W miarę jak przedsiębiorstwa i centra danych starają się nadążyć za nieustającym wzrostem ilości danych, napotykają krytyczne wyzwanie: zaspokojenie potrzeb zarówno w zakresie skalowalności, jak i wydajności. Takie organizacje muszą równoważyć stale rosnące potrzeby w zakresie pamięci masowej z potrzebami wynikającymi z umów o gwarantowanym poziomie usług (service-level agreements, SLA), które wymagają wysokiej przepustowości i niskich opóźnień. Bez rozwiązań, które mogą zaspokoić obie te potrzeby, operacje o znaczeniu krytycznym zawodzą, a nieefektywność wpływa na infrastrukturę IT, zwiększając koszty i obniżając produktywność.
W centrum tego wyzwania znajduje się sytuacja, którą często określa się mianem „przeciągania liny w zakresie szybkości transferu danych”. Wynika ona z konieczności, aby przechowywać więcej danych niż kiedykolwiek wcześniej, zapewniając jednocześnie szybki i niezawodny dostęp do nich. Dyski twarde, jako podstawa globalnych systemów danych, odgrywają kluczową rolę w zapewnianiu tej równowagi. Konieczne jest znalezienie równowagi w coraz bardziej spolaryzowanej sytuacji, w której pojemność i szybkość mogą wydawać się wzajemnie wykluczające.
Josiah Wernow, główny inżynier w Seagate, precyzyjnie określa to wyzwanie: „Nie chodzi tylko o przechowywanie większej ilości danych, ale też o ich odzyskiwanie na czas. To właśnie jest naszym zadaniem – zachowanie równowagi pomiędzy pojemnością i szybkością”. Dla firmy Seagate oznacza to przesuwanie granic inżynierii i definiowanie na nowo oczekiwań w zakresie tego, co mogą osiągnąć dyski twarde.
Wzajemne oddziaływanie pojemności i szybkości.
Dyski twarde są tradycyjnie postrzegane jako elementy robocze systemów pamięci masowej – są one niezawodne, niedrogie i oferują ogromną pojemność. Jednak sama pojemność nie wystarczy. Dostawcy chmury, klienci korporacyjni oraz aplikacje wykorzystujące sztuczną inteligencję wymagają dysków, które nie tylko przechowują ogromne ilości danych, lecz także mogą je odzyskiwać z błyskawiczną szybkością. Bez tej wydajności realizacja operacji o znaczeniu krytycznym może zakończyć się niepowodzeniem.
Ta rozbieżność jest szczególnie widoczna w środowiskach chmury. Dostawcy muszą zrównoważyć skalowalność z umowami o poziomie usług, które wymagają wysokiej przepustowość i niskich opóźnień. Jak wyjaśnia Wernow: „Jeśli dysk nie nadąża za zapotrzebowaniem na dostęp, jego pojemność zostaje ograniczona. Dysk jest dostępny, ale nie nadaje się do wykorzystania w wymaganej skali”. Taka uwięziona pojemność stanowi krytyczny element nieefektywności, który może kaskadowo rozprzestrzeniać się w infrastrukturze IT, zwiększając koszty i obniżając produktywność.
Nowa definicja szybkości i pojemności.
Firma Seagate od dawna przoduje w dziedzinie innowacji w zakresie pamięci masowych, a jej odpowiedź na wyzwanie związane z pojemnością i szybkością ma swoje korzenie w inżynieryjnej precyzji. Jednym z naszych ostatnich osiągnięć jest technologia podwójnego serwomechanizmu. System skutecznie dzieli obciążenie związane z pobieraniem danych pomiędzy dwa niezależne ramiona dysku, podwajając przepustowość w porównaniu z tradycyjnymi dyskami z pojedynczym siłownikiem. W przypadku dużych środowisk, takich jak centra danych, może to oznaczać różnicę pomiędzy osiąganiem celów w zakresie wydajności a brakiem wydajności przy dużym zapotrzebowaniu.
Poza rozwiązaniami mechanicznymi kluczową rolę odgrywa platforma Mozaic firmy Seagate wyposażona w technologię zapisu magnetycznego wspomaganego termicznie (Heat-Assisted Magnetic Recording, HAMR). HAMR wykorzystuje kontrolowane nagrzewanie laserowe, aby umożliwić zapis danych na znacznie węższych ścieżkach, zwiększając gęstość powierzchniową do niespotykanego wcześniej poziomu. Wąskie ścieżki tradycyjnie stanowią wyzwanie dla szybkości odczytu/zapisu, ale platformy Mozaic firmy Seagate będą nadal zapewniać wydajność wraz ze zmianą skali pojemności w przyszłości. Wymaganie w zakresie wysokiego współczynnika ścieżek na cal (tracks per inch, TPI) oraz bitów na cal (bits per inch, BPI) wywiera dodatkową presję na podsystem serwomechanizmu, jednak firma Seagate łagodzi to dzięki zaawansowanym trzystopniowym zawieszeniom i technologii adaptacyjnego sprzężenia zwrotnego serwomechanizmu.
Uzupełnieniem tych technologii jest optymalizacja prędkości obrotowej przez firmę Seagate. Wyższa prędkość obrotowa pozwala osiągać większą szybkość transferu danych. Wiąże się to jednak z pewnymi kompromisami, takimi jak zwiększone drgania i zużycie energii. Firma Seagate opracowała rozwiązania, które równoważą te zmienne, zapewniając niezawodność dysków twardych nawet przy wysokich prędkościach obrotowych.
Wprowadzanie innowacji dla klientów i we współpracy z nimi.
Przełomowe osiągnięcia inżynieryjne firmy Seagate wynikają ze współpracy z klientami. Każde centrum danych charakteryzuje się wyjątkowymi potrzebami, począwszy od dużych, nieprzewidywalnych obciążeń roboczych dostawców chmury, aż po wyspecjalizowane potrzeby środowisk badawczych wykorzystujących sztuczną inteligencję. Zrozumienie tych wyzwań ma kluczowe znaczenie przy opracowywaniu rozwiązań, które będą działać w rzeczywistych warunkach.
Firma Seagate blisko współpracowała na przykład z klientami zajmującymi się dostarczaniem chmury i klientami korporacyjnymi w celu opracowania oprogramowania układowego, które dynamicznie dostosowuje parametry odczytu/zapisu dysków twardych klasy korporacyjnej na podstawie zmian obciążeń. Analogicznie, poprzez stałe zwiększanie pojemności na talerz w standardowych obudowach dysków twardych Seagate zapewnia systemom pamięci masowej możliwość maksymalizacji pojemności przy jednoczesnej optymalizacji gęstości zabudowy w szafie rack oraz wydajności energetycznej.
Wernow podkreśla wartość tej pętli przyczynowo-skutkowej: „Najlepsze rozwiązania nie powstają w laboratorium, lecz dzięki zrozumieniu, w jaki sposób technologia jest wykorzystywana w terenie, i iteracji na podstawie tych potrzeb”.
Poszerzanie możliwości w zakresie sztucznej inteligencji, chmury i pamięci masowej klasy korporacyjnej.
Stawka za osiągnięcie równowagi pomiędzy pojemnością i szybkością wykracza daleko poza indywidualne organizacje. Niezawodna pamięć masowa stanowi podstawę globalnego ekosystemu technologicznego. Umożliwia postęp w zakresie sztucznej inteligencji, rozwój usług w chmurze, a także obsługuje aplikacje o znaczeniu krytycznym w takich dziedzinach jak opieka zdrowotna, transport i finanse. Gdy dyski twarde mogą zapewnić zarówno pojemność, jak i szybkość, eliminują wąskie gardła, które w przeciwnym razie mogłyby spowolnić te postępy.
Dobrym przykładem są obciążenia robocze związane z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Szkolenie w zakresie zaawansowanych modeli uczenia maszynowego wymaga dostępu do ogromnych zestawów danych oraz szybkości pobierania, która pozwala nadążyć za wymagającymi intensywnymi obliczeniami. Odpowiadając na wyzwanie związane z przeciąganiem liny w zakresie szybkości transferu danych, Seagate sprawia, że takie innowacje mogą bez przeszkód zapewniać zmianę skali.
Dodatkowe efekty związane z rozwiązaniami pamięci masowej klasy korporacyjnej firmy Seagate przyczyniają się do obniżenia całkowitego kosztu posiadania (total costs of ownership, TCO) w centrach danych. Dzięki dyskom zapewniającym zarówno wysoką gęstość, jak i szybki dostęp organizacje mogą zredukować nadmiarowość i wyeliminować nieefektywność swojej infrastruktury pamięci masowej.
Wizja firmy Seagate dotycząca przyszłości pamięci masowej danych klasy korporacyjnej.
Równoważenie pojemności i szybkości będzie coraz trudniejsze w miarę wzrostu zapotrzebowania na dane. Podejście firmy Seagate do innowacji sprawia, że dyski twarde mogą sprostać tym wymaganiom, podlegając ciągłej ewolucji. Technologie takie jak HAMR i podwójne serwomechanizmy nie są rozwiązaniami końcowymi, lecz podstawowymi elementami pozwalającymi stawić czoło wyzwaniom przyszłości.
Patrząc w przyszłość, Wernow zastanawia się nad szerszymi implikacjami realizowanej przez firmę pracy: „Każde wprowadzane przez nas ulepszenie umożliwia tworzenie czegoś większego – niezależnie od tego, czy będzie to szybsza analityka, inteligentniejsza sztuczna inteligencja czy po prostu lepsze doświadczenie dla ludzi korzystających z technologii każdego dnia”. Dzięki swojej wiedzy inżynieryjnej firma Seagate nie tylko rozwiązuje obecne problemy, lecz także stwarza możliwości, które będzie można wykorzystać w przyszłości.
