密封式电位器

氦气密封式硬盘:提升容量降低TCO
更新时间:2021-10-17

  伴随云计算、社交网络、大数据分析和移动设备引发的数据爆炸,我们硬盘厂商将继续提升硬盘容量的极限,以帮助大型数据中心应对拍字节(PB)级别的爆炸式增长。

  上世纪五十年代首次问世的硬盘,与现代数据中心所使用的相对紧凑的设备相差甚远。它们的尺寸与洗衣机相当,而且只能存储几兆的数据。时至今日,谁能想到一块标准的3.5英寸硬盘能够存储 6 TB的信息?

  尽管如此,即使我们已经迈过了这一重要的里程碑,数据中心容量需求的增长速度仍然快于硬盘行业磁录密度提高的速度。据IDC的数据显示,数据中心的容量需求正以每年40%的速度快速飙升,而2011 至2016年,硬盘磁录密度的增速已降至20%,从而形成了一个巨大的供需差距。而这只是第一项挑战。

  除了要满足日益增长的存储需求之外,IT数据中心管理者还面临另外两大挑战。一是需要降低获取存储容量和服务器的成本,并以最高的效率运营这些系统;二是在不增加IT数据中心预算的情况下完成目标。

  为了取得成功,IT管理者必须部署大量经济高效的存储设施,这些设施经过优化,具备最佳的总体拥有成本(TCO),能够以最低的能耗和冷却成本实现最大的容量和存储密度。不仅如此,TCO的基本指标也发生了改变。TCO不再使用每TB的成本来测算,而是包含一整套指标,如每TB的功耗、单位系统重量的存储容量(TB)和每平方英尺的存储容量(TB)。

  为了降低总体拥有成本,数据中心的IT管理者正在寻求大容量、高能效的存储解决方案,但现实情况却是,目前传统的空气五碟硬盘的容量已经达到极限。

  氦气。与空气硬盘相比,氦气密封式硬盘具备成本、容量和TCO优势,功耗和冷却成本更低,存储密度更高。为什么?因为氦气的密度是空气的七分之一。这种惰性气体作用在旋转的碟片上的振动或干扰更小,这意味着硬盘中的盘片可以做得更薄,排列得更加紧密,从而增加容量。因为现在可以在相同的1英寸高度的硬盘盒内放入多达七个碟片,而不是传统的五个碟片(见图1)。

   降低了湿度变化或污染对硬盘可靠性的影响,从而开辟了此前被列为硬盘禁区的全新运行环境;

   减少了磁盘、盘臂和悬架的振动,从而减少了磁道位置错误(TMR)。

  虽然人们很早就知道充氦硬盘的优势,但一直未能找到将氦气密封在硬盘内并防止其泄露的方法。HGST的氦气技术突破在于产品和工艺设计,能够将氦气经济高效地封装到硬盘盒内,实现批量生产。2003年以来,HGST的研发团队一直在研究氦气问题,并运用空气动力学研究成果成功解决了这些问题,从而让企业能够大幅提升硬盘容量,降低TCO。

  下图2显示了与一块传统的充空气硬盘相比,一块密封充氦硬盘在降低TCO方面的优势。

  当今的“超大型”数据中心拥有上万个服务器,每个服务器中存储着几个PB(甚至几个艾字节)的内容。这些数据中心托管着各种社交、大数据、网络银行和零售应用,而且拥有一个共同的设计理念,即运营支出(OPEX)与资本支出(CAPEX)是同等重要的考虑因素。这些正在改变IT管理者思考存储解决方案的方式。

  存储已不再是一种可互换的通用商品,而是一个可影响运营支出和资本支出的日益重要的基础。

  数据中心最大的运营支出之一就是能耗和冷却。与现有的五盘片充空气硬盘相比,新型6TB充氦硬盘的容量增加了50%,功耗降低了23%,每TB的功耗降低了49%。它能让IT管理者获得最佳的存储密度,降低用电和冷却成本,并为其它企业应用腾出宝贵的空间。例如,如果使用传统的4TB 3.5英寸硬盘将容量扩展至11PB,预计所需的资源和设备为:240个硬盘盒,2,880块硬盘,使用98.4千瓦(kw)的电量,并占用192平方英尺的空间。但如果使用6TB充氦硬盘,这些数字将大幅减少,预计所需的资源和设备为:160个硬盘盒,1,920块硬盘,使用62.4kw的电量,并占用128平方英尺的空间。如您所见,使用6TB硬盘可减少服务器、机架、电缆和网络设备,并帮助IT管理者节省相关的能耗和冷却成本,同时大幅提升存储容量。

  企业和云数据中心面临提升存储效率和降低存储成本的压力日益紧迫,氦气硬盘有助于在各个层面-容量、能耗、冷却成本和存储密度-优化数据中心的TCO,而且均采用3.5英寸规格。

  氦气向我们证明,虽然磁录密度的增速可能放缓,但仍然存在继续提升容量的其它方法。

  氦气硬盘平台将成为未来十多年硬盘技术研发的基础。在采用目前的垂直磁记录技术初步实现容量的大幅提升后,氦气硬盘平台将成为未来更新、更先进的技术的基础,如热辅助磁记录(HAMR)技术、叠瓦式磁记录(SMR)技术和位式记录技术(BPM),以进一步提高磁录密度。