Yenilikler

Sabit Diskler ve SSD'ler

Dijital dünyadaki sabit disklerin ve SSD'lerin sinerjisi.

Çevrim içi bankacılıktan sosyal medya ve yayıncılığa kadar günümüzde insan deneyiminin büyük bir kısmı, iki depolama teknolojisinin (sabit diskler ve katı hal sürücüleri (SSD'ler)) desteklediği dijital altyapıya bağlıdır. Ortalama bir insan için bu teknolojiler, her ne kadar günlük deneyimlerin ardında gizlenmiş gibi görünse de verilerin nasıl depolandığını, erişildiğini ve yönetildiğini şekillendirmektedir. Gelişimlerini ve farklılıklarını anlamak, yalnızca bugünün altyapısını nasıl desteklediklerini değil, aynı zamanda yarının taleplerini nasıl karşılayabileceklerini de ortaya koymaktadır.

Depolama teknolojilerinin gelişimi.

Ana bilgisayarların ve kişisel bilgisayarların ilk günlerinden günümüzün yapay zeka odaklı iş yüklerine kadar, depolama teknolojileri değişen talepleri karşılamak için gelişim göstermiştir. Dijital ihtiyaçlar artarken hem sabit diskler hem de SSD'ler modern altyapıda farklı ve önemli roller oynayacak şekilde gelişmiştir. Bunların gelişimi, dünyanın artan veri gereksinimleri için kapasite, performans, form faktörleri ve sürdürülebilirlik sağlayarak çeşitli uygulamaları ve ortamları desteklemek açısından depolama ortamının sürekli adaptasyonunu yansıtmaktadır.

Hikayeyi okuyun.Hikayeyi kapatın.
hard-drives-and-ssds-row4-1440x900

Sabit diskler ve SSD'ler, onlarca yıldır dünyanın dijital altyapısını desteklemektedir ve birlikte var olmaya devam edecektir.

Değişen talepleri karşılamak için depolama teknolojilerinin nasıl geliştiği yukarıdaki zaman çizelgesinde gösterilmektedir.

1950'lerden 1980'lere kadar, uzunlamasına manyetik kayıt (LMR) kullanan sabit diskler, bir dizi iş ve bilimsel görevi destekleyen, ilk bilgisayarların beyni olan ana bilgisayarları mümkün kılmıştır. 1980'lere gelindiğinde, LMR tabanlı sabit diskler, bilgi işlem kapasitesinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynamaya devam etti. Bu ilk sistemler, veri işlemenin yığın depolamalı ana bilgisayar sunucularında yoğunlaştığı ve tipik olarak çok az depolama alanı olan veya hiç depolama alanı olmayan istemci terminalleri aracılığıyla erişilen merkezi bilişimi temsil ediyordu.

1980'lerde ve 1990'larda, dizüstü bilgisayarlar da dahil olmak üzere kişisel bilgisayarlar, günlük işler için kapasite ve uygun fiyat sağlamak üzere yalnızca sabit disklere güvenerek ana akım haline geldi. Seagate bu dönemde, 5,25 inç form faktöründe ezber bozan 5 MB kapasiteye ulaşmak için LMR kullanarak ilk PC sabit disklerini icat etti. Bu diskler kullanıcıların işletim sistemlerini, uygulamaları ve büyük hacimli dosyaları yerel olarak depolamasına olanak tanıyarak PC pazarının hızla büyümesini sağladı. Bu dönem, bilgisayarların merkezi sistemler yerine yerel uç noktalarda veri işlemeyi mümkün kılmasıyla merkezi olmayan bilgi işleme doğru bir geçişe işaret ediyordu. Sabit diskler 2000'li yıllara kadar ağırlıklı olarak PC depolama ortamı olmaya devam etti ve genişleyen masaüstü ve dizüstü bilgisayar kullanımı için uygun maliyetli bir çözüm sundu.

1990’ların sonunda ve 2000’lerin başında, tüketicinin daha fazla taşınabilir bilgi işlem talebi arttıkça, dizüstü bilgisayarlar gitgide daha popüler hale geldi. Bu dönemde, verileri yarı iletken hücreler içinde elektrik yükleri olarak depolayan bir teknoloji olan NAND flash bellek kullanan SSD'ler ortaya çıktı. Ticari olarak 1987’de piyasaya sürülen ilk yinelemede, verileri tek bir hücre katmanında depolayan 2D NAND kullanıldı. Bu yapı içinde, hücre başına bir bit veri depolamak için tek seviyeli hücre (SLC) flash kullanıldı ve tüketici cihazlarındaki hız ve tepkisellik talebini karşıladı. Dizüstü bilgisayarlar 2000'li yılların başına doğru geliştikçe, öncelikler daha uzun pil ömrüne sahip daha ince tasarımlara doğru kaydı. SSD'ler, verilere doğrudan ve rastgele erişim yoluyla yüksek okuma ve yazma hızları sağlarken güç tüketimini azaltarak bu gelişmeleri kolaylaştırmış ve özellikle işletim sistemi açılış sürelerini hızlandırmak ve uygulama deneyimlerini geliştirmek için etkili hale getirmiştir. SSD'ler ayrıca önemli ölçüde daha ince form faktörleri (örn., mSATA, M.2 ve U.2) sunarak, modern dizüstü bilgisayarların daha ince ve daha hafif tasarımlarına katkıda bulundu. Bu form faktörleri, dizüstü bilgisayarlardaki daha büyük 2,5 inç ve 3,5 inç sabit disklerin yerini alarak daha akıcı cihaz profilleri sağladı.

2000'li yılların ortalarında, veri depolama yeniden dönüşüm geçirdi. 2005 yılında sabit diskler, veri yoğunluğunu önemli ölçüde artıran ve daha düşük maliyetle daha yüksek depolama kapasitelerini mümkün kılan dikey manyetik kayıt (PMR) kullanmaya başladı. Manyetik parçaları tabla üzerinde yatay olarak hizalayan LMR’nin aksine PMR, parçaları dikey olarak konumlandırarak daha sıkı bir paketleme ve daha fazla sağlamlık sunmaktadır. Bu yaklaşım, manyetik bitlerin birbirine çok yakın bir şekilde paketlendiğinde istikrarsız ve veri kaybına eğilimli hale geldiği bir olgu olan süperparamanyetik sınırı ele almıştır. Manyetik bitleri dikey olarak yönlendiren PMR, bu sınırın üstesinden geldi ve çok daha yüksek yoğunluklarda güvenilir veri depolamayı mümkün kıldı. PMR'nin artan veri yoğunluğu, 2010'larda veri merkezlerinde ortaya çıkan yoğun depolama taleplerini desteklemek için gerekli temeli sağladı. Bu gelişme, özellikle hızla artan veri hacimlerini yönetme yükünün büyük bir kısmını üstlenen veri merkezlerinde önemliydi. 

2000'lerin sonundan 2010'lara kadar cep telefonlarının yaygınlaşması; bulut bilişim, artan internet hızları ve 4G bağlantısının yükselişi -ki bu da bulut tabanlı depolamaya olan talebi daha da artıran veri yoğun mobil uygulamaları teşvik etti- muazzam bir toplumsal ve teknolojik değişime yol açtı. Veri işleme ve depolama, yerel cihazlardan, mobil ve IoT cihazları tarafından oluşturulan verilerin yönetilmesi ve depolanması için birincil hub olarak hizmet vermeye başlayan merkezi bulut veri merkezlerine taşındı. Uygulamalar ve veriler buluta taşındıkça büyük ölçekli veri merkezleri önem kazanmaya başladı. Bu geçiş, merkezi depolamanın maliyet verimlilikleri ve yenilik potansiyeli nedeniyle işletme bulutun benimsenmesinin arttığı 2010'larda hızlandı. PMR teknolojisinin mümkün kıldığı artan veri yoğunluğuna sahip sabit sürücülerle desteklenen büyük kapasiteli depolama alanlarının çoğu, artan veri hacimlerini uzaktan yönetmek için merkezi bir havuz haline gelen bulut altyapısına kaymaya başladı. Cep telefonları verileri yerel olarak gömülü NAND flash üzerinde depolarken, ürettikleri içeriğin büyük bir kısmını verimli, büyük ölçekli veri depolamayı destekleyen ve temel olarak sabit diskler üzerine inşa edilen bulut-bölgesel veri merkezlerine yüklüyordu. Benzer şekilde, modern dizüstü bilgisayarlar birincil depolama için yerel sabit diskleri kullanmayı bıraktı. Bunun yerine, verileri bulut tabanlı sistemler aracılığıyla depolamaya ve yedeklemeye başladılar. Bu sistemler, dosya yönetimi ve paylaşımının büyük bir kısmını üstlendi. Bulut altyapısı, büyük ölçekli veri hacimlerini yönetme ihtiyacını ele aldığından dolayı bu değişim, veri yönetiminde bir miktar merkezileşmeye dönüşü temsil ediyordu. 

Bu arada, çok düzeyli hücre (MLC) ve üç düzeyli hücre (TLC) NAND gibi SSD yenilikleri, hızlı veri alımına ihtiyaç duyan kompakt cihazlarda ve işletme ortamlarında kapasite ve performansı artırdı. 2013 yılında piyasaya sürülen 3D NAND, yoğunluğu artırmak ve bit başına maliyeti düşürmek için bellek hücrelerini dikey olarak istifleyerek önemli bir atılım gerçekleştirdi. Bu yenilik, SSD'lerin kapasitelerini daha da genişletmesini ve daha iyi dayanıklılık elde etmesini sağladı. Ayrıca, 2010'ların başında piyasaya sürülen M.2 SSD'ler, geleneksel SATA SSD'lere kıyasla daha esnek ve daha az yer kaplayan bir tasarım sunarak, dizüstü bilgisayar kalınlığının ve ağırlığının daha da azaltılmasına katkıda bulundu. Aynı dönemde sabit diskler, 2013’te tanıtılan ve depolama yoğunluğu en üst düzeye çıkarmak için üst üste binen veri izlerinden zona oluşturan PMR’ye dayalı bir biçimlendirme yaklaşımı olan bindirmeli manyetik kayıt (SMR) ile kapasitelerini daha da ileriye taşıdı. 

2024’te PMR fiziksel sınırlarına ulaşmıştı; verileri dengesiz hale getirmeden manyetik bitleri birbirine daha yakın paketleyerek alan yoğunluğunu artık artıramıyordu. Isı destekli manyetik kayıt (HAMR), tanecikler küçülüp daha yoğun bir şekilde paketlense bile sabit kalmasını sağlayan yeni bir tür manyetik medya kullanarak bu sorunun üstesinden geldi. Bu, disk yüzeyinin küçük bir lazerle kısa süreliğine ısıtılmasıyla elde edilir ve kayıt başlığının veri bitlerini daha yüksek yoğunluklarda yazmasına olanak tanır. Teknolojideki bu ilerleme, depolama sektöründe sismik bir değişimi temsil ederek plaka başına 5 TB veya sabit disk başına 50 TB bit yoğunluklarını mümkün kıldı.

Bugün, en gelişmiş sabit diskler, eşsiz alan yoğunluğu kazanımları için HAMR’yi dağıtmak için Seagate Mozaic 3+™ teknoloji platformunu kullanırken, SSD’ler dört seviyeli hücre (QLC) NAND’den yararlanır. Bu gelişmeler, her teknolojiyi farklı rollere yönlendirmiştir. Sabit diskler, diğer iş yüklerinin yanı sıra yapay zeka modellerinin eğitimini sağlamak için büyük hacimli verileri ekonomik bir şekilde depolayıp korudukları devasa bulut, edge ve işletme veri merkezlerinin merkezindedir. SSD'ler, bu veri merkezlerindeki çok yüksek performans uygulamalarda kritik öneme sahiptir ve tüketici cihazları için hayati öneme sahip yerel depolama sunar.

Bu ortamlar depolama ortamını yönlendirmeye devam ediyor.

Teknolojik farklılıkları anlamak.

Sabit disklerin ve SSD'lerin her biri, veri okuma ve yazma konusundaki temel olarak farklı teknolojik yaklaşımları nedeniyle depolama kullanım durumlarında benzersiz bir rol oynar.

hard-drives-and-ssds-row9-1440x1080
Hikayeyi okuyun.Hikayeyi kapatın.

SSD’ler, verilerin yarı iletken hücrelerde elektrik yükleri olarak depolandığı NAND flash bellek üzerine inşa edilmiştir. Araştırma, geliştirme ve üretimdeki ilerlemeler, hücre boyutlarını küçülterek ve dikey katmanlar ekleyerek bit yoğunluklarını artırdı. SSD'ler, hızlı erişim ve düşük gecikme süresi gerektiren uygulamalar için ideal olan ışık hızında performans sunar.

Ancak SSD'lerin bazı avantajları vardır. Veriler, zamanla NAND hücrelerini aşındıran program silme döngüleri kullanılarak yazılır ve yeniden yazılır. Bu kademeli bozulma, özellikle yazma ağırlıklı ortamlarda SSD dayanıklılığını etkiler. Aşınma dengeleme ve aşırı tedarik gibi teknikler SSD'nin ömrünü uzatmak için geliştirilmiştir, ancak bu önlemler verimlilik kayıplarına neden olabilir.

Sabit diskler, verileri depolamak ve almak için karmaşık makine mühendisliğine dayanır. Her disk merkezinde, manyetik bir malzemeyle kaplanmış, hızla dönen tablalar bulunur. Bu tablalar yüksek hızlarda dönerek verilerin verimli bir şekilde yazılmasını ve okunmasını sağlar. Veriler, hareketli bir çalıştırıcı koluna bağlı olan manyetik kafalar kullanılarak tabla yüzeylerine kaydedilir. Bu kol, nano ölçekli hassasiyetle hareket ederek, kafaları tablalar üzerindeki belirli izlere veri yazma ve okuyacak şekilde konumlandırır.

Elektrik yüklerine dayanan SSD'lerin aksine sabit diskler, uzun süreli dayanıklılık sağlamak için tekrarlanan yazmalarda bozulmayan manyetik kayıt kullanır. Hareketli parçalar bir miktar fiziksel gecikmeye neden olur, ancak tasarım son derece güvenilirdir. Manyetik kayıt, NAND hücrelerinde görülen aşınma sorunları olmadan da verileri saklar. Bu da sabit disklerin hız yerine kapasiteye öncelik veren büyük ölçekli veri depolama için çok uygun olmasını sağlar.

Birlikte çalışma.

Bu farklılıklar göz önüne alındığında, modern veri merkezlerinin her iki teknolojiyi de sıklıkla kullanması şaşırtıcı değildir. SSD'ler, hızlı ve rastgele erişim gerektiren görevleri yerine getirirken, sabit diskler büyük miktarda veriyi karşılanabilir bir şekilde depolar. Bunlar, günümüzün veri odaklı dünyasının farklı ihtiyaçlarını karşılayan uyumlu bir ikili oluşturur.  

Çoğu veri merkezi, her iki teknolojiyi de güçlü yanlarıyla birlikte kullanır. SSD'ler, sabit disklerden daha maliyetli olmakla birlikte, yüksek talep gören belirli kullanım durumları için gerekli olan düşük gecikmeli performansı sunar. Yüksek frekanslı ticaret, gerçek zamanlı analiz ve içerik akışı gibi hızlı yanıt süreleri gerektiren uygulamalar için tercih edilen seçenek olabilirler.

Buna karşılık, sabit diskler, bulut bilgi işlemin eksabaytlardaki hızlı büyümesiyle desteklenen büyük ölçekli veri depolamada üstündür. Dünyanın en büyük veri merkezlerindeki sabit diskler, eşsiz maliyet verimliliği, ölçeklenebilirlik ve sürdürülebilirliği nedeniyle verilerin yaklaşık %90'ını depolar. Seagate'in alan yoğunluğundaki yenilikleri, sabit disklere, satın alma maliyetlerini ve toplam sahip olma maliyetini (TCO) yönetmeye odaklanmış kuruluşlar için çok önemli olan, TB başına 6:1 maliyet avantajı sağlamıştır.

Veri merkezleri, performans açısından kritik uygulamalar için SSD'lerden ve büyük hacimli ve daha az zaman duyarlı veriler için sabit disklerden yararlanarak, hem maliyet hem de performans için etkili bir şekilde optimize edebilir. Bu kombinasyon, esnek ve ekonomik bir çözüm sunar.

İşletme sermaye giderlerinin depolama endüstrisinin sermaye giderleriyle buluştuğu nokta.

İşletme verilerin büyük çoğunluğu, analiz, dosya hizmetleri, yedekleme ve nesne depolama gibi hız yerine kapasiteye öncelik veren genel amaçlı iş yükleriyle ilişkilendirilir. TB başına maliyet avantajı ve dayanıklılıklarıyla sabit diskler, bu iş yükleri için idealdir. Finans ve bilim simülasyonları, gerçek zamanlı grafik işleme ve işlemsel veritabanları gibi hızlı veri erişimi ve düşük gecikme gerektiren kullanım senaryoları, çok daha küçük bir işletme verisi oranına ihtiyaç duyar. Flash, bu daha özel, yüksek performans senaryolarda üstünlük sağlar. Büyük ölçekli dağıtımlar için toplam sahip olma maliyetini optimize etmek, doğru depolama medya belirli iş yükü gereksinimleriyle uyumlu hale getirmeye bağlıdır.

Bulut sağlayıcıları ve işletmeler için sermaye giderlerini kontrol etmek, ölçeklendirme sırasında sürekli bir önceliktir. Sabit diskler, SSD'lere kıyasla önemli ölçüde daha düşük satın alma maliyetleriyle uygun maliyetli bir çözüm sunar. Bu nedenle, kapasitenin birincil ihtiyaç olduğu büyük ölçekli kurulumlar için idealdir. Sabit diskler ayrıca daha iyi bir toplam sahip olma maliyeti de sunar, çünkü TB başına maliyet avantajı, kuruluşların kapasitelerini karşılanabilir bir şekilde genişletmelerini ve uzun vadeli işletme masraflarını en aza indirmelerini sağlar. Toplam sahip olma maliyeti avantajlarının yanı sıra, sabit disk endüstrisinin NAND üretiminden dokuz kat daha verimli olan benzersiz üretim verimliliği, NAND endüstrisinin ihtiyaç duyduğu sermaye yatırımının çok küçük bir yüzdesiyle çok daha fazla eksabayt üretmesini sağlar. Bu verimlilik, veri merkezlerinin büyük depolama taleplerini karşılanabilir ve güvenilir bir şekilde karşılamasına yardımcı olarak bulut, edge ve işletme veri merkezlerinin süregelen büyümesini desteklemede kritik öneme sahiptir. Sonuç olarak, sabit diskler, veri merkezlerinin altyapılarının ölçeğinden veya sürdürülebilirliğinden ödün vermeksizin Sermaye Gideri bütçelerini optimize etmelerini sağlar. Sabit diskler, SSD'lerle ilişkili fahiş maliyetler olmadan ölçeklenebilir yığın depolama sunabildiğinden, bu avantaj özellikle büyümeyi bütçe kısıtlamalarıyla dengelemesi gereken işletmeler için önemlidir.

Bu sermaye gideri verimliliği, daha tutarlı bir tedarik zinciri sağlar. Üreticiler, kurulu üretim hatlarından ve ölçek ekonomilerinden yararlanarak, daha düşük maliyetlerle daha büyük hacimli sabit diskler üretebilir ve veri merkezlerinin veri artışıyla başa çıkmak için ihtiyaç duyduğu devasa kapasiteyi sağlayabilir. Bu ölçeklenebilirlik, maliyetleri yönetirken depolama alanını genişletmesi ve sabit diskleri hem acil hem de uzun vadeli veri stratejilerinin merkezi haline getirmesi gereken işletmeler için kritik öneme sahiptir.

Veri merkezleri küresel gücün önemli bir kısmını tükettiğinden ve karbon emisyonlarına katkıda bulunduğundan, sürdürülebilirlik de önemli bir rol oynar. Sabit diskler, terabayt başına SSD'lere göre %75 daha az çalışma gücü kullanarak ve onda biri oranında karbon üreterek bu etkilerin azaltılmasına yardımcı olur. Daha düşük güç tüketimi doğrudan operasyonel giderleri ve çevresel etkiyi azaltırken, daha düşük somutlaştırılmış karbon da uzun vadeli sürdürülebilirlik hedefleriyle uyumludur.

Sabit disklerin ve SSD'lerin rollerinin karşılaştırılması.

Sabit diskler ve SSD'ler, büyük bulut veri merkezlerinden kompakt kişisel cihazlara kadar farklı depolama ortamlarına benzersiz güçler katmaya devam ediyor. Zıt teknolojileri ise kapasite, performans ve dayanıklılığı nasıl ele aldıklarını şekillendirerek onları belirli kullanım durumları ve uygulamalar için daha uygun hale getiriyor. Aşağıdaki tabloda, her bir teknolojinin nasıl ve nerede üstün olduğunu gösteren bu temel özellikler vurgulanmıştır.

Birlikte çalışan iki depolama teknolojisi.

  Sabit Diskler
SSD'ler
Kayıt Teknolojisi
Verileri, dönen disklere manyetik olarak yazar
Verileri elektronik olarak devre kartlarındaki bellek hücrelerine yazar
Birincil Kullanım Durumu Büyük ölçekli bulut ve edge veri merkezleri Edge veri merkezleri ve uç nokta/istemci cihazları (PC'ler, dizüstü bilgisayarlar, tabletler, telefonlar dahil)
Birincil iş yükleri Analizler, dosya hizmetleri, nesne depolama

Belge yönetimi, web barındırma, yapay zeka tutma, ikincil depolama, aktif arşiv, yedekleme ve veri koruma
E-ticaret, VDI, oyun, CRM/ERP/CMS, veritabanı, AI/ML eğitimi, gerçek zamanlı grafik oluşturma, finans ve bilim simülasyonları [edge/uç nokta kullanım durumları ekleyin]
Kullanım durumu veri aktarımı gereksinimi
Nominal-Zaman Gerçek ve Ultra Gerçek Zaman
Depolama ortamı
Bulut
(büyük veri merkezi)
Edge
(küçük işletme)
Uç nokta
(PC/Dizüstü Bilgisayar, tablet, telefon)
Bulut
(büyük veri merkezi)
Edge
(küçük işletme)
Uç nokta
(PC/Dizüstü Bilgisayar, tablet, telefon)
Ölçek Eksabayt
Petabayt-Terabayt
Terabayt
>500 TB Petabayt
50-500 TB Terabayt
2-50 TB Terabayt
Örnek kullanım durumları S3 Depolama, Analizler, Veri Koruma Dosya Hizmetleri, Etkin Arşiv, Veri Koruma Yedekleme E-ticaret, finans ve bilim simülasyonları Veritabanı, gerçek zamanlı grafik işleme Oyun
Yığın Depolama +++
+/-
---
+/-
+/-
+++
Toplam Sahip Olma Maliyeti
+++
+++
+/-
---
+/- +++
Ölçeklendirilebilirlik
+++
+++
---  ---
+/-
+++
Performans
+++
+/-
---
+++
+++
+++
Veri Dayanıklılığı ve Sağlamlığı
+++
+++
Geçerli Değil
---
+/-
+++
Sürdürülebilirlik (Yaşam Döngüsü Etkisi)
+++
+++
+++
---
---
---
Güç Tüketimi
+++
+/-
---
---
+/-
+++
$/TB
+++
+++
---
---
-/+
+++
  1. +++ = tercih edilen ürün seçimi

    +/- = kullanım durumuna ve kapasiteye bağlı ürün seçimi

    --- = tercih edilen bir ürün seçimi veya kullanım durumu değil

    Performans = birleşik okuma/yazma ve IOPS. 
    *IDC Worldwide Global StorageSphere Forecast 2024-2028’in Seagate analizi; Haziran 2024, IDC #US52312824.

Birlikte çalışan iki depolama teknolojisi.

Sabit sürücüler ve katı hal sürücüleri, veri okuma ve yazma konusunda temelde farklı yaklaşımlara sahip temel depolama teknolojileridir. SSD'ler yüksek hızlı, düşük gecikmeli performans sunarak hızlı veri erişimi ve hızlı işleme gerektiren uygulamalar için idealdir. Maliyet verimliliği, yüksek alan yoğunluğu ve sürdürülebilirliği bir araya getiren sabit sürücüler, işletmelerin hem mevcut veri ihtiyaçlarını hem de gelecekteki büyümeyi sürdürülebilir bir şekilde karşılamasına olanak tanıyarak SSD'lerin aynı seviyelere ölçeklendirildiğinde elde edemeyeceği bir denge sağlar.