Жесткие диски или твердотельные накопители? Разрушаем легенды!

Твердотельные накопители появились именно как ответ на новые запросы и реалии. Флэш-память (SSD) надежна, позволяет гибко планировать системы хранения даже для небольших мощностей, имеет высокую производительность при доступе к информации, предоставляет достаточную гибкость в компоновке дискового пространства (что особенно важно для компактных устройств) и расходует меньше электроэнергии. Но пока это очень дорогое удовольствие: SSD для создания хранилищ объемом более 100 Гбайт все еще в разы дороже, чем жесткие диски (HDD).

В связи с использованием SDD в планшетах, смартфонах, легких и компактных ноутбуках на рынке формируются новые «мифы и легенды» о закате эры HDD и о перспективах обеих технологий. Мы внимательно присмотрелись к двум типам памяти и собираемся разрушить несколько мифов.

Миф № 1: Жесткие диски — прошлый век. Рано или поздно их сменят твердотельные накопители

Принцип работы HDD (магнитная запись на диски) изобретен более полувека назад. Но и флэш-памяти уже около 30-ти лет. Сегодня они чаще дополняют друг друга, чем конкурируют. Ведь HDD не заменили ленточные накопители, так и HDD-технология в обозримом будущем сохранит звание основного способа хранения информации, оптимального по стоимости и производительности для больших объемов данных. Флэш-память в ближайшие годы будет использоваться в основном для хранения небольших объемов на мобильных устройствах или обеспечения максимальной производительности приложений.

Но сможет ли флэш-память стать самым популярным способом хранения данных, объем которых постоянно растет? Взглянем на экономическую сторону вопроса. Общая емкость произведенных в 2011 г. HDD — около 350 эксабайт (350 млрд гигабайт), а общий годовой оборот индустрии — 33 млрд долл. Стоимость производства эквивалентного количества SSD-памяти составила бы более 250 млрд долл. и потребовала бы более чем в 10 раз больше производственных мощностей, чем доступны сегодня.

Таким образом, SSD не столько заменяет HDD, сколько дает возможность создавать новые устройства и приложения, что увеличивает спрос на хранение цифровых данных на HDD, экономически более эффективных. Спрос на HDD-емкости стабильно растет, темпы роста рынка превышают 40%.

Контент для мобильных устройств

Флэш-память — один из важных факторов развития рынка планшетов и смартфонов, что влечет за собой рост сегмента мобильных приложений и увеличение объема информации, потребляемой через мобильные устройства. Вследствие этого растет общий спрос на системы хранения больших объемов данных. По сведениям IDC, рост потребления контента опережает рост доступных систем хранения данных, что ведет к реструктуризации IT-систем, частичному переходу к облачному хранению и другим изменениям.

Синхронизация данных между несколькими устройствами

Необходимость беспроводной синхронизации многочисленных устройств и беспроводного доступа к информации стимулирует спрос на хранение данных в кэше на HDD собственного централизованного дата-центра или в облачных хранилищах. Чтобы обеспечить надежное, бесперебойное хранение, в т. ч. при пиковой нагрузке, информация в облаке копируется и ее «дубликаты» хранятся в нескольких местах. Поэтому каждый байт, хранящийся на флэш-памяти мобильного устройства, вероятнее всего имеет несколько «копий» на HDD, входящих в состав облачного хранилища.

Дисковый накопитель Ultrastar C10K1200

Тонкие и легкие ноутбуки

В последние годы бурно развивался сегмент тонких, легких и мощных ультрабуков. Одно из их достоинств — способность мгновенно включаться или выходить из спящего режима. Это не достигнуть, если в качестве памяти используется только HDD. Скорее всего, в ультрабуках будут и SSD (32 Гбайт), и HDD (500 Гбайт).
 

Mиф № 2: Цены на SSD будут снижаться быстрее, чем на HDD, и первые станут дешевле вторых

Долгосрочные показатели рынка демонстрируют, что в среднем стоимость обеих технологий снижается приблизительно равными темпами. Кривые на ценовом графике будут более-менее параллельны и не пересекутся.

История цен на флеш-память типа NAND   знает большие колебания прибыльности из-за дисбаланса спроса и предложения. Цены на HDD всегда были стабильнее. Эта более «неприхотливая» с точки зрения использования и инвестиций технология позволяет наращивать объем систем хранения данных постепенно, а значит, гибче реагировать на ситуацию, чем при использовании флэш-памяти.

Сложно сравнить динамику цен на HDD и SSD в кратком периоде. Когда SDD дешевеют, производители не могут инвестировать в расширение производства, и рост спроса при недостаточном предложении приводит к росту цен на SSD. Обычно компании начинают вкладываться в создание новых мощностей, когда прибыльность достигает 40%. Когда начинается выпуск продукции, растет предложение, и маржа снова падает. В силу этого циклический баланс между стоимостью производства, рыночными ценами и наличием производственных мощностей приведет к тому, что цены на флэш-память в долгосрочной перспективе будут соответствовать снижению затрат на производство чипов памяти.

Несколько лет назад расходы на NAND SSD снижались более чем на 60% в год из-за внедрения оптимизировавших производство инноваций (переход на 300-мм пластины, передовые литографические технологии). Но вряд ли столько же технологических скачков одновременно произойдет в ближайшем будущем — индустрия находится на этапе эволюционного развития. А производители флэш-памяти сталкиваются с новыми вызовами: 1) технология литографии на пределе своих возможностей; 2) высокое электрическое напряжение для записи и стирания; 3) поддержание адекватного количества циклов записи данных.

Накопитель HGST Ultrastar SSD

В ближайшие годы сокращение затрат за счет повышения эффективности пластин и снижения производственных затрат замедлится примерно до 25% в год. Индустрия ищет новые технологии в производстве SSD, такие как трехмерная укладка NAND флэш-ячеек. Это позволит снижать цены на SSD, но не такими темпами, как 5 лет назад.

Стоимость HDD памяти снижается медленно, но верно, а ее емкость в ближайшие 10 лет может увеличиться в несколько раз. А цена хранения байта в случае HDD большой емкости для облачных систем будет сокращаться примерно на 25% ежегодно. Такие темпы сравнимы с прогнозируемым падением цен на флэш-память.
 

Миф № 3: Центры хранения данных откажутся от HDD и перейдут на SSD

SSD корпоративного класса работают гораздо быстрее HDD: для случайных операций чтения/записи скорость бываетт до 100 раз выше. Но и стоимость бита упримерно в 10 раз больше. При работе с приложениями, требующими максимальной скорости (ключевые показатели: стоимость IOPS   и Ватт/IOPS), SSD оптимальны. Но хранить все данные только на них слишком дорого. Лучшее решение — многоуровневые системы хранения, в которых требующие быстрейшей обработки данные находятся на SSD, а остальные переводятся на HDD. Так соблюдается баланс производительности и стоимости системы.

Увы, все преимущества SSD сейчас реализуются. Если их много в одной системе хранения, возникают проблемы с переключателями, контроллерными микросхемами, ПО и пропускной способностью связующих систем. Множество специалистов пытаются снять эти ограничения.

Использование флэш-памяти в крупных центрах хранения данных пока отстает от прогнозируемого. SSD и HDD будут гармонично там сосуществовать и применяться в зависимости от требований к производительности и стоимости. Но доля данных, хранящихся на SSD, вряд ли превысит 10% от общего объема.

Интеграция двух технологий идет на пользу всему рынку: создаются единые стандарты качества, спецификаций и методов тестирования. Поэтому практически все основные игроки рынка HDD, в т. ч. его лидер HGST, будут активно развивать и производство SSD.

Выводы

Флэш-память и магнитная запись на HDD — дополняющие друг друга технологии. Спрос на хранение данных продолжает расти поразительными темпами: более 40% в год. Внедрение SDD способствовало появлению новой волны спроса на HDD, но спроса на флэш-память не существовало бы без их превалирующего использования. Зачем нам смартфон с SDD, кабы не данные из интернета? А ведь они хранятся где-то на HDD…

Многие упускают из виду, что именно облачные хранилища — самый быстрорастущий сегмент по объему данных . Многочисленные приложения порождают огромный рынок для систем хранения, более чем компенсирующий замедление спроса на память для потребительских устройств. HDD-технология будет развиваться, возникнут более мощные, быстрые и дешевые HDD. Уже достигнут объем в 4 Тбайт, а планка в 10 Тбайт падет в ближайшие годы. Налицо все предпосылки для HDD остаться преобладающим способом хранения онлайн-данных.
 

******
Комментарий Грега Кволека, директора компании HGST по России, странам СНГ и Восточной Европы

На российском рынке систем хранения данных те же тренды, что и на западном. SSD все больше применяются в корпоративных системах и мобильных решениях. Но и рынок традиционных HDD растет: объем продаж — на 5-25%, общая емкость систем — более чем на 40% ежегодно.

Сознательный выбор систем хранения, исходя из специфики данных, — залог успеха для компании, стремящейся оптимизировать дата-центр. Все чаще информацию распределяют на несколько сегментов и используют для хранения оптимальный тип устройств. SSD хороши для быстрой онлайн-обработки данных; высокопроизводительные решения (Enterprise Performance) — для баз данных; серверные высокоемкие диски (Enterprise Capacity) — для очень больших объемов.

Многие крупнейшие представители российского рынка корпоративных систем хранения (банки, Yandex, Mail.ru, VKontakte) уже используют разумный подход к хранению и управлению данными. Их и зарубежный опыт доказывает его эффективность. Как и во всем мире, в России технология SSD набирает обороты, однако новости о смерти жестких дисков сильно преувеличены!