ниже мы как раз об этом и поговорим.

Сначала следует узнать, даст лиSSD-кэш значимый прирост в выбранном сценарии. Затем следует определиться с кэшем "только на чтение" или "на чтение/запись". И на последнем этапе подбираются оптимальныеSSD.

Для каких сценариев рекомендуетсяSSD-кэш?

SSD-кэш увеличивает производительность в сценариях, когдатребуется частый доступ к случайно расположенным блокам данных. Как правило,SSD-кэш увеличит производительностьSynologyNASв следующих сценариях:

• Файловый сервер (чем больше пользователей обращаются одновременно, и чем больше мелких файлов им требуется, тем больше будет выигрыш производительности). Под мелкими файлами подразумевается объем меньше 1 Мбайт.

• ХранилищаiSCSIиFibreChannel

• ВиртуальныемашиныиSynology Virtual Machine Manager

• Сервер баз данных

• Web-сервер

• Повторяющиеся задачи резервирования данных черезSynologyActiveBackupforBusiness

• Почтовый сервер

ИспользоватьSSD-кэш не рекомендуется, если объем часто используемых данных наSynologyNASпревышает максимальную емкость кэшаSSDили массив постоянно находится под высокой нагрузкой. Сброс кэша на дисковый массив требует определенных ресурсов, он может повлиять на производительность, если выполняется не в часы с минимальной нагрузкой. Мырекомендуем хранить большие объемы часто используемых данных на массивах, полностью состоящих изSSD, например, SAT5200, о чем рассказано выше. То же самое касается и запуска сценариев с интенсивной нагрузкой.

Не рекомендованные сценарии

SSD-кэш не будет улучшать производительность в сценариях, где преобладает последовательный доступ к данным. Поэтому прирост производительности отSSD-кэша будет минимальным, еслиSynologyNASиспользуется для следующих сценариев:

• Файловый сервер, который используется для скачивания/закачки крупных файлов

• Файловый сервер, у которого преобладает последовательный доступ

• Стриминг/воспроизведение видео

Кэш только на чтение или на чтение/запись?

SynologyNASпозволяет выбиратьдва типа кэшаSSD: только на чтение или на чтение/запись. Оба типа полезны для разных сценариев.

Выбор режима кэша.

SSD-кэш с чтением/записью всегда имеет избыточность. Если для кэша только для чтения требуется одинSSD, то для кэша чтения/записи нужны уже не меньше двухSSD.

Выбор устройствM.2 для кэширования.

SSD-кэш с чтением/записью возможен только на массиве с избыточностью. В данном случае дваSSD M.2вRAID 1.

Требования по оперативной памяти

У кэшаSSDимеются дополнительные требования по системной памяти.

• Для каждого гигабайтаSSD-кэша выделяется 416 кбайт системной памяти

• Максимум, одну четверть системной памяти можно выделить под поддержкуSSD-кэша

• Для поддержкиSSD-кэша можно использовать всю системную память, установленную дополнительно

• SSD-кэш нельзя сделать крупнее, чем позволяет системная память

Пример: для создания 800-ГбайтSSD-кэша требуется 800x416 = 332.800 кбайт = 333 Мбайт системной памяти.

Для 372 Гбайт кэша требуется 151,1 Мбайт системной памяти.

Подбираем правильныеSSD

При выборе кэширующихSSDдляSynologyNASследует оцениватьнадежность, стабильность производительности и защиту от сбоя электропитания.

Надежность: производители публикую значение нагрузки записиDriveWritesperDay(DWPD), которое указывает, сколько раз можно полностью перезаписать емкость накопителя в день на протяжении гарантийного периода.

Стабильность производительности:SSDдолжен показывать хорошие результаты по случайным операциям чтения/записи блоками по 4Kза определенное время. Данная производительность обычно представлена показателемIOPS(число операций ввода/вывода в секунду).ТакжеSSDдолжен гарантировать определенные минимальные задержки. Высокие значенияIOPSи стабильные низкие задержки очень важны для корпоративных окружений.

Защита от сбоя электропитания: если вSSDвстроена подобная защита, то после отключения электропитания данные не будут потеряны,SSDвернется к нормальной работе после восстановления питания.

Специально для функцийSSD-кэшированияSynologyпредлагает накопители форматаM.2 2280 и 22110NVMeв линейкахSNV3400иSNV3500, а также карты расширенияM2D20иE10M20-T1с двумяSSDM.2. Причем в последнем случае карта расширения предлагает еще и порт 10 Гбит/с.

НакопителиM.2 имеют расчетную ежедневную нагрузку записиDWPD0,68на протяжении пяти лет гарантии. Последовательная скорость чтения составляет3.100 Мбайт/с, записи 550 Мбайт/с (400 Гбайт) или1.000 Мбайт/с(800 Гбайт). У 400-ГбайтSSDзаявлена скорость случайного чтения блоками по 4 кбайт до 205KIOPS, у 800-Гбайт до375KIOPS. Производительность случайной записи блоками по 4 кбайт составляет 40К или70KIOPS, в зависимости от емкости. У накопителейM.2 "длинного" форм-фактора 22110 имеется дополнительная защита от сбоев электропитания.

Дополнительные подробности M.2 NVMe можно узнатьна сайтеSynology.

Производительность кэширования

Здесь мы хотели бы порекомендовать видеоролик, на котором показана производительностьвиртуальной машиныWindows10 под управлениемSynologyVirtualMachineManagerна массиве изHDDс кэшированием и без. Выше мы как раз отмечали, что сценарий виртуальных машин является рекомендованным дляSSD-кэша.

Без кэширования виртуальная машина в тестеCrystalDiskMark7 показала353 Мбайт/спо последовательному чтению и 189 Мбайт/с по последовательной записи. По случайному чтению и записи ситуация хуже. С очередьюQ32T16 результаты составили5,56и27,57 Мбайт/спо чтению и записи, с очередьюQ1T1 0,84и13,49 Мбайт/с, соответственно.

После активации кэша чтения/записи результаты оказались существенно выше:664 Мбайт/спо последовательному чтению, скорость записи немного "просела". ПроизводительностьIOPSувеличилась до85,89и100,84 Мбайт/ссочередью Q32T16 по чтению и записи, с очередьюQ1T1рост тоже заметный до12,44и27,66 Мбайт/с, соответственно.

К первому разделу на жестких дисках подключен кэшSSDдля ускорения работы.

Заключение

В статье мы рассмотрели историю создания жестких дисковSynologyHAT5300, а также преимущества по сравнению с обычнымиHDD. ДляNASSynologyжесткие диски HAT5300 станут лучшим выборомпо многим причинам, в том числе по производительности, надежности, удобству обслуживания и прошивки. Мы получаем жесткие диски корпоративного класса, которые можно использовать максимально широко, в том числе и в NAS для дома и малого/среднего офиса.

2,5"SSDSAT5200 ориентированы на интенсивные нагрузки, такие как обработка онлайн-транзакций (OLTP), базы данных и развертывание виртуализации. Поэтому они вряд ли будут интересны домашним энтузиастам. Разве что в некоторых специальных сценариях.

А вотSSDM.2 в линейкеSNV3400емкостью на 400 или 800 Гбайт можно рекомендовать для усиления современных сетевых хранилищSynology, оснащенных слотамиM.2. С помощью SNV3400 можно легкодобавить уровень кэширования данных, который даст преимущества во многих сценариях. В статье мы как раз из привели. В принципе, для кэширования можно использовать и упомянутый 2,5"SSD, но при этом теряется драгоценный слотHDD.

СегодняSynologyпредлагает и различные системы хранения данных, и накопители в ассортименте. Поэтому компания может предоставить готовые вертикальные решения со всеми оптимизациями производительности и гарантиями надежности. Паззл сложился.

Предыстория

Давным-давно, когда в мире жестких дисков только стали появляться твердотельные, я, как все прогрессивное человечество, озаботился приростом производительности посредством этой самой твердотельности носителей. Был куплен недорогой SSD марки Vertex, объемом 120 Гб и с успехом водружен в потроха компьютера. Не помню уже как туда заливалась система (и какая), с трудностями или без, но прирост скорости ощутился конкретно. К диску прилагалась наклейка со словами My SSD is faster then your HDD, что грело обладателя сего девайса.

Как видим из картинки c тех прошло более 4 лет, и за это время номер Винды вырос до десятки, а место на диске сократилось до критического. Как я не старался чистить загрузочный диск, десятая винда пухла неподецки, пока уже негде стало разворачивать пополнение, и на экран стали выплевываться разные меседжи от макрософта по этому поводу И тут кто-то мне сказал, что винда пухнет просто от времени и чистить диск бесполезно Поможет только либо переустановка, либо покупка нового диска. Наверно это правда.

А тут еще мне попалась статейка о том, что оказывается пропускная способность у шины PCI Express огого, а используется она как-то неправильно.

А тут еще появилась память форм-фактора М2 с какими-то бешенными цифрами по доступу

Судите сами:

SSD Kingston A2000 250GB SA2000M8/250G M.2, PCI Express 3.0 x4, контроллер Silicon Motion SM2263EN, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 2000/1100 MBps, случайный доступ: 150000/180000 IOps

Kingston потому что в два раза дешевле самсунга, а ежели не видно разницы, то зачем платить больше

Вот я и подумал, раз апгрейдиться, то в новый форм-фактор. Беда заключалась в том, что у моей материнской платы не было разъема М2, а поставить систему на такой скоростной диск очень хотелось

А еще я нашел, как кто-то уже проделал такой финт ушами и мне осталось только повторить. Причем агрейдили на моей материнке Ежели кому интересно, смотрим здесь.

а здесь еще и видос можно посмотреть на эту же тему

Казалось бы, все просто! Но не тут-то было

История

Был скачан новый биос, модифицирован для М2 по инструкции, все подготовлено, осталось дождаться переходника от китайцев М2 -> PCIExpress.

Пришел переходник. Все собрал, воткнул Биос видит диск, система не видит Оказалось, забыл проинициализировать. Ну ладно, заходим в управление компьютером в раздел управление дисками и там инициализируем. Это для таких, как я, забывчивых

Ура, система видит диск! Ну все, готовим загрузочную флеху, заливаем десятую винду

И в этом месте обнаруживается, что установка винды на данный диск невозможна Потому как выбранный диск имеет стиль разделов MBR

Ну ладно. Во время инициализации можно сделать стиль GPT. Опять лезем в инициализацию устанавливаем стиль разделов GPT, заливаем десятую винду

И в том же месте обнаруживается, что установка винды на данный диск невозможна Потому как выбранный диск имеет стиль разделов GPT (оказывается, это тоже противопоказание!) А еще в биосе типо нету какого-то драйвера для этого диска Впадаем в ступор

Да, еще забыл сказать, что после прошивки биоса, как в видосе, у меня комп выдал синий экран с грустным смайликом и сообщением, что типо ваш загрузочный диск недоступен, код ошибки и отсылку в техподдержку к майкрософту

Проблему решил с помощью многократных перезагрузок с попытками починки системой, в конечном итоге смог загрузиться через безопасную загрузку с сетевыми драйверами. Следующая загрузка была уже нормальной. Но тоже пришлось попотеть Было неприятно, подумал, что старой системе трында

В ступоре долго сидеть не рекомендуется, посему надо искать какой-то выход.

Случайно на разорванной упаковке от кингстоновского диска нахожу Softwate Activation Key для Acronis True Image HD О, эта же приблуда умеет клонить диски. В том числе и с системой.

Ну думаю, сейчас клонирую старый диск на новый и вуаля

Чтобы воспользоваться этим методом пришлось зарегистрироваться на сайте, создать эккаунт, установить прогу, активироваться Все, клонируем. Пробуем загрузиться

Обломатушки Выдало целый экран сообщений, что не фига, не буду загружаться нету бута или он какой-то не тот уже не важно

Более того, Acronis разфигачил диск 250 Гиг на тома на 120 Гиг (старая система) и остаток, еще 130 Гиг И соединить их обратно никак

После гугления находим несколько неработающих способов, но в конечном итоге помог этот:

Запускаем командную строку от имени администратора.

В командной строке вводим diskpart

Выводим список дисков при помощи команды list disk

Запоминаем номер нужного диска, и вводим select disk *, где вместо звёздочки вводим нужный номер.

Выводим список разделов - list partition

Тут находим раздел восстановления, запоминаем его номер и вводим select partition * вместо звезды номер раздела.

Наконец, вводим команду delete partition override после неё раздел будет затёрт.

Все эти манипуляции на Ваш страх и риск! Удалите не тот раздел - система не запустится!

Фух Сработало! Объединяем диск в первоначальный объем. Думаем, что дальше делать Продолжаем гуглить И тут я натыкаюсь на вот этот вот видос:

Там пол видео идет расжевывание не очень мне интересной информации, а вот во второй половине, как раз то, что мне было нужно. Вкратце я изложу, что было сделано, а кому нужно будет поподробнее смотрите видос. Там все понятно. Даже я понял.

Во-первых, использование программы Bootice, о которой я даже никогда не слыхал. Она понадобилась для переформатирования диска М2 для дальнейшего его использования в UEFI BIOS платформах. В этой проге создается так называемые ESP раздел (EFI System Partition) или загрузочный том. В видосе показано, как это делается. Появилась надежда, что раз диск форматируется таким специальным образом, то может он все-таки запустится

Во-вторых, далее показывается использование программы WinNTSetup. С помощью этой программы можно заливать Винду из образа, расположенного на локальном компе на другой диск этого же компа, что очень удобно. Как раз наш случай. Обращаю внимание, что в качестве загрузчика используется тот самый ESP раздел, о котором шла речь в предыдущем абзаце. Ну и в завершение нужно указать куда (на какой диск) мы будем заливать Винду.

Там, при указании пути к образу есть нюанс. Я не сразу понял, что произошло: указываешь один путь (причем каким-то странным способом), а в строке отображается совсем другое. Оказалось, что это нормально.

После установки некоторых дополнительных параметров программы запускается заливка Винды на новый SSD формата М2. По окончании процесса WinNTSetup попросит перезагрузку.

В этом случае я рекомендую загрузить сначала биос, там указать первым появившийся загрузчик ESP, после него наш диск M2 (они там отображаются раздельно) и после этого уже дать системе загрузиться. И еще я для чистоты эксперимента отключил старый SSD.

После загрузки должна начаться стандартная установка Windows 10. Во всяком случае у меня так было. Система встала без сучка и задоринки! Теперь у меня на диске С 250Gb на достаточно шустром SSD. Надеюсь хватит на ближайшие 4 года. А также надеюсь, что изложенное кому-то поможет не наступать на мои грабли. Всем удачи!

Новый виток эволюции

Недавно в нашем блоге были опубликованы статьи, посвященные технологиям двойного привода MACH.2 и термомагнитной записи HAMR. Сейчас диски HAMR доступны только ограниченному числу покупателей, и получить их можно в рамках программ Seagate Enterprise Data Systems и Lyve. Мы решили спуститься с небес на землю и поговорить о том, что можно пощупать руками уже сегодня. Героем нашего обзора будет флагманский HDD корпоративного класса Exos X18 на 18 Тбайт, который есть в розничной продаже по вполне разумной цене от 35 тыс. рублей.

В сентябре 2020 года Seagate представила 18-Тбайт HDD IronWolf Pro для SMB/SME NAS, за ним последовала флагманская корпоративная версия Exos X18. Вместе с накопителями была обновлена и конвергентная серверная платформа представлена модель 2U на 12 3,5" отсеков Exos AP 2U12. Сервер поддерживает два порта 10GBASE-T и два 1 Гбит/с LAN. В качестве процессора используются модели из линейки Xeon v5 v4 с TDP до 85 Вт.

Встречаем корпоративный флагман!

SeagateExosX18, как иIronWolfPro18TB, является жестким диском с традиционной магнитной записьюCMR/PMRна 7.200 об/мин с кэшем 256 Мбайт. Он содержит дополнительные функции надежности и оптимизации в прошивке, ориентированные на дата-центры и крупные дисковые массивы. Адаптированный кэш позволяет передавать крупные объемы данных с минимальными задержками, а функцияPowerBalanceобеспечивает оптимальное соотношение потребляемой мощности в расчете на терабайт данных при разных нагрузках. Время наработки на отказMTBFу накопителей Exos X18 было увеличено до2,5 млн. часовпо сравнению сс1,2 млн. часов у IronWolf Pro. Максимальная скорость передачи данных увеличилась до270 Мбайт/с. Но у 16-ТбайтExosX18 выставлена меньшая скорость 261 Мбайт/с. По сравнению с предшествующим поколением обе модели X18 получили интересный прирост производительности IOPS в операциях записи 4K QD 16 на 25%.Seagateуказывает максимальную потребляемую мощность под нагрузкой 9,4Вт, в режиме бездействия 5,3 Вт.

Seagateудалось увеличить плотность записи до1.146 Гбайт/дюйм, причем без использования термомагнитной записиHAMR. В корпусеHDDустановлены девять пластин. Мы получаем уже пятое поколение жестких дисковSeagateс гелиевым наполнением. НакопителиExosX18 доступны в вариантах с интерфейсомSATAиSAS. Гарантия составляет пять лет, расчетная ежегодная нагрузка записи 550 Тбайт, поэтому диски можно использовать в системах 24/7. Что вполне ожидаемо от накопителя корпоративного класса.

Новая модель на 18 ТбайтST18000NM000Jпредсказуемо принадлежит к линейкеExosX18, поскольку раньше такой емкости не было. Однако 16-ТбайтHDDExosесть как в старой линейкеX16, так и в новойX18. Отличить их просто: старый 16-ТбайтExosX16 имеет букву "G" в модельном номере ST16000NM001G, новый: букву "J" в номереST16000NM001J.

Подробные спецификации приведены на сайтеSeagate(PDF).

Жесткие дискиSeagateExos X по-прежнему ориентированы на использование в серверном окружении. Они не имеют оптимизаций по уровню шума во время стартаHDDили в рабочем режиме. Что следует учитывать, если накопитель планируется использовать в домашних условиях.

Внешний вид

КорпусSeagateExos X18 вполне традиционный для последних поколений гелиевыхHDD. С каждой стороны имеются три боковых монтажных отверстия, поэтому жесткие диски подойдут для любых отсеков. Разве что снизу отверстий четыре, а не шесть. Но вряд ли это доставит неприятности на практике.

Тесты

Мы проводили тесты совместно с тестовой лабораториейHardwareluxx, подробности методики можно посмотреть вобзореSeagateExos X18 ST18000NM000J. Здесь же мы остановимся на результатах.

Энергопотребление

Сначала мы измерялиэнергопотребление при старте диска. Здесь шпиндель раскручивается до рабочей скорости, поэтому данный уровень максимальный.SeagateExos X18 18 TB показал38,8 Вт, что вполне ожидаемо для накопителя корпоративного класса. По этой причине в стойках, например, жесткие диски стартуют не все разом, а по очереди. У 16-ТбайтExosX16 энергопотребление было выше 39,6 Вт, у 14-ТбайтExosX14 39,0 Вт, так что пятое поколение гелиевыхHDDв данном отношении действительно оказалось лучше.

Второй тест проводился врежиме бездействия. После раскрутки шпинделя мы ждали 10 минут без нагрузки или обращения кHDD. Жесткие дискиSeagateс поддержкойPowerChoiceчерез 15 минут бездействия переходят в режим ожидания, поэтому 10-минутная пауза была выбрана специально. Диск Exos X18 18 TB с вращающимися пластинами потреблял всего3,37 Вт. Что значительно меньше 16-ТбайтExosX16 (5,06 Вт) и 14-ТбайтExosX14 (4,77 Вт). Несмотря на девять пластин,Seagateудалось весьма неплохо продвинуться вперед по энергопотреблению.

Третий тест проводился подпоследовательной нагрузкой записи. На жесткий диск записывалось 50 Гбайт образовWindows. Здесь энергопотребление составило6,92 Вт. Что выше 16-ТбайтExosX16 (6,41 Вт) и 14-Тбайт Exos X14 (6,7 Вт). Результаты в данном сценарии ближе к весьма "прожорливому"SkyHawkAiна 14 Тбайт. Впрочем, емкие диски с воздушным наполнением все равно потребляют больше.

Четвертый тест нагрузка случайного чтенияHDTuneProRandomAccessRead. РезультатExosX18 на 18 Тбайт12,58 Втоказался чуть вышеExosX14 14 Тбайт с восемью пластинами (12,1 Вт). ОднакоExosX16 на 16 Тбайт потреблял больше 12,86 Вт.

Производительность

По производительностиCrystalDiskMark6мы получили результат выше спецификацийSeagate, а именно275,2 Мбайт/спо последовательному чтению и275,8 Мбайт/спо последовательной записи. Если сравнивать с предшественниками, то прирост есть, но составляет считанные мегабайты в секунду.

В тестеHDTuneExosX18 на 18 Тбайт тоже остался ниже планки 280 Мбайт/с, не приблизившись к магическому уровню 300 Мбайт/с. Мы ожидали большего прироста по сравнению с четвертым поколением гелиевыхHDD, но, видимо, здесь стоит дождаться накопителей с новыми технологиями.

Мы ограничились самыми популярными тестами, дополнительные результаты можно посмотреть вобзореHardwareluxx.

Системы храненияSeagateStorage вEMEA

Жесткие дискиExosи твердотельные накопителиNytroразработаны специально для задач и нагрузок корпоративного класса, они отличаются высокой производительностью, емкостью и надежностью, а также обеспечивают максимальную безопасность данных и мгновенный к ним доступ. В ассортиментеSeagate, как мы упомянули, имеются не только накопители, но и дисковые, гибридные ифлеш-системы хранения данных для SAN-сетей, системы JBOD для подключения к серверам и легкого масштабирования емкости, а также конвергентные вычислительные платформы для обеспечения высокой плотности хранения данных

Seagateподписала сASBISдистрибьюторский договор, который позволит поставлять корпоративные решенияSeagateStorageSystemsandSolutionsна рынках России, Казахстана, Беларуси, Украины и ряда других стран.

Мы рады, что наше стратегическое партнерство с компанией ASBIS, начавшееся в 1992 году, будет расширено за счет корпоративной линейкиSeagateSystemsandSolutions. Уже более 40 лет мы выпускаем инновационные системы хранения. Расширение сотрудничества с ASBIS важный шаг, позволяющий позиционироватьSeagateкак комплексного поставщика систем хранения данных на рынках EMEA прокомментировал Александр Малинин, глава представительстваSeagateTechnologyв России.

СистемыSeagateStorageнайдут свое применение для решения самых разных задач, включая основное хранение данных под критически важные приложения, задачи виртуализации серверов, различные уровни хранения данных в частных и гибридных облаках, видеонаблюдение, высокопроизводительные вычисления, системы резервного копирования и восстановления данных, аналитику данных, приложения СМИ и индустрии развлечений и многое другое.

Заключение

Новая линейка Exos X18 отSeagateполучилась на славу. Она хорошо продолжает традиции предшественников, обеспечиваявысокий уровень производительности. Не прошло и несколько лет, как гелиевые жесткие диски добрались до пятого поколения. Конечно, энергопотребление на этапе старта превышает потребительскиеHDD, но для дисков корпоративного класса это вполне ожидаемо. Тем более во многих сценарияхSeagateудалось снизить энергопотребление по сравнению с предыдущими поколениямиExos.

Революционных изменений от новой линейки ожидать не стоит, здесь все же стоит дождаться накопителей стехнологиями двойного приводаMACH.2итермомагнитной записиHAMR.

ExosX18 новыйэволюционный виток популярной линейки для дата-центров и серверов. Производительностьдо 276 Мбайт/спозволяет накопителям находиться среди лидеров современныхHDD. К преимуществам отнесем гарантию 5 лет и ежегодную расчетную нагрузку записи 550 Тбайт. Цена около 35 тыс. рублей тоже радует. Разве что при домашнем использовании следует помнить об уровне шума и высоком пусковом токе.

Как увеличить производительность HDD?

Seagate несколько дней назад начала поставки жестких дисков на технологии HAMR (heat-assisted magnetic recording, термомагнитная запись), которые были представлены еще в ноябре 2020, а также расширила программу тестирования HDD с двойным приводом MACH.2, которые обеспечивают в два раза более высокую производительность по сравнению с обычными жесткими дисками. Компания уверена, что подобный набор технологий позволит увеличить как емкость, так и производительность жестких дисков в ближайшие годы.

Емкость жестких дисков параметр очень важный, но если емкость, плотность записи и линейная скорость чтения/записи увеличиваются, случайные операции чтения/записи IOPS в расчете на терабайт снижаются, что негативно сказывается в сегменте дата-центров. Для повышения последовательной скорости чтения/записи и IOPS на терабайт производители HDD разрабатывают новые модели с двумя независимыми приводами, их рассматривать как два отдельных жестких диска в одном 3,5" корпусе. И Seagate стала первым производителем HDD, представившим технологию Multi-Actuator Technology (MAT) в конце 2017 года, а в 2019 году избранные партнеры компании получили тестовые образцы соответствующих накопителей Exos 2X14 MACH.2. К сожалению, до сих пор неизвестно, когда HDD Seagate с технологией MACH.2 станут коммерчески доступны. Будем надеяться, что это случится в 2021 году.

Первая на рынке технология двойного привода Seagate привлекла внимание широкой базы пользователей, которым требуются емкие накопители с высокой производительностью для таких сценариев, как доставка содержимого, сказал Дейв Мосли, главный исполнительный директор Seagate. Сегодня мы увеличиваем поставки накопителей с двойным приводом, и их доля будет расти по мере повышения емкости.

Первая демонстрация в 2018 году: технология MACH.2 готовится покорить рынок

Инженеры Seagate еще в 2018 году продемонстрировали полностью рабочий жесткий диск на основе технологии Seagate MACH.2 с двойным приводом, который позволяет одновременно считывать или записывать два потока данных с помощью стандартного адаптера SAS Host Bus Adapter (HBA) без какой-либо дополнительной настройки.

Первые демонстрации технологии MACH.2 с двойным приводом были проведены на конференции OCP (Open Compute Project) Summit, которую посетили больше 3.400 разработчиков, инженеров и специалистов. Участники конференции смогли оценить преимущества решений Seagate в окружении дата-центров. Для демонстрации использовались накопители Seagate Exos 2X14 MACH.2 корпоративного класса с подключением SAS. Ниже, в соответствующем разделе статьи, мы приведем технические подробности теста.

Демонстрация показала преимущества производительности технологии MACH.2 на жестком диске Seagate Exos по сравнению с обычным Exos с одним приводом, сказал главный инженер Seagate Тим Уокер. В нашем примере нагрузка состояла из нескольких последовательных потоков например, потоков видео. Мы не использовали какое-либо специальное аппаратное обеспечение накопитель подключался к стандартному SAS HBA, который устанавливался в обычный слот расширения.

В демонстрации участвовали два дисковых массива: Первый массив с четырьмя накопителями MACH.2, второй с четырьмя стандартными Exos с одним приводом, пояснил Уокер. Мы нагрузили массивы максимально возможным числом последовательных потоков параллельно, чтобы сохранить при этом минимально необходимую пропускную способность для QoS. В данном случае она составляла четыре мегабайта в секунду, качество видео при этом было достаточно высоким, сравнимым с домашними условиями

Жесткие дискиMACH.2 поддерживают порядка 230 параллельных потоков, а обычныеExos около 130 что довольно хорошо соответствует теоретическому удвоению производительности на микроуровне тестов, заключил Уокер.

ТехнологияSeagateMACH.2удваивает производительность традиционных жестких дисков, используя два раздельных привода, которые независимо друг от друга и параллельно выполняют операции доступа и чтения/записи дляhost-системы. На демонстрации в 2018 году технологияSeagateMACH.2 позволила установить рекорд производительности жесткого диска, суммарная пропускная способность достигла 480 Мбайт/с намного быстрее обычных жестких дисков и на 60% быстрееHDDна 15К об/мин. Теоретический уровень пропускной способности составляет до 520 Мбайт/с, о чем мы расскажем ниже.

Технология разработана для наших клиентов, которым требуется высокий уровеньQoSпоIOPSна терабайт.Его уже не обеспечивают жесткие диски с одним приводом, особенно при дальнейшем увеличении емкости и переходе наHAMR, сказал Уокер.

На мероприятии OCPSummitТим Уокер и менеджерSeagateпо продуктам для облаков ДжеймсБорденпоказали раннюю версию технологииMACH.2 на жестких дискахExosв работе. Они раскрыли архитектуру, производительность и характеристики энергопотребленияMACH.2, как и возможность использования в окруженияхгиперскейла. На приведенном видеоУокер рассказывает о работеMACH.2.

MACH.2 отлично подходит для интенсивных нагрузок в дата-центрах

Облачные дата-центры переводятся на жесткие диски все более высокой емкости, но при этом "узким местом" становитсяпроизводительностьIOPSв расчете на терабайт. Емкости продолжат свое увеличение в будущем, в том числе благодаря технологииHAMRи повышению плотности хранения данных на каждой пластине. Но законы физики неумолимы, и увеличение плотности записи снижает производительностьIOPS.

ТехнологияSeagateMACH.2 как раз призвана уменьшить эффект подобных ограничений. То есть клиенты с интенсивными сценариями обработки данных, подобных онлайновомустримингуи виртуализации, смогут по-прежнему получать высокий уровень производительности жестких дисков, но при этом справляться с постоянно увеличивающимися объемами данных. Ниже мы рассмотрим технические основы технологии.

За прошедшие после 2018 года месяцы инженерыSeagateпродолжили совершенствовать технологиюMACH.2, которая совсем скоро появится в корпоративных жестких дискахSeagateExos. ПартнерыSeagateуже давно тестируют накопители сHAMRи двойным приводомSeagateMACH.2 в своих лабораториях, причем некоторые уже публично поделились результатами. В конце статьи мы расскажем о практическом опытеMicrosoft.

Мы попросили нескольких наших партнеров оценить накопители в своих системах как под последовательной нагрузкой, так и под интенсивной случайной нагрузкой, например, почтового сервера, сказалУолкер. И отзывы оказались действительно хорошими. Прирост производительности в реальных нагрузках составил 1,8-1,9 раз без каких-либо хитростей или сложных конфигураций. Простой переход на новыеHDDобеспечивает почти двукратное увеличение производительности.

Технические подробностиMACH.2

Настало время разобраться с техническими основами MACH.2. Ниже мы рассмотрим, что влияет на производительностьHDD. Мы расскажем, как снижение IOPS/TB по мере увеличения емкости приводит к ухудшению TCO, и как технология MACH.2 позволяет этого избежать. Мы рассмотрим, почему был выбран именно такой дизайн MACH.2, как технология сказывается на производительности и энергопотреблении. Какие тонкости по командамсуществуют? Наконец, мы приведем несколько сценариев использования MACH.2.

Что влияет на производительностьHDD?

Технология жестких дисков подразумевает использование движущихся компонентов, производительность при этом зависит от оборотов шпинделя и числа каналов, которые используются для передачи команд ввода/вывода. ИсторическиHDDнаращивали производительность путемувеличения скорости вращения шпинделя, что привело к появлению 2,5" накопителей на 15К и 10К. Но из-за ограничений пространства 2,5" корпуса, подобные накопители не могли обеспечить высокий уровень емкости. В свою очередь, 3,5"HDDобеспечивают самый высокий уровень емкости, но не могут дать такую же скорость вращения шпинделя из-за высокого энергопотребления и слишком мизерного выигрыша, чтобы оправдать увеличение энергопотребления. Другие проблемы на высоких оборотах касаются вибрации корпуса и деградации производительности из-за ударов/вибрации во время работы.

В качестве альтернативной меры повышения производительности 3,5"HDDбыло выбранокэширование, однако оно помогает лишь в некоторых рабочих сценариях, да и преимущества невелики.Очередь команд тоже мера повышения производительности, однако она может привести к увеличению задержек, приложения при этом нужно разрабатывать так, чтобы они умели работать с большой глубиной очереди (QD). Можноуменьшить ход головок на пластине(короткий ход,shortstroking), что действительно повышает производительность случайного чтения/записи, снижая при этом и емкость. Головки при этом движутся в меньшем диапазоне, прирост производительности имеется, но такой шаг не эффективен по соображениям себестоимости, поскольку значительная часть емкости теряется.

Проблема:IOPS/TBиTCO

Операторы облачных сред используют в центрах обработки большое количество 3,5-дюймовых жестких дисков, из которых создаются узлы хранилищ для приложений, размещенные в многочисленных стойках. Чтобы выполнять соглашения об уровне обслуживания, нужно поддерживать определенный уровень производительности таких хранилищ с оценкой показателей IOPS и задержки выполнения команд. Требуемый уровень производительности определяется показателемIOPS в расчете на терабайт (IOPS/TB) при определенной задержке.

Для многих облачных нагрузокIOPS/TBможно получить, разделив производительность случайного доступаIOPSнакопителя на доступную емкость. И покаHDDсоответствует заданному провайдером уровнюIOPS/TB, можно использовать всю доступную емкостьHDD. Если же уровеньIOPS/TBнаходится ниже порогового значения для клиентской нагрузки, товсю емкость накопителя использовать уже не получается. И проблема сокращения полезной емкости из-за ограничения IOPS/TB приводит к критическому ухудшению совокупной стоимости владенияTCOиз-за роста затрат в расчете на терабайт полезной емкости.

Иллюстрация выше как раз показывает проблему. По осиXотложена емкость 3,5"HDDклассаnearline. По осиY производительностьIOPS/TB, которая снижается по мере увеличения емкости из-за ограничений механики жесткого диска (увеличиватьIOPSпропорционально емкости не получается). Зеленая область как раз показывает необходимый уровень производительностиIOPS/TBдля приложений клиента по массиву накопителей. Например, если порог производительности составляет 7IOPS/TB, то без потери емкости можно использовать накопители на 12 Тбайт. Выше частью емкости уже приходится жертвовать, ограничиваясь примерно теми же 12 Тбайт. В итогенакопители большей емкости используются неэффективно, что ухудшает совокупную стоимость владенияTCO.

СовременныеHDDиспользуют один привод для выполнения операций ввода/вывода, что дает один канал чтения/записи. В итоге накопитель дает фиксированную производительность, независимо от емкости и числа пластин/головок.

ТехнологияMACH.2

ТехнологияMACH.2 решает описанную выше проблемуIOPS/TB, используя два привода, которые могут выполнять операции ввода/вывода независимо друг от друга в пределах одногоHDD. Подобная параллельная работа обеспечиваетпрактически удвоение производительности. Верхняя половина головок подключена к первому приводу, нижняя ко второму. Таким образом, каждый привод получает половину емкости накопителя. На иллюстрации ниже показано, как два привода работают независимо друг от друга. А в таблице приведен прирост производительностиMACH.2 по сравнению с одним приводом (обычныеHDD).

MACH.2HDDобеспечивают теоретический двукратный прирост производительности по случайному вводу/выводу и/или по последовательной передаче данных, в зависимости от потребностей приложений и нагрузок.

IOPS/TBиTCO

MACH.2 удваивает производительность, что позволяет клиентамиспользовать всю доступную емкостьHDD, поскольку уровеньIOPS/TBпревышает минимальную планку.

На графике выше показаны требования того же клиента, которому ранее приходилось ограничиваться доступной емкостью 12 Тбайт из-за пороговой производительностиIOPS/TB, теперь же он может использовать всю емкостьHDDвплоть до 24 Тбайт.

Переход с одного привода наMACH.2

Как мы указывали ранее, требования каждого клиента различаются в зависимости от архитектуры хранения данных и используемых сценариев/приложений, поэтому и порогIOPS/TBразный. Именно данный порог определяетемкость, при которой следует переходить с одного привода наHDDMACH.2.Seagateсчитает, что большинству клиентских приложений требуется производительностьHDDмежду 5 и 10IOPS/TB. Ниже приведен сравнительный график с результатамиMACH.2, которые позволят клиентамиспользовать максимум емкости, сохраняя минимально необходимый уровеньIOPS/TB. Что обеспечит минимальную совокупную стоимость владенияTCPв расчете на терабайты хранилища.

ДизайнMACH.2

ДизайнMACH.2 опирается надва привода, которые передают данные через отдельные каналы. ВHDDиспользуется множествопроприетарныхинноваций, которые гарантируют отсутствие взаимных конфликтов при одновременной работе двух приводов над операциями ввода/вывода. ДизайнMACH.2 ориентирован намаксимальную производительностьIOPS(то есть удвоение производительности по сравнению с одним приводом).

При разработкеMACH.2 особое внимание было уделено выбору интерфейса (SASпротивSATA). ТехнологияMACH.2 может работать с обоими типами интерфейса, но по причинам производительности и более простой архитектуры был выбран вариантSAS

• Производительность:SAS12 Гбит/с противSATA6 Гбит/с. Первое поколениеMACH.2 довольно близок подходит к насыщению интерфейсаSATA6 Гбит/с (пропускная способность 600 Мбайт/с). Как было отмечено выше, накопитель обеспечивает производительность до 520 Мбайт/сSDR, а следующее поколение будет работать еще быстрее. Поэтому было принято решение, чтобы экосистемы и архитектуры хранения данных были готовы к следующему поколению накопителейMACH.2 без необходимости менять протокол интерфейса.

• Простая архитектура: два привода адресуютсяhost-системой через логические номера устройствSASLUN. ПротоколLUNуже встроен в архитектуру интерфейсаSAS, он позволяет обращаться к обоим приводам одновременно.LUN0 иLUN1 маркированы одинаковым глобальным именемWWNсо стороны хоста с уникальными идентификаторами (LUN0 илиLUN1). При подключении к хост-системе жесткий дискMACH.2 виден как два независимых накопителя равной емкости. Например, в случае 14-ТбайтHDDбудут видны два накопителя на 7 Тбайт. На следующей иллюстрации приведена архитектураSASна основеLUN.

Производительность MACH.2 по тестамSeagateи партнеров

MACH.2 обеспечиваетприрост производительности до двух разкак по случайным операциямIOPS, так и по последовательной скорости передачи. ИнженерыSeagateориентировались на наиболее популярные сценарии и приложения, чтобы оптимизировать накопители под определенные значения глубины очереди (QD) и объемов передаваемых блоков (xfer).

На иллюстрации ниже приведенырезультаты тестовIOMeter, где сравнивается производительностьMACH.2 с накопителемSeagateExos(сравнимыйHDDс одним приводом). ПреимуществоMACH.2 над обычнымExosпоказано по осиY, а значенияQDи объемов передаваемых блоков по осиX. Точные значения пропускной способности будут зависеть от моделиHDD, которая сравнивается.

По случайным операциям чтенияMACH.2 показываетприрост производительности между 1,85xи 2xпо сравнению с обычнымHDDExosс одним приводом. Конечно, при выполнении одинаковой нагрузки на обоихLUN.

По последовательному чтению при высоких объемах передаваемых блоков (когдаMACH.2 иExosс одним актуатором входят в режим последовательной потоковой передачи),преимуществоMACH.2 составляет 2xпо сравнению сHDDс одним приводом. Конечно, при выполнении одинаковой нагрузки на обоих LUN

Энергопотребление

Как и предполагалось, использование большего количества электроники и движущихся частей приводит к тому, чтоHDDMACH.2 потребляет заметно больше, чем накопитель с одним приводом. Цель дизайна заключалась всохранении теплового пакета 12 Втпри случайных нагрузках, наиболее важных для большинства облачных сценариев. В таблице ниже приведено сравнение энергопотребления нынешнего поколения накопителейSeagateExos.

Как видим, HDD MACH.2 показывает наиболее высокий уровень энергопотребления при последовательном чтении. Причина кроется в большем токе по линии 5В из-заработы дополнительной электроники, связанной с чтением двух последовательных потоков.

Как обнаружили специалистыSeagate, многие существующие на рынке системы с несколькими дисками ограничены пропускной способностью топологииSASсо стороны хоста, они не способны дать полную последовательную пропускную способность, которую могут обеспечить несколькоHDDMACH.2 (520 Мбайт/с числоHDD). Поэтому для большинства клиентоврежимом с самым высоким энергопотреблением будет случайное чтение, где мы получаем не такое большое увеличение по сравнению с одним актуатором, несмотря на двукратный рост производительности.

Можно взглянуть и под другим углом: хотя на один диск MACH.2, такой как Exos 2X14, потребляемая мощность выше, на уровнеTCOвсе же происходит снижение энергопотребления из-за уменьшения отсековHDD. Один установленный накопитель MACH.2 потребляет меньшую мощность, чем дваHDDс такой же пропускной способностью. Что показано на следующей диаграмме.

Разница в командахMACH.2

ПоддержкаSASLUNприводит к тому, что некоторые команды работают с отдельнымиLUN, другие с обоимиLUN(то есть устройством в целом). Пользователям следует знать отличия по работе команд с накопителями MACH.2. Команды с высоким приоритетомHPC, такие как чтение или запись, адресуютLUN. Команды с низким приоритетомLPCмогут адресовать какLUN, так и устройство в целом. В таблице приведены некоторые команды, на которые стоит обратить внимание при переходе на MACH.2.

Можно проверить адресацию устройства илиLUNдля каждой команды, выполнив командуREPORTSUPPORTEDOPERATIONCODESи проверив полеMLU(multiplelogicalunits) для каждой команды.

Seagateактивно работает над добавлением всех нюансов в стандартT10, чтобы полеMLUкак раз использовалось в случае накопителей с несколькими приводами. ДокументT10 можно посмотреть по следующей ссылке:

http://www.t10.org/cgi-bin/ac.pl?t=d&f=18-102r1.pdf

MACH.2 в других сценариях

Хотя технологияMACH.2 призвана решить определенные проблемы дата-центров и облачных провайдеров, она хорошо покажет себя и в других сценариях. Среди них: сети доставки содержимого (CDN, особенно онлайновые потоковые сервисы), массивыRAID, распределенные файловые системы, включаяHadoopиCeph, системы централизованного видеонаблюдения, масштабируемые файловые системы.

Ниже приведены примеры сценариев, в которыхSeagateготова привести результаты тестов.

Онлайновые потоковые сервисы. Прирост производительностиMACH.2 помогает провайдерам, использующимHDDдля потокового вещания цифрового содержимого, улучшить качество предоставления услугQoSсвоим клиентам и/или расширить число пользователей, которых можно обслуживать с прежней развернутой емкостью. В данных сценариях пользователи могут запрашивать потоки разных видеофайлов в любые моменты времени. Здесь на уровне приложения/ОС преобладают операции последовательного чтения в разных местах массива дисков. Поскольку расположения файлов могут быть произвольными,HDDнеобходимо найти нужный файл и прочитать его часть, прежде чем перейти к обслуживанию других потоков. В результате нагрузка на уровне диска больше соответствует случайному чтению блоков разной длины. Как можно видеть по результатам производительностиMACH.2 выше,прирост по операциям случайного чтения составляет 1,8xпо сравнению с одним приводом.

В начале статьи мы уже упоминали демонстрацию на конференцииOCPGlobalSummitSeagate, которая показала преимущества в конфигурацииCDN, используя простой сервер хранения наFreeBSDOS. В демонстрации использовались несколько последовательных, взаимно не пересекающихся потоков с фиксированнымбитрейтом(вызовы чтенияBSDlibc) с массива 4 14TBMACH.2 и 4 14TBExosNLSAS. Число потоков постепенно увеличивалось, пока система хранения не упиралась в ограничения пропускной способности, то есть уже не могла выдавать потоки с необходимой пропускной способностью. Максимальное число потоков здесь как раз соответствует возможностям подсистемы хранения.

Как можно видеть,MACH.2 поддерживает 233 одновременных потока против 131 потока в случае накопителей с одним приводом. То есть мы получаемприрост порядка 1,8xпо сравнению сHDDс одним приводом. Кроме того, массивMACH.2показал меньшие задержки.

RAID. МассивRAID еще один пример, где видны преимущества технологииMACH.2. ПодRAIDпонимается массив из нескольких накопителей в целях резервирования данных/избыточности и/или повышения производительности.ТехнологияMACH.2 виднаhost-системе как два логических диска, поэтому массивыRAIDмогут строиться, начиная с одногоHDDс двумя приводами. Конечно, такой вариант вряд ли разумен, поскольку избыточностьRAID1 на одном диске теряет преимущества, если накопитель выходит из строя.

Ниже приведен примерMACH.2, который был продемонстрирован на 2019 OCPGlobalSummitсовместноSeagate,MicrosoftиBroadcom. Для данногодемоиспользовались 11 накопителейMACH.2 и 11ExosNLSASс одним приводом в составеMicrosoftJ2010StorageSystemс подключением к серверуMicrosoftC2010 сHBABroadcom9400. У каждой группы накопителей использовался выделенный расширительSASи портыHBA, что позволило создать виртуальный дискWindowsStorageSpacesна простом чередовании, то есть без избыточности и без уровня кэширования.

Оба виртуальных диска нагружались операциями случайного чтения 16Kили 32K, при этом глубина очереди регулировалась так, чтобы соответствовать заданным задержкам (30мсвдемо). На системе запускался тестMicrosoftDiskspd. Глубина очередиQDвиртуальных дисков увеличивалась, пока задержки не оказывались ниже порогового уровня. Значение задержек отображалось в реальном времени.

Как можно видеть по результатам выше, накопителиMACH.2 смогли выдать 1517IOPSприQD35 со средней задержкой 23мс, а обычныеHDDс одним приводом 1011IOPSприQD27 со средней задержкой 27мс. Данноедемопоказываетпреимущество примерно в полтора раза по производительностиIOPS, причем при меньшей средней задержке.

Обратите внимание, что если и дальше увеличивать глубину очереди наMACH.2RAID(что приведет к росту задержек), то пропускная способность будет повышаться и дальше. Впрочем, главной целью в данном случае было показать прирост производительностиMACH.2 при одновременном снижении задержек.

Hadoop.Hadoopпредоставляет эффективный метод работы с данными с помощью распределенной файловой системыHDFSвместе сMapReduce(средство распределенной обработки дляHadoop). Чтобы продемонстрировать преимуществоMACH.2 при использованииHDFS,Seagateна трех серверах создала небольшой кластерHadoop. Вдемоmaster-узел (сервер) подключается к одному или двумslave-узлам, каждый содержалMACH.2 или обычныеExosNLс одним приводом.

Здесь использовался тестHadoopTestDFSIO, который запускает процессMapReduceдля параллельного чтения и записи файлов, чтобы оценить преимущество использования двух приводов. В данном тестеразмерсчитываемых/записываемых файлов составлял 1GB, число файлов масштабировалось от 1 до 1000+ при измерении пропускной способности чтения и записи.

Как можно видеть по приведенным графикам,HDDс двумя приводам обходят жесткие диски с одним приводом в задачахHadoopMapReduceкак по записи (слева), так и по чтению (справа).Seagateпланирует провести дополнительные тесты в будущем, чтобы оценить влияние дисковMACH.2 при увеличении числаslave-узлов.

Microsoftудалось почти вдвое увеличить скорость ввода/вывода в ЦОД

Наконец, позвольте отдельно рассказать о мнении корпорацииMicrosoft, которая протестировала жесткие дискиSeagateExos 2X14 с технологией MACH.2 в своих ЦОД. СпециалистыMicrosoftуверены, чтожесткие дискиSeagateExos2X14 с технологиейMACH.2 обеспечат корпорации существенные преимущества, и планируют увеличить емкость хранилищ центра обработки данных в расчете на каждый слот при одновременной поддержке такого уровня операций ввода/вывода в секунду (IOPS), который необходим дляAzure,ExchangeOnlineи других облачных сервисов. Уже в ходе первых тестов подтвердилось, что технологияMACH.2 позволяет достичь поставленных целей при выполнении рабочих нагрузок с высокими показателямиIOPS.

MicrosoftтестируетSeagateExos2X14 сдвухприводнойтехнологиейMACH.2

Microsoftзавершила первый раунд функциональных испытанийExos2X14, включая полный цикл тестирования на совместимость и взаимодействие с имеющейся инфраструктурой ЦОД, а также испытания на эксплуатационную надежность и легкость интеграции с системной архитектуройProjectOlympus. Кроме того, была проведена оценка повышения производительности, обеспечиваемойMACH.2, наиболее важного для архитекторов ИТ-систем преимущества.

ИТ-архитекторMicrosoftАаронОгассотрудничает сSeagateс самого начала разработкиMACH.2, участвуя в решении вопросов, связанных с предстоящим использованием технологии в облачной среде компании.

Мы активно тестировали инженерные образцыExos2X14, а недавно провели испытания опытных серийных экземпляров накопителя, сообщилОгас. Как показали результаты, наши расчеты оправдались:благодаряMACH.2 пропускная способность иIOPSвозрастут почти вдвое.

Для проверки возможностей накопителейMACH.2 в корпорации используют хорошо зарекомендовавшие себя инструменты, в частностиMicrosoftExchangeServerJetstress. Эта система имитирует нагрузку сервера по операциям ввода/вывода при работеExchange2013 и 2016, позволяя оценить производительность и стабильность дисковой подсистемы. Помимо прочего, выполнены испытания с контролемIOPSв режиме последовательного считывания с имитацией операций резервного копирования и поточной передачи, а также в режиме случайного считывания при моделировании рабочих нагрузокгипермасштабнойсреды и сети доставки содержимого.

Тестирование с имитацией различных рабочих нагрузок выполняется уже довольно долго, отмечаетОгас. Мы взаимодействовали сSeagateеще на этапе разработкиMACH.2, следя за тем, чтобы характеристики технологии соответствовали нашим требованиям. Главной целью былодостижение почти вдвое большей пропускной способности по сравнению содноприводныминакопителями, которые мы сейчас применяем. Как показали испытания,MACH.2 справляется с этой задачей.

MACH.2 позволяет получить необходимые показатели поIOPSв расчете на терабайт и по стоимости в расчете на терабайт

Как мы отмечали ранее, операторам облачных сред нужно поддерживать определенный уровень производительности хранилищ с оценкой показателейIOPSи задержки выполнения команд. Требуемый уровень производительности определяетсяпоказателемIOPSв расчете на терабайт (IOPS/TB) при определенной задержке.

Архитекторы центров обработки данных предлагают рассмотреть и другой способ достижения высоких уровнейIOPSиспользование твердотельных накопителей. Это может иметь смысл при определенном соотношении их совокупной стоимости владения и потребностей имеющихся приложений в емкости,IOPSи пропускной способности. Благодаря меньшей стоимости в расчете на терабайт и преимуществу по емкости, жесткие диски позволяют сформировать хранилище большой вместимости, характеризующееся лучшей экономической эффективностью, но только если накопители могут обеспечить необходимый уровеньIOPS.

ТехнологияSeagateMACH.2 обеспечивает высокие показателиIOPS/TB за счет использования двух независимых приводов в одном жестком диске, создающих два параллельных потока данных и, соответственно, удваивающих производительность. Первый привод управляет верхней частью блокасчитывающе-записывающих головок, второй нижней частью. Каждый из приводов отвечает за половину общей емкости накопителя.

Преимущества для серверной архитектурыMicrosoftExchange, обеспечиваемые технологиейMACH.2

В облачных центрах обработки данных, как правило, нет лишнего места для установки оборудования, поэтому операторы стараются увеличивать скорость ввода/вывода в расчете на каждый слот.

НакопителиMACH.2 будут использоваться для всех облачных сервисовMicrosoft, включаяAzureиExchange. Учитывая, что в дата-центрах облачных операторов работает очень много приложений, для них актуальна задача экономия площади.Microsoftпланируетуменьшить расходы в расчете на слот, которые формируются из затрат на размещение оборудования, энергопотребление, охлаждение и т. д. Если установленные жесткие диски начинают демонстрировать снижение показателейIOPS, заказчик ищет способы решения этой проблемы, к примеру, путем установки накопителей с двумя приводами.

АрхитектураMicrosoftExchangeпостоянно оптимизируется, чтобы обеспечивать максимальную пропускную способность серверов. ТехнологияSeagateMACH.2 позволит устанавливать дляExchangeвсе более вместительные жесткие диски с сохранением возможности выполнения заданных вSLAтребований к величине задержки. Благодаря новой платформеSeagateв дата-центрахMicrosoftможно будет устанавливать более вместительные жесткие диски 14-терабайтныеSeagate2X14, посколькуMACH.2 предоставляет возможность достижения пропускной способности, необходимой хранилищамExchange, емкость которых постоянно увеличивается.

MACH.2 предотвращает появление неиспользуемой емкости

Пока жесткий диск обеспечивает нужный клиенту уровеньIOPS/ТБ, вся его емкость остается доступной для использования,ноесли показательIOPS/ТБ падает ниже порогового значения, установленного с учетом рабочей нагрузки приложения, часть емкости остается незадействованной. Причины мы рассматривали выше.

До недавних пор рост скорости передачи данных у жестких дисков не успевал за ростом их емкости, объясняет ДжеймсБорден, менеджерSeagateпо продуктам для облаков. Безмультиприводнойтехнологии, когда определенный порог емкости превышен, требования по качеству обслуживания выполняться уже не будут ввиду ограничений, определяемых характеристиками пропускной способности накопителя. Пример: чтобы обеспечивать определенное качество обслуживания, жесткий диск емкостью 16 ТБ должен иметь вдвое большую пропускную способность, чем накопитель 8 ТБ. Если приложение начинает создавать более высокую нагрузку поIOPS, чем может обслужить жесткий диск, единственный выход размещать на нем меньше данных, то есть появляется неиспользуемая емкость. Частичное решение проблемы незадействованной емкости принцип короткого хода. Он состоит в том, чтобы размещать часть данных на внешнем диаметре диска, а внутренний использовать для менее критичных данных, которые не нужно предоставлять с самыми высокими показателями качества обслуживания. Таким образом можно избежать наихудшей ситуации, когда жесткий диск заполняется лишь на две трети. Но методика короткого хода усложняет управление данными и все-таки не дает гарантии загруженности всей установленной емкости.

При использованииExos2X14 сMACH.2прибегать к тактике короткого хода уже не нужно во все слоты в центре обработки данных можно установитьдвухприводныежесткие диски емкостью 14 ТБ. Для приложения пропускная способность будет почти такой же, как при использовании двух 7-терабайтных накопителей, но задействован будет только один слот.

ТехнологияMACH.2 разработана совместно специалистамиSeagateиMicrosoftс учетом требований провайдеров облачных сервисов

Конструкция и функции первыхдвухприводныхнакопителейSeagateреализованы в точном соответствии с требованиями заказчиков.Microsoftтесно сотрудничала сSeagateна этапах разработкиMACH.2 и выпускадвухприводныхнакопителей.

РазрабатываяMACH.2, мы взаимодействовали со специалистами дата-центровMicrosoft, сообщил КрисХенсли, руководительSeagateпо глобальным продажам продукции для облачных приложений. Они оказывали нам большую поддержку еще на стадии первоначального замысла. Мы вместе адаптировалимногоприводнуюархитектуруMACH.2, добиваясь достижения нужного уровняIOPSна терабайт, о чем просили специалистыMicrosoft.

ЭкспертыMicrosoftпомогали нам ценными советами на всех этапах, начиная с создания первых опытных образцов, добавилБорден. ИнженерыMicrosoftпринимали участие в проектировании архитектуры накопителя, заботясь о том, чтобы конечный продукт отвечал требованиям корпорации. Это сыграло ключевую роль при разработке первого поколения накопителейMACH.2, в которых предусматривается использование двух логических номеров устройства сSAS, что соответствует требованиями архитектуры центров обработки данныхMicrosoftи других крупных операторов облаков.

По мере дальнейшего осуществления программы развитиядвухприводныхжестких дисковExos2X14 семейство этих накопителей будет пополняться устройствами различных типов, соответствующих требованиям самых разных приложений корпоративного класса.

Заключение: рынок готов к двойному приводу,Seagateтоже

Seagate, лидер рынка накопителей, готовится к скорому выходу жестких дисков с двойным приводом MACH.2. Жесткие диски позволяют продолжить наращивание емкости с одновременным снижением себестоимости, поэтому они остаются доминирующим способом хранения данных на всех рынках. Корпоративные 3,5" HDD на 7200 об/мин практически удвоили емкость за последние пять лет, сохранив низкую цену и стабильный уровень производительности. Данные HDD удовлетворяют требованиямэкзабайтныхоблачных инфраструктур. HDD и в будущем продолжат предлагать больше емкости по меньшей цене, но, чтобы выжать из жестких дисков максимум, они должны обеспечивать стабильно высокий уровень производительности. И технология двойного привода MACH.2 как разобеспечит сохранение производительности при дальнейшем увеличении емкости 3,5" HDD, соответствуя при этом поставленным целям по совокупной стоимости владения (TCO) или даже превосходя их.

ТехнологияMACH.2 является проверенным решением дляускорения производительности при снижении задержек выполнения команд. Все больше сценариев в дата-центрах упираются в ограниченияIOPS/TB, и технологияMACH.2 как раз способна их разрешить, снизить совокупную стоимость владенияTCO, а также обеспечить дальнейший рост производительности и емкости.

Спецификации накопителей Exos 2X14 можно посмотретьздесь.

Жесткие дискиHAMRуже с нами!

Компания Seagate сообщила о старте коммерческих поставок жестких дисков с технологией термомагнитной записи (HAMR) с ноября 2020, а также расширила программу тестирования Mach.2 HDD с двойным приводом, о которых мы как раз писали ранее. Компания уверена, что имеющиеся технологии позволят наращивать емкость и повышать производительность жестких дисков в ближайшие годы.

Спрос на жесткие диски растет среди операторов дата-центров и экзаскейлеров, причем им требуются накопители с высокой емкостью и эффективностью энергопотребления. Летом 2020 года Seagate начала продажи 18-Тбайт жестких дисков с девятью пластинами. По мере апробирования новых емких HDD клиентами, они начнут все более широко использоваться в дата-центрах. Интересно, что данная платформа легла в основу первых 20-Тбайт жестких дисков HAMR, поэтому спецификации накопителей очень похожи.

На данный момент HAMR HDD могут купить лишь ограниченное число клиентов в рамках корпоративных систем хранения и решений Seagate Lyve. Позднее жесткие диски HAMR будут доступны и более широкой аудитории. Но первые 20-Тбайт жесткие диски HAMR могут и не выйти на массовый рынок, поскольку Seagate планирует повысить емкость на 20% в ближайшем будущем. Следовательно, можно ожидать скорое появление 24-Тбайт HDD. И они могут стать первыми розничными HDD на HAMR.

Мы достигли нового технологического уровня, начав поставки 20-Тбайт жестких дисков HAMR в 2020 году. Данный шаг проецирует успешную стратегию Seagate на ближайшие годы, сказал Дейв Мосли, главный исполнительный директор Seagate. Благодаря HAMR мы можем увеличивать плотность записи на 20% и выше каждый год, чтобы поддерживать масштаб вложений наших клиентов в инфраструктуру. Seagate продолжит обеспечивать существенные экономические преимущества по стоимости систем по сравнению с корпоративными SSD, и ситуация вряд ли изменится в обозримом будущем.

Сейчас мы рассмотрим принцип записи с использованием энергии, составной частью которой является термомагнитная запись HAMR. После чего перейдем к разгадкам тайн инженеров Seagate.

Магнитная запись с использованием энергии ключ к повышению емкости

Технологии магнитной записи с использованием энергии (EAMR, energy-assisted magnetic recording) уже давно на слуху у пользователей и энтузиастов. По сравнению со стандартной сегодня перпендикулярной магнитной записью PMR они обеспечивают дальнейшее увеличение плотности записи данных.

Из наиболее перспективных технологий EAMR выделяют термомагнитную запись (HAMR,heat-assisted magnetic recording) и запись с использованием микроволн (MAMR, microwave-assisted magnetic recording). По мнению Ассоциации передовых технологий хранения данных (Advanced Storage Technology Consortium, ASTC), HAMR станет новым знаковым этапом на пути к повышению плотности записи, то есть увеличению емкости жестких дисков при прежнем физическом размере. Эта инновация окажет большое влияние на развитие жестких дисков в течение следующего десятилетия.

Какой вариантEAMRлучше?

Переход на любую технологиюEAMRпозволит достичь намного большей плотности записи.Но какая технология лучше?

На пластине жесткого диска каждый бит данных хранится в виде группы крошечных частиц, также называемых зернами. Значение бита определяется магнитной ориентацией зерна, в зависимости от его направления кодируется двоичная 1 или 0. Чтобы записать больше данных на единицу площади, зерна следует сделать меньше и расположить ближе друг к другу. Но если расположить зерна слишком близко, биты начинают перемагничиваться под воздействием соседних зерен, уничтожая записанную на диске информацию.

Чтобы избежать этой проблемы, понадобилось изобрести новые термостабильные материалы, в которых биты сохраняют ориентацию при нормальных температурах и не воздействуют друг на друга. Эти материалы очень хорошо показали себя с точки зрения стабильности, но возникает новая проблема: как перемагнитить бит, устойчивый к перемагничиванию? Для записи на подобные материалы требуется существенно более сильное магнитное поле, чем обеспечивают обычные головки записи.

Устройства EAMR оснащены дополнительным излучателем, который направляет энергию на нагрев поверхности пластины. И уменьшает требуемое для записи магнитное поле.

Современные накопители MAMR используют пластины со сплавом CoPt (кобальт-платина). К головке записи MAMR добавлен генератор электромагнитного поля, которое не нагревает пластину напрямую, но заставляет магнитные зерна "дрожать", облегчая их перемагничивание.

Что касается дисков HAMR, то там применяется более стабильный сплав FePt (железо-пластина). На поверхность FePt нельзя записать данные с помощью способов PMR или MAMR. Для метода HAMR используется маленький лазерный диод, установленный на каждой головке записи. Он используется для кратковременного нагрева небольшого участка пластины. Пока участок горячий, головка записи перемагничивает биты на нем, меняя их ориентацию. Процесс нагрева-охлаждения занимает считаные наносекунды, поэтому лазер совершенно не влияет на температуру отдельной пластины и накопителя в целом, равно как и на стабильность и надежность хранения данных. Как считают специалисты ASTC, на данный момент только поверхность FePt позволяет добиться емкости накопителей 30 Тбайт и выше.

Инженеры Seagate свой выбор сделали, посчитав технологию HAMR более перспективной на ближайшие годы. Сегодня технология уже готова к массовому производству, в чем их большая заслуга. На нелегком пути инженерам пришлось решить огромное множество задач и разгадать технические тайны.

Технические тайныHAMR

Объемы данных продолжают расти, поэтому без дальнейшего повышения емкости жестких дисков не обойтись. Как мы уже неоднократно отмечали, при повышении плотности записи данных возникают проблемы температурной стабильности. Ниже приведена иллюстрация, где зеленым цветом показаны зерна битовой области с двоичным состоянием "1", а белым зерна области с состоянием "0". Как можно видеть, некоторые зерна поменяли свою ориентацию в области с закодированным битом, став белыми. Подобная смена может приводить к ошибкам, поэтому ее следует предотвращать.

Чтобы увеличить плотность хранения данных, необходимо уменьшать объем зерен на пластине ("V" в формуле ниже). Но при этом теряется температурная стабильность зерен, и для компенсации следует увеличивать анизотропию материала пластины (буква "K"). Анизотропия пропорциональна усилиям, которые необходимы для изменения магнитной ориентации зерен.

Чтобы сохранить высокий уровень SNR, число зерен в бите уменьшать нельзя. Поэтому рост плотности записи возможен только через уменьшение зерен. Но чем меньше зерна, тем выше вероятность смены состояния зерен и потери данных.

Как решить эту проблему? Чтобы ответить на вопрос, давайте обратимся к истории.

Немного истории: как повышалась плотность записи

Первые жесткие диски использовалипродольную магнитную запись(LR,LongitudinalRecording), намагничивался верхний слой диска, ориентация зерен параллельна его плоскости. Для записи используется краевое магнитное поле, которое показано на иллюстрации ниже. Обратите внимание на расположение стрелок записываемых данных в плоскости диска.

При увеличении плотности записи и уменьшении размера зерен, необходимо повышать анизотропию материала, как мы указали ранее. Но по мере того, как материал становится более стабильным, запись оказывается все более трудоемкой, для изменения ориентации зерен требуется уже более сильное магнитное поле. Более 60 лет производители жестких дисков усиливали магнитное поле головки записи, но было очевидно, что такой подход рано или поздно упрется в рамки законов физики.

ОтPMRкSMRиHAMR

Следующая эволюция плотности записи произошла благодаря переходу наперпендикулярную магнитную запись(PMR,PerpendicularMagneticRecording). Под слоем пластины с зернами расположен слоймагнитомягкогоматериала, который можно считать частью головки записи. В результате слой с зернами находится как бы в зазоре головки записи, что позволило усилить магнитное поле. Стрелки на записываемых данных расположены уже перпендикулярно поверхности диска, то есть ориентация зерен перпендикулярна плоскости диска.

В итоге удалосьуменьшить размер зерен и увеличить плотность записи.

Следующий эволюционный шаг переход на черепичную магнитную запись (SMR, Shingled Magnetic Recording). SMR увеличивает плотность хранения данных через более близкое расположение дорожек, а не через уменьшение размера зерен. Дорожки частично наслаиваются друг на друга, напоминая черепицу на крыше, отсюда и название. В результате на прежней площади пластины можно записать больше данных. И новые записываемые дорожки частично наслаиваются на старые.

Поскольку элемент чтения на головках намного меньше, чем элемент записи, данные с подобных наслоенных дорожек по-прежнему весьма успешно считываются без каких-либо компромиссов по надежности или целостности. Кроме того, для SMR можно использовать существующие технологии чтения и записи. Здесь не требуется существенно менять производственные конвейеры, поэтому себестоимость разработки и производства жестких дисков SMR остается низкой. Конечно, у SMR есть и недостатки по скорости записи, о чем можно узнать в нашей статье "SMR: понятно в теории, сложно на практике".

Технология SMR действительно обеспечивает увеличение емкости HDD. Seagate представила первый жесткий диск SMR в 2014 году, увеличив емкость на 25 процентов. При этом метод записи битов остался прежним, что позволило сочетать преимущества PMR и SMR. Но и данная технология не позволяет увеличивать плотность записи бесконечно. Современные жесткие диски PMR не могут дать выше 1 терабита на квадратный дюйм (Tbpsi). Законы физики обойти невозможно.

Диски FePt (железо-платина) с высокой анизотропией позволили решить проблемы температурной стабильности традиционных накопителей PMR и увеличить плотность записи. Но обычные головки записи уже не могут записать информацию на такие диски, поскольку магнитное поле недостаточно сильное.

Здесь на помощь приходит технология термомагнитной записи HAMR, которая обходит упомянутое ограничение, нагревая участок диска перед записью.

При комнатной температуре зерна на таком диске по-прежнему маленькие, но термически стабильные. Как раз то, что нам нужно. Благодаря нагреву участка, получается временно снизить коэрцитивную силу вещества.

В итоге запись производится только после нагрева участка, а хранить и считывать данные можно в обычном "холодном" состоянии. Причем весь процесс нагрева, записи и охлаждения занимает менее одной наносекунды.

Головки HAMR напоминают обычные PMR. Но к ним добавлен лазер, оптический волновод и преобразователь ближнего поля NFT (near-field transducer) для облегчения нагрева материала.

Разрабатываем дискHAMR

А теперь давайте на минутку представим себя инженеромSeagateи попытаемся разработать и произвести дискHAMR. Для этого следует сделать несколько шагов.

• Добавить лазерный диод к головке

• Разработать оптический волновод для передачи света от лазера кNFT

• ВстроитьNFTв головку записи

• Разработать новые пластиныHAMR

• Доработать прошивку диска и тестовых систем

• Изменить процесс производства, чтобы выпускать дискиHAMR

• Сделать миллион разных мелочей, что входит в рабочий процесс инженеровSeagate

На головке HAMR лазер прикреплен к субмаунту. Затем оптоволокно передает свет от лазера к преобразователю NFT, который интегрирован в головку записи.

Но это еще не все. Оказалось, что нагревать напрямую лазером поверхность диска не получится. В этом и кроется тайна инженеров Seagate. Для наших читателей нам ничего не жалко, поэтому сорвем же завесу тайны!

Как быть с дифракционным пределом?

Уже более ста лет известно, чтодифракция ограничивает размер пятна сфокусированного света(см.Дифракционный предел). У накопителяBlu-rayразмер пятна составляет 238 нанометров. Если перейти к масштабу дорожек диска, то пятно слишком крупное. Даже если пойти на оптические хитрости и использовать технологии записи в ближнем поле, то меньше около 100нмполучить сложно. Так что требуется какое-либо другое решение.

Для преодоления дифракционного предела мы будем использовать поверхностные плазмоны. И наш преобразователь ближнего поля NFT становится плазмонным. Когда свет попадает на определенные металлы, то при соблюдении ряда условий он приводит к появлению поверхностного электрического тока. Данный поверхностный ток и связанное с ним электрическое поле и называется поверхностными плазмонами. Они легко распространяются по поверхности металла.

На самом деле, поверхностные плазмоны хорошо знакомы читателям. Человечество использует их на протяжении тысячелетий. Первые витражи в европейских кафедральных соборах появились в VII веке нашей эры. Чтобы создавать разные цвета, мастера смешивали стекло с частицами металла. И когда свет определенной волны в видимом диапазоне попадал на металлические частицы в стекле, то он поглощался и превращался в тепло или рассеивался. Остальные волны видимого диапазона проходили через стекло, создавая восприятие цвета.

Плазмонный преобразователь NFT, разработанный Seagate, использует упомянутый принцип. Плазмонный NFT состоит из диска и выступа. Свет поглощается диском и превращается в поверхностный плазмон. Данный поверхностный плазмон затем перемещается по внешнему контуру диска и вниз по выступу, нагревая участок пластины под диском. Ширина выступа как раз определяет размер горячего участка на пластине. Причем размер участка намного меньше пятна, которое было бы возможно с учетом дифракционного предела. Таким образом, ограничения дифракционного предела удалось обойти.

За последние 15 лет инженеры Seagate трудились, не покладая рук. Дизайн HAMR был много раз переработан и собран "с нуля". Инженерам удалось перейти от теоретической концепции к первым практическим реализациям. На протяжении цикла разработки HAMR было изготовлено более 25 млн. плазмонных преобразователей NFT!

Как дорабатывались пластиныHAMR

Конечно, сами пластины жесткого диска тоже пришлось существенно дорабатывать. Подложка пластинHAMR(DiskSubstrate) изготовлена из специального стекла, способноговыдерживатьнагрев записывающего слоя до высоких температур. ДляHAMRпотребовалось добавить слой-радиатор(HeatSink/SUL), чтобы он отводил тепло от записывающего слоя. Слишком быстрое отведение приводило бы к недостаточной мощности нагрева. Слишком медленное к перегреву участка, из-за чего нагревались бы соседние участки с последующей потерей информации. Для успеха жестких дисковHAMRбыло важно получить нужный баланс. Покрытие пластины тоже пришлось сменить, чтобы оновыдерживалонагрев до более 400C, но при этом обеспечивало надежный интерфейс между пластиной и головкой записи.

ВыходHAMRна рынок: важно быть лидером в исследованиях

Seagateуженачала коммерческую эксплуатацию технологииHAMR, запустив массовое производство 20-Тбайт жестких дисков в конце 2020 года. Но, как мы отметили выше, в рознице эти диски вряд ли появятся, они отгружаются только партнерам. Скорее всего,Seagateначнет массовую продажу накопителейHAMR,начиная с емкости 24 Тбайт.

9 ноября 2010 годаSeagateприсоединилась к двенадцати другим членам консорциумаAdvancedStorageTechnologyConsortium(ASTC). И каждый последующий годSeagateвместе с другими компаниями инвестирует немалые суммы в фундаментальные исследования технологий хранения данных под эгидойASTC.

Каждый годASTCпубликует технологические планы, которые показывают, в каком направлении будет двигаться индустрия. Выше как раз приведен подобный план. Позвольте разобрать его чуть подробнее.

Что нас ждет в будущем?

Как можно видеть по планам, технологияPMRбудет с нами еще несколько лет, учитывая наработки с гелиевым наполнениемHDD,SMRи использование нескольких приводов (см.SeagateMACH.2 и Exos 2X14: разбираемся в преимуществах двойного привода).

На конференцииASTC2020 доктор СтефанияЭрнандесиспользовала микромагнитное моделирование, которое масштабировало технологиюHAMRдо6,0Tbpsi(терабитна квадратный дюйм). А доктор СтивГранцв своей демонстрацииHAMRсмог получить плотность записи2,77Tbpsi, поставив новый рекорд по критериямASTC.

Seagateс жесткими дискамиHAMRуже удалось получить уровень2,0Tbpsi. Тестируется технология с плотностью записи2,381Tbpsi, она обеспечит емкость3 Тбайт на пластину, то естьHDDс девятью пластинами смогут дать уже27 Тбайтемкости. Переход на жесткие дискиHAMRне потребует изменения экосистемы и инфраструктуры. На данный момент прогнозируется20% ежегодный рост емкости, что позволит получить 24-ТбайтHDDв ближайшем будущем, а через несколько лет емкость достигнет 40 Тбайт и выше.

Рано или поздноHAMRбудет сочетаться с технологией записи, использующейбитовые шаблоныBPMR(bitpatternedmedia). В случаеSeagateданная технология называетсяHDMR(HeatedDotMagneticRecording), она позволит увеличить емкость жестких дисков до 100 Тбайт и выше.

ПослеHDMRбудут и другие технологии, которые позволятSeagateпредлагать передовые решения с высокой емкостью по оптимальной цене.

Твердотельные накопители продолжают набирать популярность, но традиционные жесткие диски не стоит списывать со счетов. Они по-прежнему лучше подходят для долгосрочного хранения данных, обеспечивая более выгодную цену в расчете на гигабайт. Поэтому во многих ПК и ноутбуках вместе с системным SSD можно встретить и жесткий диск. Сетевые хранилища и системы видеонаблюдения тоже остаются традиционной сферой использования HDD. А внешние накопители на HDD отличаются хорошим балансом цены и емкости.

На рынке можно приобрести жесткие диски разных производителей, но, по понятным причинам, в рамках данного руководства мы ограничимся продукцией компании Seagate. Кроме того, накопители Seagate отличаются высокой надежностью и приличным сроком гарантии.

Но какую модель выбрать для ПК или NAS? Как получить максимальную ёмкость и производительность за свои деньги? Об этом мы и поговорим в нашей статье, приняв во внимание все последние изменения на рынке.

Мы указывали цены на момент публикации, полученные в открытых источниках. Цены меняются каждый день, поэтому для удобства мы привели ссылки на Яндекс.Маркет, которые помогут найти актуальные цены в вашем регионе. Мы принимали во внимание розничные цены новых накопителей, без учета старых или бывших в употреблении моделей. Кроме того, во многих магазинах постоянно действуют различные акции, которые не мешает проверять. В любом случае, вы не разочаруетесь, если купите любой из рекомендованных нами накопителей.

Ключевые характеристики жестких дисков

Перед тем, как мы рассмотрим лучшие жесткие диски за свои деньги, позвольте вкратце напомнить ключевые характеристики накопителей. Мы не будем рассматривать их подробно, но понимания критериев при выборе HDD небольшой ликбез необходим.

Форм-фактор

Сегодня на рынке доминируют жесткие диски в 3,5" формате, которые чаще всего используются в компьютерах, NAS, системах видеонаблюдения, внешних боксах. Причина кроется в оптимальном сочетании емкости, производительности и занимаемого пространства. Поэтому большая часть нашего руководства будет посвящена как раз 3,5" формату.

В ноутбуках и внешних боксах применяются 2,5" жесткие диски из-за меньших размеров. Емкость при этом тоже придется принести в жертву она ограничена 5 Тбайт. Модели 2,5" малой емкости сегодня вытесняются SSD, но жесткие диски емкостью в несколько терабайт остаются интересными для некоторых сценариев, например, для хранения игровой библиотеки на ноутбуке или резервного копирования на переносном жестком диске.

Отдельная категория внешние накопители. Они представляют собой те же 2,5" или 3,5" HDD, заключенные в корпус. В случае 2,5" HDD есть преимущество дополнительное питание чаще всего не требуется. Кроме того, внешние накопители часто предлагают бонусы, такие как USB-концентратор или дополнительный софт резервирования.

Емкость

Основной параметр жесткого диска, выражается в терабайтах. Следует помнить, что производители жестких дисков считают емкость в десятичной системе, а не в двоичной (MiB, GiB, TiB), поэтому на практике ёмкость после форматирования будет меньше. Как правило, жесткие диски значительной емкости обеспечивают более выгодную стоимость гигабайта. Поэтому иногда выгоднее немного доплатить, но существенно выиграть по емкости.

Скорость вращения шпинделя

Раньше данный параметр был один из основных, поскольку влиял на производительность жесткого диска (пропускную способность и задержки). Но поскольку в качестве системных накопителей все чаще устанавливают SSD, а HDD используют для хранения данных, то скорость вращения шпинделя уже не так важна. Распространены два варианта: 7.200 об/мин и 5.400 об/мин. При прочих равных большая скорость вращения дает более высокий уровень производительности. Но при этом возможны жертвы по энергопотреблению и уровню шума, поэтому слепо гнаться за высокой скоростью вращения не стоит. Она должна быть достаточной, чтобы жесткий диск давал приемлемый уровень производительности.

Тип записи и другие технологии

Жесткие диски высокой емкости (обычно 10 Тбайт и выше) перешли на гелиевое наполнение вместо обычного воздуха, что привело к улучшениям по уровню шума и энергопотреблению. В нашем обзоре гелиевые HDD представлены линейкой Exos. Пластины при этом получается располагать ближе друг к другу, что позволяет добиться рекордных уровней емкости в каждом поколении. Из-за себестоимости гелиевые жесткие диски начинаются только с определенного уровня емкости. А младшие линейки HDD используют воздух.

Из современных технологий магнитной записи следует упомянуть перпендикулярную (PMR), на которой работают большинство жестких дисков. Для дальнейшего увеличения емкости без чрезмерного удорожания была разработана технология черепичной записи (SMR). С одной стороны, она позволяет в прежний бюджет уместить большую емкость. С другой стороны, придется жертвовать снижением скорости записи. Для многих сценариев SMR остается вполне разумным выбором. Например, большинство представленных в статье 2,5" накопителей опираются на SMR. Подробнее об этой технологии можно прочитать в нашей статье SMR: понятно в теории, сложно на практике.

В этом году на рынок должны выйти жесткие диски с передовыми технологиями записи HAMR и MAMR, которые позволяют перейти на новые уровни емкости. Здесь мы рекомендуем прочитать статью От витражей к терабайтам: разгадываем тайны HAMR. Как только жесткие диски появятся на рынке, мы добавим их в обзор.

Выбираем лучший 3,5" HDD

Жесткие диски 3,5" формата остаются наиболее популярными на рынке из-за оптимального сочетания размеров, емкости и скорости. Seagate разделяет свои 3,5" жесткие диски на несколько линеек: Barracuda (Pro) для настольных ПК, IronWolf (Pro) для NAS, SkyHawk (AI) для видеонаблюдения, Exos для серверов. Разница кроется в различных рабочих характеристиках, прошивке, сертификации и т.д. В принципе, нет ничего страшного в том, чтобы использовать тот же серверный жесткий диск Exos в домашнем ПК, но придется смириться, например, с более высоким уровнем шума.

Мы рассмотрим только накопители с интерфейсом SATA. Потребительская линейка Seagate Barracuda остается весьма выгодной до своей максимальной емкости 8 Тбайт. Но затем пальму первенства перехватывает семейство Exos, как мы покажем ниже.

2.500 и 1 Тбайт - Seagate Desktop HDD ST1000DM003

Мы начнем с минимальной емкости 1 Тбайт, которую можно приобрести за 2.500 . Меньшие варианты емкости брать смысла не имеет, поскольку преимущества по цене нет. Жесткий диск Seagate Desktop HDD ST1000DM003 сравнительно старый, поколения 2014 года (7200.14), но со своей работой он справляется. Скорость вращения шпинделя 7.200 об/мин, заявленная скорость передачи до 210 Мбайт/с, рабочее энергопотребление 5,9 Вт. Гарантия 2 года. См. подробные спецификации.

Емкость 1 Тбайт по современным меркам небольшая, поэтому данный жесткий диск имеет смысл брать только покупателям с ограниченным бюджетом. Самые дешевые SSD на 1 Тбайт стоят в три раза дороже.

Купить Seagate Desktop HDD ST1000DM003 за 2.500

3.800 и 2 Тбайт Seagate Barracuda ST2000DM008

Следующий ценовой уровень наглядно показывает, что за удвоение емкости придется заплатить отнюдь не удвоенную цену. Уровень 2 Тбайт многими пользователями считается оптимальным, поскольку и цена хорошая, и емкость неплохая. 1 Тбайт здесь обойдется в 1.900 .

Жесткий диск Seagate Barracuda ST2000DM008 относится к современному поколению со скоростью вращения шпинделя 7.200 об/мин, скорость передачи данных до 220 Мбайт/с, рабочее энергопотребление 4,3 Вт. Жесткий диск опирается на всего одну пластину, поэтому и результаты энергопотребления приятно радуют. Гарантия 2 года. См. подробные спецификации.

Жесткий диск уже фигурировал в нашем обзоре Seagate ST2000DM008: быстрая двушка без оверпрайса, где получил весьма высокую оценку.

Купить Seagate Barracuda ST2000DM008 за 3.800

5.600 и 3 Тбайт Seagate Barracuda ST3000DM008

Следующий ценовой уровень позволяет нарастить емкость еще на 1 Тбайт, доплатив разумную сумму (1.867 /Тбайт). ST3000DM008 относится к той же современной линейке, что 2-Тбайт модель ST2000DM008. Скорость вращения шпинделя 7.200 об/мин, скорость передачи данных до 210 Мбайт/с, рабочее энергопотребление 8 Вт. По энергопотреблению видно, что число пластин увеличилось до трех. Гарантия 2 года. См. подробные спецификации.

Купить Seagate Barracuda ST3000DM008 за 5.600

7.400 и 4 Тбайт Seagate Barracuda ST4000DM004

Емкость 4 Тбайт тоже масштабируется практически линейно по цене (1.850 /Тбайт). Семейство накопителей не изменилось, но 4-Тбайт ST4000DM004 опирается на две пластины, а также меньшую скорость вращения шпинделя 5.400 об/мин. Поэтому энергопотребление чуть ниже 3-Тбайт версии 3,7 Вт. Скорость передача данных заявлена до 190 Мбайт/с. Как мы отмечали выше, жесткие диски уже редко используются в качестве системных. Но если такая необходимость возникнет лучше брать модель на 7.200 об/мин. В данном случае мы получаем классический HDD для хранения данных. Гарантия 2 года. См. подробные спецификации.

Внимание: возможно, более выгодным вариантом станет покупка внешнего Seagate Backup Plus Portable Drive с 2,5" накопителем на 4 Тбайт или Seagate Basic с 2,5" HDD на 5 Тбайт (см. ниже).

Купить Seagate Barracuda ST4000DM004 за 7.400

11.800 и 6 Тбайт - Seagate Barracuda ST6000DM003

Жесткие диски емкостью 5 Тбайт стоят не дешевле 6-Тбайт вариантов, поэтому брать их смысла нет. Следующая ценовая ступенька 6-Тбайт ST6000DM003. Здесь работают три пластины на 5.400 об/мин, энергопотребление заявлено 5,3 Вт, скорость последовательной передачи данных до 190 Мбайт/с. Жесткий диск можно рекомендовать тем пользователям, кому емкости 4 Тбайт будет недостаточно. Масштабирование цены в расчете на терабайт здесь немного ухудшается по сравнению с HDD младшей емкости 1.967 /Тбайт. Но 6 Тбайт остается довольно популярным вариантом для хранения данных. Гарантия 2 года. См. подробные спецификации.

Внимание: возможно, более выгодным вариантом станет покупка внешнего Seagate Backup Plus Hub 6 TB (см. ниже).

Купить Seagate Barracuda ST6000DM003 за 11.800

13.700 и 8 Тбайт Seagate Barracuda ST8000DM004

Переход на 8 Тбайт оказался более привлекателен по цене, поскольку здесь мы получаем 1.712 /Тбайт. Поэтому данную модель ST8000DM004 брать выгоднее, чем многие другие. Жесткий диск относится все к той же современной линейке Barracuda. Несмотря на четыре пластины, энергопотребление не увеличилось 5,3 Вт. Скорость последовательной передачи данных прежняя до 190 Мбайт/с, как и скорость вращения шпинделя 5.400 об/мин. Гарантия 2 года. См. подробные спецификации.

Внимание: возможно, более выгодным вариантом станет покупка внешнего Seagate Expansion Desktop Drive 8 TB (см. ниже).

Купить Seagate Barracuda ST8000DM004 за 13.700

19.100 и 12 Тбайт - Seagate Exos X16 ST12000NM001G

Следующее выгодное предложение жесткий диск на 12 Тбайт ST12000NM001G из линейки Exos X16 с гелиевым наполнением. Емкость 10 Тбайт пришлось пропустить, поскольку выгодных цен мы не нашли. В случае 12-Тбайт HDD цена терабайта весьма привлекательная 1.592 . Здесь проявляется феномен емкости: чем она выше, тем вкуснее цена гигабайта. Данный накопитель лидирует в нашем руководстве по минимальной цене в расчете на емкость (если не учитывать внешние HDD).

Линейка ST12000NM001G относится к корпоративному классу, поэтому гарантия составляет пять лет, есть и сертификат на режим работы 24/7. Скорость вращения шпинделя 7.200 об/мин, пропускная способность передачи данных до 245 Мбайт/с, максимальная потребляемая мощность 9,5 Вт. См. подробные спецификации.

Жесткие диски Exos X16 отлично подойдут для NAS. При использовании в домашней системе следует учитывать высокий уровень шума.

Внимание: возможно, более выгодным вариантом станет покупка внешнего Seagate Backup Plus Hub 12 TB (см. ниже). Но при этом теряются плюшки Exos.

Купить Seagate Exos X16 ST12000NM001G за 19.100

24.600 и 14 Тбайт - Seagate Exos X16 ST14000NM001G

Серверные накопители Exos X16 продолжают лидировать по соотношению цена/емкость, обеспечивая при этом отличную производительность. Прирост емкости ST14000NM001G на 2 Тбайт оказался менее эффективным: 1.753 /Тбайт. В остальном мы получаем ту же гелиевую линейку со всеми преимуществами корпоративного класса, главные из которых гарантия 5 лет и сертификация на работу 24/7. Скорость вращения шпинделя составляет 7.200 об/мин, пропускная способность передачи данных до 261 Мбайт/с, максимальная потребляемая мощность 10 Вт. См. подробные спецификации.

Жесткие диски Exos X16 отлично подойдут для NAS. При использовании в домашней системе следует учитывать высокий уровень шума.

Внимание: возможно, более выгодным вариантом станет покупка внешнего Seagate Expansion Desktop Drive 14 TB (см. ниже). Но при этом теряются плюшки Exos.

Купить Seagate Exos X16 ST14000NM001G за 24.600

29.700 и 16 Тбайт - Seagate Exos X16 ST16000NM001G

Серверная линейка Exos X16 продолжает оставаться выгодной и в старшем варианте емкости ST16000NM001G - 1.860 /Тбайт. К преимуществам гелиевого накопителя отнесем срок гарантии 5 лет и сертификат на работу в режиме 24/7. Скорость вращения шпинделя составляет 7.200 об/мин, пропускная способность передачи данных до 261 Мбайт/с, максимальная потребляемая мощность 10 Вт. См. подробные спецификации.

Жесткие диски Exos X16 отлично подойдут для NAS. При использовании в домашней системе следует учитывать высокий уровень шума.

Внимание: возможно, более выгодным вариантом станет покупка внешнего Seagate Expansion Desktop Drive 16 TB (см. ниже). Но при этом теряются плюшки Exos.

Купить Seagate Exos X16 ST16000NM001G за 29.700

33.800 и 18 Тбайт - Seagate Exos X18 ST18000NM000J

Таким же выгодным приобретением оказывается вариант ST18000NM000J в максимальной емкости 18 Тбайт, доступной на рынке. Здесь мы получаем всего 1.880 /Тбайт. Но линейка X18 более современная, недавно мы как раз опубликовали тест Seagate Exos X18 жесткий диск корпоративного класса на 18 Тбайт, где приведены подробности. Конечно, не обошлось без солидной гарантии на 5 лет и сертификата на работу 24/7. Максимальная скорость новой линейки была увеличена до 270 Мбайт/с. Максимальная потребляемая мощность снижена до 9,4 Вт. См. подробные спецификации.

Жесткие диски Exos X18 отлично подойдут для NAS. При использовании в домашней системе следует учитывать высокий уровень шума.

Купить Seagate Exos X18 ST18000NM000J за 33.800

Выбираем лучший 2,5" HDD

Еще лет десять назад основной сферой использования 2,5" HDD были ноутбуки, но сегодня место системных мобильных накопителей заняли SSD. Если в ноутбуке предусмотрен отсек под второй накопитель в формате 2,5", то его как раз можно занять емким жестким диском, так как SSD в расчете на гигабайт остаются значительно дороже. Кроме того, 2,5" HDD можно использовать во внешнем боксе как переноску. Следует обращать внимание на толщину накопителя. Многие устройства рассчитаны на установку 2,5" HDD толщиной 7 мм. Самые емкие модели имеют толщину 15 мм, поэтому они подойдут далеко не для всех ноутбуков или боксов. Ниже мы рассмотрим 2,5" HDD только с интерфейсом SATA.

2.900 и 1 Тбайт Seagate ST1000LM035

Мы вновь выставили минимальную планку 1 Тбайт, поскольку брать меньшую емкость нерационально. Жесткий диск ST1000LM035 использует одну пластину, скорость вращения шпинделя составляет 5.400 об/мин, скорость последовательной передачи до 140 Мбайт/с. Энергопотребление всего до 1,6 Вт. Срок гарантии два года. Перед нами экономичный жесткий диск, который хорошо подойдет и как дополнительный накопитель ноутбука (толщина 7 мм), и для переносного бокса. Конечно, если емкости 1 Тбайт будет достаточно. См. подробные спецификации.

Купить Seagate ST1000LM035 за 2.900

4.200 и 2 Тбайт Seagate ST2000LM007

Следующая планка емкости 2 Тбайт оказывается более выгодной, мы получаем уже 2.100 /Тбайт. ST2000LM007 опирается на две пластины, поэтому энергопотребление поднялось до 1,7 Вт. Скорость вращения шпинделя 5.400 об/мин, гарантия два года, скорость передачи данных до 140 Мбайт/с. Как и модель на 1 Тбайт, его можно рекомендовать для ноутбуков (вторым HDD, толщина 7 мм) и переносных боксов. См. подробные спецификации.

Купить Seagate ST2000LM007 за 4.200

7.700 и 4 Тбайт Seagate Barracuda ST4000LM024

Емкость 4 Тбайт ST4000LM024 оказалась еще более привлекательной 1.930 /Тбайт. Причем линейка уже другая Barracuda, но скорость вращения шпинделя не изменилась 5.400 об/мин. Среднее энергопотребление при чтении/записи составляет до 2,1 Вт, скорость передачи данных до 140 Мбайт/с. Гарантия 2 года. Жесткий диск имеет толщину 15 мм, поэтому он подойдет далеко не для всех ноутбуков и боксов. Проверяйте совместимость перед покупкой. См. подробные спецификации.

Внимание: возможно, более выгодным вариантом станет покупка внешнего Seagate Backup Plus Portable Drive с данным накопителем (см. ниже).

Купить Seagate Barracuda ST4000LM024 за 7.700

12.000 и 5 Тбайт Seagate Barracuda ST5000LM000

Жесткий диск ST5000LM00 на 5 Тбайт уже выходит из окна оптимального соотношения емкости и цены 2.400 /Тбайт. Зато он позволяет уместить в компактном объеме целых пять терабайт! Но, как и в случае модели на 4 Тбайт, следует учитывать толщину 15 мм. Поэтому проверяйте совместимость перед покупкой. Скорость вращения шпинделя 5.400 об/мин, среднее энергопотребление до 2,1 Вт, скорость передачи данных до 140 Мбайт/с, гарантия два года. См. подробные спецификации.

Внимание: возможно, более выгодным вариантом станет покупка внешнего Seagate Basic с данным накопителем (см. ниже).

Купить Seagate Barracuda ST5000LM000 за 12.000

Внешние накопители

Внешний накопитель можно легко сделать самому, достаточно купить бокс для 2,5" или 3,5" жесткого диска с нужным интерфейсом, после чего установить HDD самостоятельно. Сегодня наиболее распространены боксы с подключением USB, причем поддерживаются разные стандарты: USB 3.2 Gen1 (5 Гбит/с), USB 3.2 Gen2 (10 Гбит/с) или USB 3.2 Gen2x2 (20 Гбит/с). Но учтите, что на практике скорость будет упираться в производительность HDD, поэтому даже USB 3.2 Gen1 более чем достаточно, поскольку 5 Гбит/с это на практике около 500 Мбайт/с, а жесткий диск намного медленнее.

Как правило, боксы для 2,5" жестких дисков не требуют дополнительного питания, но для вариантов под 3,5" HDD оно необходимо. Максимальная емкость 2,5" HDD составляет 5 Тбайт, поэтому более емкие модели опираются на 3,5" HDD.

3.500 и 1 Тбайт - Seagate Backup Plus Slim Portable Drive

Внешний HDD Seagate Backup Plus Slim Portable Drive с подключением USB 3.2 Gen1 и емкостью 1 Тбайт имеет компактные габариты 114,8 x 78 x 11,7 мм и вес 126 г. Гарантия составляет два года. Внутри, по неофициальной информации, используется Seagate ST1000LM035, приведенный выше. Хороший вариант для переносного накопителя, но при небольшой доплате выгоднее взять емкость 2 Тбайт. См. подробные спецификации.

Внимание: накопители Backup Plus скоро исчезнут из розницы, их заменит линейка Seagate One Touch HDD. Так что с покупкой по выгодной цене стоит поторопиться.

Купить Seagate Backup Plus Slim Portable Drive 1 TB за 3.500

4.800 и 2 Тбайт - Seagate Backup Plus Slim Portable Drive

В емкости 2 Тбайт самой выгодной покупкой оказывается та же линейка Seagate Backup Plus Slim Portable Drive с габаритами 114,8 x 78 x 11,7 мм, весом 126 г и подключением USB 3.2 Gen1. Гарантия два года, внутри (неофициально) используется Seagate ST2000LM007, рассмотренный выше. Цена 1 Тбайт составляет 2.400 . См. подробные спецификации.

Внимание: накопители Backup Plus скоро исчезнут из розницы, их заменит линейка Seagate One Touch HDD. Так что с покупкой по выгодной цене стоит поторопиться.

Купить Seagate Backup Plus Slim Portable Drive 2 TB за 4.800

7.000 и 4 Тбайт - Seagate Backup Plus Portable Drive

С емкостью 3 Тбайт выгодных вариантов нет, чего нельзя сказать о 4 Тбайт. Линейка Seagate Backup Plus Portable Drive с подключением USB 3.2 Gen1 использует 2,5" HDD Seagate с толщиной 15 мм. Причем покупать внешний накопитель дешевле, чем 2,5" HDD отдельно. Цена 1 Тбайт всего 1.750 . Корпус довольно компактный 114,5 x 78 x 20,5 мм, вес 247 г. По неофициальной информации, внутри установлен ST4000LM024. Гарантия составляет 2 года. См. подробные спецификации.

Внимание: накопители Backup Plus скоро исчезнут из розницы, их заменит линейка Seagate One Touch HDD. Так что с покупкой по выгодной цене стоит поторопиться.

Купить Seagate Backup Plus Portable Drive 4 TB за 7.000

8.000 и 5 Тбайт Seagate Basic

Еще один очень любопытный накопитель в линейке Seagate Basic на 5 Тбайт. Габариты 117 x 80 x 20 мм немного больше Backup Plus Portable, как и вес 270 г, но не принципиально. Подключение тоже осуществляется через USB 3.2 Gen1, гарантия всего 1 год. Цена в расчете на Тбайт приятно радует всего 1.600 . Внутри, по неофициальной информации, установлен ST5000LM000. См. подробные спецификации.

Купить Seagate Basic 5 TB за 8.000

10.000 и 6 Тбайт - Seagate Backup Plus Hub

С емкостью больше 5 Тбайт уже приходится переходить на внешние боксы в формате 3,5". И здесь выгодным предложением является Seagate Backup Plus Hub 6 TB STEL6000200 с ценой 1 Тбайт всего 1.667 . Подключение все то же USB 3.2 Gen1, габариты 41 x 198,1 x 118 мм, вес 1,06 кг, в качестве бонуса встроен аккумулятор и два порта USB для зарядки или подключения устройств (по сути, USB-концентратор). Внутри, по неофициальной информации, используется HDD Barracuda ST6000DM003. Гарантия составляет 2 года. Необходимо дополнительное питание.

См. подробные спецификации.

Купить Seagate Backup Plus Hub 6 TB за 10.000

11.700 и 8 Тбайт - Seagate Expansion Desktop Drive

В емкости 8 Тбайт мы нашли более выгодную линейку Seagate Expansion Desktop Drive, которая в варианте STEB8000402 дает стоимость 1 Тбайт всего 1.470 . Габариты составляют 176 x 120,6 x 36,6 мм, вес 950 г. Подключение USB 3.2 Gen1. По неофициальной информации внутри установлен ST8000DM004. Гарантия составляет 2 года. Необходимо дополнительное питание. См. подробные спецификации.

Купить Seagate Expansion Desktop Drive 8 TB за 11.700

17.400 и 12 Тбайт - Seagate Backup Plus Hub

С емкостью 10 Тбайт мы не обнаружили выгодных предложений, поэтому сразу же переходим к варианту на 12 Тбайт - Seagate Backup Plus Hub STEL12000400. Цена терабайта стала еще более привлекательной 1.450 . Подключение все то же USB 3.2 Gen1, габариты 41 x 198,1 x 118 мм, вес 1,06 кг, в качестве бонуса встроен аккумулятор и два порта USB для зарядки или подключения устройств (по сути, USB-концентратор). Гарантия составляет 2 года. Необходимо дополнительное питание. См. подробные спецификации.

Купить Seagate Backup Plus Hub 12 TB за 17.400

19.200 и 14 Тбайт - Seagate Expansion Desktop Drive

С увеличение емкости еще на 2 Тбайт до 14 Тбайт более выгодной вновь становится линейка Seagate Expansion Desktop Drive, а именно накопитель STEB14000400. Мы получаем цену 1 Тбайт всего 1.371 . Габариты составляют 176 x 120,6 x 36,6 мм, вес 950 г. Гарантия составляет 2 года. Необходимо дополнительное питание. См. подробные спецификации.

Купить Seagate Expansion Desktop Drive за 19.200

25.500 и 16 Тбайт - Seagate Expansion Desktop Drive

Еще 2 Тбайт емкости дали максимальный вариант среди внешних HDD - накопитель Seagate Expansion Desktop Drive STEB16000400 на 16 Тбайт. Однако цена 1 Тбайт повысилась до 1.600 . Так что брать накопитель на 16 Тбайт имеет смысл только в том случае, если емкости 14 Тбайт будет недостаточно. Габариты составляют 176 x 120,6 x 36,6 мм, вес 950 г. Гарантия 2 года. Необходимо дополнительное питание. См. подробные спецификации.

Купить Seagate Expansion Desktop Drive за 25.500

Какой накопитель выбрать?

Мы проанализировали рынок на состояние марта 2021, после чего привели рекомендации жестких дисков в разных ценовых категориях. Выводы получились любопытными.

Среди обычных HDD 3,5" формата лидером до емкости 8 Тбайт включительно была линейка Barracuda. Младшие HDD работают со скоростью вращения шпинделя 7.200 об/мин, но в емкости 4-8 Тбайт она составляет уже 5.400 об/мин. Что вполне логично: младшие HDD могут использоваться и как системные в самых бюджетных ПК, где не получается докупить SSD. С емкости 4 Тбайт ценовой уровень уже подразумевает, что у пользователя есть средства на системный SSD. Поэтому HDD емкостью от 4 Тбайт будут работать не как системные, а для хранения данных. И здесь высокие обороты шпинделя не так важны.

В вариантах емкости 12-18 Тбайт самыми выгодными HDD неожиданно оказались серверные Exos. Здесь главный бонус гарантия 5 лет и сертифицированная нагрузка 24/7. Диски хорошо подойдут для NAS, а также и для домашних ПК, но уровень шума у них может быть сравнительно высоким. К бонусам можно отнести гелиевое наполнение, которое приводит к низкому энергопотреблению, несмотря на 7.200 об/мин.

В сегменте 2,5" жестких дисков мы привели экономичные варианты на 1 и 2 Тбайт для ноутбуков, а также на 4 и 5 Тбайт для внешних боксов. Но у последних следует учитывать высоту 15 мм, ограничивающую совместимость.

Мы надеемся, что наше руководство поможет выбрать лучший жесткий диск за свои деньги.

Сегодня на российском рынке появилось много литиевых аккумуляторов от различных производителей и поставщиков, как в виде отдельных ячеек, так и в сборках. Хотелось бы все таки разобраться, что же все таки влияет на цену литий-ионного аккумулятора?

Стоимость аккумуляторной батареи является жизненно важным фактором при выборе подходящей батареи для своих целей или проектов.

Итак, каковы факторы, влияющие на цену литий-ионного аккумулятора?

1. Как правило, стоимость литий-ионного аккумулятора зависит от элементов / ячеек, из которых собран данный аккумулятор,

2. BMS (Battery Management System контроллер управления работой литиевого аккумулятора) или систем PCM и PCB (модуля или платы защиты), а также

3. корпуса батареи.

Кроме этого, на конечную стоимость батарей оказывает выбор материала, используемого в качестве перемычек, соединяющих ячейки (медно-луженые, никелевые, алюминиевые и т.д.), вид и пропускная мощность силовых клемм, наличие индикаторов параметров батареи, установка мониторов и других дополнительных элементов, стоимость и установка которых может также повлиять на процессы сборки батарей и влиять на их конечную стоимость.

Сегодня мы подробно остановимся на трех основных факторах, определяющих разницу в цене литий-ионных аккумуляторов.

1. Выбор аккумуляторной батареи по химическому составу ячеек и производителю

1.1 Различные материалы

Во-первых, это химический состав аккумуляторных элементов. В литий-ионных аккумуляторах могут использоваться различные варианты катодных материалов. Катодные материалы в основном и обеспечивают характеристики литиевого аккумулятора. В качестве таких материалов в основном используются сложные оксиды металлов (в основном на основе лития), к примеру, литий-кобальт (LCO), литий-железо-фосфат (LiFePO4), манганат лития (LiMn2O4), тройные материалы, такие как никель-кобальт-алюминий (NCA) и никель-марганец кобальта (NCM или NMC), титанат лития и другие.

Из-за различных материалов, используемых в элементах батареи, характеристики напряжения, факторов безопасности, срока службы, плотности энергии и рабочей температуры также изменятся, что в конечном итоге повлияет на стоимость литий-ионных аккумуляторов.

1.2 Аккумуляторные батареи различных производителей

Цена аккумуляторных элементов зависит от марки. Например, специальные батареи, включая низкотемпературные, высокотемпературные, высокотоковые и фасонные батареи, созданные разными производителями, будут влиять на стоимость батарей из-за различных технологий производства. Некоторые аккумуляторные элементы от мелких производителей могут иметь более низкую цену за счет низкой производительности аккумулятора. Хотя цены на литиевые аккумуляторы от крупных производителей, таких как LG-Chem (Корея), BYD, CATL, CALB, Great Power и т.д, могут быть выше по цене, но при этом ячейки / аккумуляторы имеют высокие стабильные свойства и обеспечивают хорошую и безопасную работу аккумулятора.

2. Выбор защит иBMSв литий-ионной батарее.

Выбор BMS (PCM или PSB) для литий-ионного аккумулятора еще один фактор, влияющий на общую стоимость аккумулятора. Литий-ионные батареи могут вызвать отказ батареи или даже возгорание при неправильной эксплуатации, поэтому BMS (PCM или PSB) необходим для литий-ионных батарей во избежание угроз безопасности. Дизайн BMS состоит из трех основных частей: базовая защита аккумулятора, связь и система управления аккумулятором. Давайте объясним ниже.

2.1 Базовая защита аккумулятора

Чтобы контролировать производительность батареи, каждая литий-ионная батарея имеет базовую защиту, которая защищает элементы от высокого / низкого напряжения, токов во время заряда и разряда. В соответствии с запросами клиентов, к аккумулятору может быть добавлена другая защита, например защита от перегрева, что улучшит надежность, но и увеличит стоимость всей литий-ионной аккумуляторной батареи.

2.2 Связь

Когда требуется контроль и управление батареями, всегда есть коммуникационная сеть. Для этого каждая ячейка содержит интерфейс связи для передачи данных. Протоколы связи можно разделить на I2C, RS485, RS232, CANBUS, HDQ, SMBUS и т. Д. Также имеется простой светодиодный индикатор батареи, который показывает состояние заряда аккумуляторной батареи.

2.3 BMS

BMS относится к системе контроля и управления за работой литиевыми аккумуляторами. В основном обеспечивает интеллектуальное управление и обслуживание каждого элемента / ячейки батареи. Благодаря мониторингу состояния батареи, пользователю предлагаются подробные данные, чтобы помочь предотвратить перезарядку и разрядку батареи и продлить срок ее службы при правильном использовании.

Ключевые функции BMS включают в себя мониторинг параметров батареи в реальном времени, оценку состояния батареи, онлайн-диагностику и раннее предупреждение критичных состояний, контроль заряда, разряда и начального состояния заряда, сбалансированное управление и управление температурой. Чем сложнее BMS, тем она дороже и как следствие дороже сам аккумулятор.

3. Выбор корпусов литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторные элементы / ячейки могут быть заключены в различные корпуса термоусадочную ПВХ пленку, текстолит, пластик или металл. Вариант корпуса и конструкции аккумулятора обычно зависят от конкретных требований устройств с электропитанием от аккумуляторов. Поэтому стоимость аккумуляторной батареи зависит от материала корпуса. В чем разница между этими материалами?

3.1 Термоусадочная ПВХ пленка

Термоусадочная ПВХ пленка обычно используется для небольших литий-ионных аккумуляторных батарей, в которых количество литиевых ячеек небольшое, а общий вес батареи не превышает 2 кг. Однако для таких аккумуляторных блоков весом более 1 кг перед термоусадкой ПВХ необходима установка фиксирующих кронштейнов между элементами аккумулятора и лист стекловолокна по периметру.

3.2 Стеклотекстолит

Корпуса из стеклотекстолита также используются в небольших литиевых аккумуляторах. Такой корпус надежно защищает литиевые ячейки от ударов. Преимущества таких корпусов в том, что можно собрать аккумулятор в прочном корпусе практически любой формы.

3.3 Пластик

Цена литиевого аккумулятора в пластиковом корпусе будет зависеть от сложности конструкции корпуса. Например, если корпус имеет неправильную форму, стоимость пресс-формы в конечном итоге увеличит стоимость аккумуляторной батареи. Кроме того, требования к материалу корпуса (ABS пластик, ПВХ и т.п.), являются причиной разницы в конечной цене аккумулятора.

3.4 Металл

Металлический корпус более прочный и лучше отводит тепло, чем пластиковый корпус, но является более дорогим. Точно так же стоимость во многом зависит от требований к металлическому корпусу. Водонепроницаемый металлический корпус или некоторые специальные металлические корпуса, такие как титановый корпус, будут продаваться по более высокой цене, в то время как обычный металлический аккумуляторный блок может стоить значительно дешевле.

Из-за технической сложности литиевых аккумуляторов, объема поставок и других требований, цены на батареи одной и той же емкости могут сильно отличаться. При выборе поставщика убедитесь, что специалист компании предоставит Вам конкретное предложение по аккумулятору и BMS, чтобы удовлетворить именно Ваши требования к устройству. Сэкономив ваше время на поиск правильного поставщика Вы получите удовольствие от использования высококачественного продукта.