Рейтинг производителей жестких дисков 2013
Жесткие диски знакомы всем пользователям, без них сложно представить современный компьютер. Конечно, SSD вытеснили жесткие диски в сценариях, где требуется максимальная производительность, например, для загрузочного раздела ОС. Но если нужна максимальная емкость, то без HDD не обойтись.
Сегодня жесткие диски достигли емкости 20 Тбайт, а скоро выйдут и более емкие модели, в том числе и благодаря технологии термомагнитной записи (HAMR). 3,5" форм-фактор жестких дисков сегодня утвердился, однако они не всегда были такими. В нашем цикле статей мы проведем небольшой экскурс в историю жестких дисков.
В первой части мы начали с 50-х годов прошлого века, во второй части мы перешли к эпохе миникомпьютеров, которые появились в 1980-е годы. В третьей части мы рассмотрели тему миниатюризации и поговорили о том, почему прогнозы не оправдались. Четвертая часть описывает наиболее значимые события индустрии жестких дисков до наших дней.
1990: Магниторезистивные головки
Сравнение магниторезистивной головки чтения (слева) и индукционной головки записи (справа) (источник: HGST)
В 1856 году Уильям Томсон, более известный как лорд Кельвин, открыл феномен магнетосопротивления, при котором действие магнитного поля приводило к изменению электрического сопротивления материала. В 1975 году IBM представила кассовые терминалы IBM Model 3660/3663 со считывателем магнитных полос пластиковых карт на основе магниторезистивных головок. Считываемый сигнал от подобной MR-головки оказался намного сильнее, чем от обычной индукционной головки. Фактически, главным отличием MR-головки является то, что она представляет собой резистивный датчик магнитного поля, а не генератор электродвижущей силы, как использовавшиеся ранее индукционные головки, в том числе тонкопленочные.
Но поскольку MR-головки подходят только для чтения, для накопителей IBM разработала уже комбинированную головку чтения/записи, состоящую из MR-головки чтения и индукционной головки записи, как показано на рисунке выше. Такие головки впервые были использованы в 1984 году в стримере на магнитных лентах IBM Model 3480. Лаборатория IBM в Сан-Хосе адаптировала эту технологию для жестких дисков под кодовым названием «Sawmill», которые вышли в ноябре 1990. MR-головки обеспечили преимущество по сравнению с конкурентами благодаря более плотной записи данных. У первого накопителя устанавливались два 5,25" жестких диска (HDA) на 1 Гбайт, у второй — два на 1,5-Гбайт. Плотность записи Sawmill достигла 107 Мбит/дюйм². В 1991 IBM удалось увеличить плотность записи до 132 Мбит/дюйм² с жесткими дисками Corsair, которые опирались на оптимизированные компоненты. В 1994 Fujitsu, Hitachi и Hewlett Packard разработали свои собственные MR-головки, независимо от IBM.
Переход на MR-головки позволил увеличить емкость накопителей от 1 до 30 Гбайт по мере совершенствования технологий.
1996: Поставки HDD превысили 100 млн. штук в год
Рыночный аналитик Джеймс Портер, глава калифорнийской компании Disk/Trend of Mountain View, сообщил о превышении планки 100 млн. поставленных HDD в 1996 году. Совокупный среднегодовой темп роста с 1956 года составил 37%, поэтому индустрию HDD можно назвать одной из самых быстро растущих в мире. 85% жестких дисков составили 3,5" модели для настольных и вычислительных систем. Оборот индустрии подобрался к $30 млрд., лидерами рынка в то время были IBM, Seagate, Quantum, Fujitsu, Western Digital (WD) и Maxtor. Потребность в снижении затрат на производство привела к тому, что в Азии было построено множество заводов по сборке жестких дисков. Хотя многие наукоемкие операции, такие как производство тонкопленочных головок чтения/записи, по-прежнему осуществлялись в США.
Однако рост продаж не сопровождался увеличением прибыли, все же конкуренция на рынке только усиливалась, продуктовые циклы сокращались. Поэтому рано или поздно на рынке должны были остаться только самые крупные производители. В 1985 году производителей жестких дисков насчитывалось более 90, причем многие из них «отпочковались» от IBM. Но к концу XX века их осталось меньше 20. К 2015 году из шести топов 1996 года конкуренцию выдержали только Seagate и WD. Toshiba купила бизнес Fujitsu в 1999 году. Maxtor купила Quantum в 2000 году, затем Seagate приобрела Maxtor в 2006 году. IBM продала свое подразделение жестких дисков в 2002 году Hitachi, сформировав совместное предприятие Hitachi Global Storage Technologies (HGST), но в 2012 и оно было поглощено WD.
Ежегодные поставки жестких дисков в тысячах штук (источник: Forbes)
С 1996 года совокупный среднегодовой темп роста HDD замедлился к 2010 году примерно до 10%, по информации Statistica, Inc. поставки жестких дисков в 2010 году превысили 600 млн. штук. Но вместе с тем рост поставленной емкости составил 73% за тот же период, в 2012 году емкость выпущенных HDD достигла одного зеттабайта (за всю историю жестких дисков; начиная с 2020 года такая емкость будет выпускаться за год). В 2014 году оборот составлял $30 млрд., здесь он мало изменился по сравнению с 1996 годом. Рынок разделили между собой Seagate (41%), Toshiba (16%) и Western Digital (43%). В 2021 году доля Seagate выросла до 43%, Toshiba до 21%, а Western Digital упала до 36%. Оборот индустрии в 2021 году составит порядка $25 млрд.
Ежегодные поставки жестких дисков в экзабайтах емкости (источник: Forbes)
Если посмотреть на 2021 год, то производители жестких дисков выпустят всего около 260 млн. штук (прогноз Forbes). То есть объемы производства после пика 600 млн. штук в 2010 году сокращались. Но, опять же, рост емкости продолжается, в 2021 она вновь превысит зеттабайт в год.
1997: Deskstar 16GP и GMR-головки
Строение GMR-головки (источник: IBM)
Следующим этапом стали «гигантские магниторезистивные головки» (GMR), но термин «гигантский» относится не к размеру головки, которые, напротив, уменьшились. Суть в рабочем принципе, а именно в гигантском магниторезистивном эффекте, который был открыт независимо друг от друга сразу двумя учеными Питером Грюнбергом и Альбертом Фертом в конце 80-х годов двадцатого века. За данное открытие они в 2007 году получили Нобелевскую премию по физике. Суть открытия заключается в том, что в тонких слоях самых различных материалов наблюдается очень большое изменение сопротивления, когда на эти вещества воздействует сильное магнитное поле.
Исследования GMR-головок проводились под эгидой консорциума Information Storage Industry Consortium (INSIC), и в 1997 году IBM вместе с жестким диском Deskstar 16GP на 16,8 Гбайт представила свои первые GMR-головки. Плотность записи удалось увеличить до 1 Гбит/дюйм². В 1998 году на GMR-головки переходят другие производители жестких дисков, и к 2000 году все выпускаемые жесткие диски базировались на GMR-головках.
В линейке Deskstar 16XP присутствовали семь моделей емкостью от 3,2 Гбайт на одной пластине до «монстра» на 16,8 Гбайт с пятью пластинами. Скорость вращения шпинделя составляла 5.400 об/мин, скорость передачи данных 161,9 Мбит/с, использовался интерфейс ATA-33.
2004: Seagate Momentus II и TMR-головки
В 1975 году Мишель Жюльер открыл эффект туннельного магнитного сопротивления (TMR) — квантовомеханический эффект, который проявляется при протекании тока между двумя слоями ферромагнетиков, разделенных тонким (около 1 нм) слоем диэлектрика. При этом общее сопротивление устройства, ток в котором протекает из-за туннельного эффекта, зависит от взаимной ориентации полей намагничивания двух магнитных слоев. Сопротивление выше при антипаралельной намагниченности слоев. Эффект туннельного магнитного сопротивления похож на эффект гигантского магнитного сопротивления, но в нём вместо слоя немагнитного металла используется слой изолирующего туннельного барьера. Головки TMR позволили добиться плотности 84 Гбит/дюйм² в 2004 году с 2,5" 120-Гбайт Seagate Momentus II. Интересно, что с этими накопителями были предложены версии как со старым интерфейсом UltraATA, так и новым Serial ATA. Скорость вращения шпинделя Momentus 5400.2 составляла 5.400 об/мин, емкость одной пластины — 60 Гбайт, то есть в модели на 120 Гбайт использовались две пластины. Остальные производители HDD перешли на TMR-головки в 2005 году.
Три поколения MR-головок вместе с перпендикулярной магнитной записью позволили увеличить плотность до 1 Тбит/дюйм² к 2014 году. Кстати, настало самое время рассказать о перпендикулярной магнитной записи.
2005: Перпендикулярная магнитная запись (PMR)
Жесткие диски Toshiba MK4007GAL & MK8007GAH в формате 1,8" с PMR
У перпендикулярной магнитной записи (PMR) магнитные домены ориентированы вертикально, что позволило увеличить плотность записи по сравнению с обычной продольной магнитной записью (LMR). Сначала инженеры Ampex применили технологию PMR для магнитной ленты, затем IBM провела исследования с жесткими дисками IBM 1301, но лишь в 2005 году технология достигла уровня коммерческой реализации. Как мы отметили ранее, сочетание дисков PMR и нового поколения MR-головок позволило выпустить жесткие диски емкостью в несколько терабайт с плотностью 1 Тбит/дюйм² и выше.
Плотность записи, которую можно получить на магнитной пластине, зависит от магнитной коэрцитивной силы материала, а последняя ограничена магнитным полем, которое можно получить на головке записи. Сочетание оптимизированного материала пластин PMR и новых головок позволило примерно удвоить магнитное поле записи по сравнению с LMR. Более сильное магнитное поле записи позволяет использовать диски с более высокой магнитной коэрцитивной силой, в итоге плотность записи повышается. После появления технологии PMR производителям жестких дисков удалось десятикратно увеличить плотность записи.
Жесткий диск HGST Deskstar 7K1000 (источник: Tom's Hardware)
В середине 70-х годов XX века профессор Шун-ичи Ивасаки из Университета Тохоку (Япония) доказал преимущества перпендикулярной магнитной записи. В 1995 году профессор Стен Чарап сделал прогноз, что плотность продольной магнитной записи будет ограничена эффектом суперпарамагнетизма, поэтому под эгидой консорциума National Storage Industry Consortium (NSIC) было проведено исследование, посвященное влиянию перпендикулярной магнитной записи на увеличение плотности. Toshiba, Seagate и HGST первыми реализовали PMR в своих коммерческих продуктах между концом 2005 и серединой 2006 года. У Toshiba MK4007GAL плотность записи составила 133 Гбит/дюйм². Все крупные производители перешли на технологию PMR, уже через два года HGST представила первый жесткий диск емкостью один терабайт, а именно Deskstar 7K1000 с плотностью 325 Гбит/дюйм².
Первый жесткий диск емкостью 1 Тбайт стал важной вехой для всей индустрии. Он поставил и другие рекорды. Накопитель перешел на интерфейс Serial ATA II, а также впервые получил 32 Мбайт кэша. Hitachi впервые реализовала поддержку PMR среди своих настольных жестких дисков, поскольку ранее технология поддерживалась только у мобильных Travelstar 5K160. Жесткий диск Deskstar 7K1000 получил пять пластин емкостью около 200 Гбайт каждая.
2013: Жесткие диски с гелиевым наполнением
Человечество создало огромные массивы цифровых данных. И каждый снимок или видеоролик увеличивают этот массив мегабайтами данных. Некоторые данные хранятся локально на смартфоне или ноутбуке, но значительная часть закачана в мессенджеры или социальные сети, чтобы делиться с друзьями. В таком случае компании хранят ваш контент в собственной базе данных. И совокупность подобных баз данных можно назвать облаком. Аппаратное обеспечение подобных облаков потребляет существенную мощность, поэтому они обычно располагаются в крупных дата-центрах рядом с дешевыми источниками энергии, например, ГЭС.
В подобных дата-центрах работают многие тысячи накопителей. Большая часть данных по-прежнему хранится на жестких дисках (HDD). Они записывают данные на магнитную поверхность вращающихся пластин. Чтобы объем хранимых данных был максимален, следует увеличивать плотность записи на квадратный дюйм пластины, а также упаковывать в форм-фактор HDD как можно большее число пластин.
Добавление пластин связано с преодолением различных механических проблем, причем увеличивается и энергопотребление, в результате чего HDD нагревается. Поскольку пластины и приводы головок становятся тоньше, внутренние вибрации превращаются в более серьезную проблему, поэтому головке сложнее удерживать дорожку для записи/чтения данных.
Наполнение жесткого диска гелием вместо воздуха решает обе проблемы. Плотность гелия в семь раз меньше воздуха. Трение с пластинами получается намного меньше, что снижает тепловыделение и нагрев, как и внутренние вибрации. Следовать дорожке становится проще, да и гелиевые HDD работают намного тише, что оценили пользователи. Но для появления гелиевых жестких дисков пришлось решить немало проблем. Главная в том, что гелий очень летучий, газ сложно сохранить внутри жесткого диска. Атомы гелия самые маленькие из всех, они очень быстро перемещаются и очень «скользкие» (не прилипают ни к чему). Гелий диффузно проникает в большинство материалов, даже воздушные шарики приходится фольгировать, чтобы снизить утечку гелия.
Жесткий диск Toshiba MG07ACA (источник: Toshiba)
На самом деле гелиевые жесткие диски пытались создать еще в 1970-х годах и даже раньше. Но успеха удалось добиться лишь в 2013 году, когда HGST (сегодня Western Digital) представила 3,5" жесткий диск Ultrastar He6 на 7.200 об/мин емкостью 6 Тбайт. Жесткий диск содержал семь пластин (вместо пяти у предыдущих воздушных поколений) в стандартном форм-факторе толщиной один дюйм. Причем в апреле 2017 удалось увеличить число пластин до 8 (Ultrastar He12), а в марте 2018 — до 9 (Toshiba MG07ACA). Толщина пластин была уменьшена с 1,27 мм до всего 0,635 мм. Сегодня гелий используется во всех высокоемких жестких дисках для дата-центров. Их выпускают все три оставшихся производителя HDD (Western Digital, Seagate и Toshiba)
2014: Плотность записи достигла 1 Тбит/дюйм²
Плотность записи показывает, сколько бит информации можно сохранить на единице площади записываемого диска. Плотность записи всегда была важным фактором, позволяющим оценить максимальную емкость накопителей на том или ином этапе развития технологий. Плотность записи характеризует магнитные, оптические и полупроводниковые накопители, но в нашем случае мы будем использовать ее применительно к жестким дискам. Плотность записи здесь рассчитывается как количество бит на линейный дюйм (bpi), умноженное на число дорожек на радиальный дюйм (tpi). У жестких дисков IBM 350 RAMAC в 1956 году плотность записи составляла 100 бит/дюйм, что при плотности дорожек 20 на дюйм давало 2.000 бит/дюйм².
Плотность записи HDD в Гбит/дюйм² в лабораторных условиях и готовых продуктах за последние годы (источник: Forbes)
Развитие технологий производства механики HDD, головок и дисков привели к тому, что уже в 1971 году выходит IBM 3330 с плотностью записи 780.000 бит/дюйм² (4040 bpi x 192 tpi), совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) составил 50% в год. В следующие 20 лет технологии продолжили совершенствоваться, но рост замедлился до 25%. Изобретение магниторезистивных головок чтения, новых материалов пластин и интерфейсов затем увеличило темп роста до 60%. В апреле 2014 года Seagate впервые достигла плотности записи 1 Тбит/дюйм² с 3,5" жесткими дисками на 6 Тбайт, использующими черепичную магнитную запись SMR. В 2015 году Toshiba Corporation объявила о достижении планки 1 Тбит/дюйм² с 2,5" HDD, использующими традиционную магнитную запись CMR/PMR. В итоге плотность записи выросла с 2.000 бит/дюйм² в 1957 году (IBM RAMAC) до 1 триллиона байт в 2015 году (Toshiba). В целом, у жестких дисков совокупный среднегодовой темп роста составил 41%, что сравнимо с законом Мура для полупроводниковых устройств.
Рекламный слайд Seagate в 2012 году
Дальнейший рост плотности возможен при переходе на жесткие диски с термомагнитной записью (HAMR), с использованием микроволн (MAMR), с битовыми шаблонами (BPM). Подобный переход стартовал в 2020 году, о чем мы писали в статье «От витражей к терабайтам: разгадываем тайны HAMR». Новые технологии позволят увеличить плотность записи до 10 Тбит/дюйм² в обозримом будущем. Число выпускаемых жестких дисков наверняка продолжит снижаться, но совокупная емкость будет увеличиваться.
Заключение
Четвертая часть завершает цикл статьей, посвященных истории жестких дисков. В первой части мы начали с 50-х годов прошлого века, во второй части мы перешли к эпохе миникомпьютеров, которые появились в 1980-е годы. В третьей части мы рассмотрели тему миниатюризации и поговорили о том, почему прогнозы не оправдались. Четвертая часть описывает наиболее значимые события индустрии жестких дисков до наших дней.
Жесткие диски останутся с нами еще многие годы, впереди нас ждут новые интересные технологии, дальнейшее увеличение емкости и производительности.
Компания Backblaze достаточно хорошо известна среди интернет-сообщества, но не основным профилем деятельности, а своими отчётами, которые всегда вызывают всплеск эмоций у рядовых пользователей. А всё лишь потому, что эта компания, специализирующаяся на предоставлении услуг облачного хранения данных, в качестве оборудования использует не промышленные HDD, а обычные, потребительские, и рассказывает о том, какие модели отработали прошедший год добросовестно, а какие - выходили из строя.
реклама
- 13 ноября 2013 года: Около 50% жёстких дисков способно работать не менее шести лет;
- 6 декабря 2013 года: Жёсткие диски корпоративного класса демонстрируют сопоставимую надёжность с потребительскими;
- 22 января 2014 года: Статистика надёжности жёстких дисков на примере центра по обработке данных;
- 13 мая 2014 года: Температурный режим не оказывает существенного влияния на срок службы жёстких дисков;
- 26 сентября 2014 года: Backblaze обновила статистику по надёжности HDD.
- 23 января 2015 года: В поисках самого надёжного HDD 2014 года. Статистика Backblaze.
- 25 февраля 2016 года: Частный взгляд на "хорошие и плохие" жёсткие диски.
И вот настала пора проанализировать очередной отчёт, благо он был опубликован на сайте компании.
На текущий момент компания Backblaze в своём дата-центре использует 61590 HDD. Это на 9.5% больше жестких дисков, чем в на момент прошлогоднего отчёта, когда эксплуатировалось 56224 накопителей. Общий объём наработки в 1 квартале 2016 года составил больше миллиарда часов, или 42 млн. дней или 114155 лет работы одного накопителя.
Надёжность HDD в первом квартале 2016 года.
(Источник: Backblaze)
- Список насчитывает 61523 жестких дисков, а не 61590 как было отмечено выше. Причина этого в том, что здесь не учтены модели, которые представлены менее чем 45 экземплярами;
- Некоторые модели имеют нулевой процент. Это означает, что в течении 1 квартала 2016 года не было ни одного сбоя по данным моделям;
- При анализе частоты отказов необходимо учитывать количество образцов. Например, интенсивность отказов 8.65% HDD Toshiba 3TB основана всего на одном сбойном экземпляре;
- Общая интенсивность отказов составила 1.84% - это самый низкий квартальный показатель в истории компании.
Совокупные показатели надежности жестких дисков
Сбор статистических данных сотрудники Backblaze для публикации отчётов начали примерно три года назад. Приведенная ниже таблица является кумулятивной по состоянию на 31 марта 2016 года за каждый год начиная с 10 апреля 2013 года.
(Источник: Backblaze)
Один миллиард часов наработки
Один миллиард часов представляет собой сумму продолжительности работы всех накопителей. Например, он включает в себя приводы WDC 1 Тбайт, которые были были полностью отстранены от эксплуатации после в среднем 6 лет эксплуатации. Ниже приведен график часов, находящихся в эксплуатации на сегодняшний день:
(Источник: Backblaze)
В строке «Другие» («Others») учитывается время работы тех моделей, которые не перечислены отдельно, потому их было в эксплуатации меньше 45 экземпляров.
В приведенной выше таблице, HDD Seagate 4 Тбайт лидирует по показателю "часы в эксплуатации", но какой производитель имеет наибольшее количество часов в обслуживании? В приведенной ниже диаграмме проливается некоторый свет на эту тему:
(Источник: Backblaze)
Ранние модели накопителей HGST, в особенности 2 Тбайт и 3 Тбайт, работали продолжительное время и обеспечивали отличную службу в течение последних нескольких лет. Это "время-в-работе" на данный момент перевешивает показатели HDD Seagate объёмом 4 Тбайт, введённых в эксплуатацию в прошлом году.
Соотношение между моделями HDD по количеству отработанных часов в ином графическом представлении - теперь уже по объёмам:
(Источник: Backblaze)
Модели объёмом 4 Тбайт суммарно наработали более 580 млн. часов. Речь идёт о 48041 экземплярах, что означает в среднем 503 дня (1.38 лет) эксплуатации. Интенсивность отказов моделей на 4 Тбайт составляет 2.12%.
HDD. Надёжность по производителям
Backblaze использует HDD от четырёх производителей, при этом преобладают HGST и Seagate. В следующей диаграмме приведены данные по выходу из строя, разбитые по годам и производителям.
(Источник: Backblaze)
Почему у компании вообще есть модели численностью 45 экземпляров?
Здесь несколько причин:
- Изначально было больше 45 штук, но какие-то накопители вышли из строя и их заменили на HDD других моделей;
- Они попали к Backblaze в рамках программы Drive Farming несколько лет назад в количестве всего лишь нескольких экземпляров одной модели. Backblaze любит унифицировать оборудование и предпочитает работать с большими партиями, но по факту в ход идёт всё, что есть;
- Было собрано несколько Frankenpods (сборные Storage Pod) с накопителями равного объема, но разных моделей и производителей.
Если таких накопителей менее 45 штук, в статистику они не попадают, по ним имеются только общие данные.
Почему не Toshiba и Western Digital?
Компанию часто спрашивают, почему она не покупает больше накопителей Toshiba и Western Digital. Короткий ответ — «мы устали». Дело в том, что сейчас компании требуются большие партии дисков, 5000-10000 экземпляров. Что касается Toshiba, то в Backblaze не считают накопители этой компании обладающими оптимальным соотношением цена/качество. Что касается Western Digital, то Backblaze регулярно получает интересные предложения, но всякий раз происходят различные случайности, в результате которых сделки срываются. Поэтому продолжаются закупки решений Seagate и HGST.
Что можно сказать об использовании моделей объёмом 6, 8 и 10 Тбайт?
Компания отдаёт предпочтение моделям объёмом 4 Тбайт, хотя на рынке имеются объёмы 5, 6, 8 и 10 Тбайт, по той простой причине, что соотношение цена за Тбайт объёма минимальна именно у решений на 4 Тбайт. Более ёмкие модели ещё слишком дороги. Другой причиной является лёгкая доступность большего количества таких накопителей. К примеру, для заполнения Backblaze Vault из 20 серверов Storage Pod 6.0 требуется 1200 HDD. И в месяц компании требуется загрузить больше трёх хранилищ Backblaze Vaults. На данный момент очень сложно найти такие большие партии ёмких HDD и со стабильными поставками. Таким образом, модели на 4 Тбайт и самые оптимальные по цене, и самые доступные по количеству.
Большую часть жестких дисков выпускают 6 поставщиков: Fujitsu/Toshiba, Hitachi, Samsung, Seagate и Western Digital. Чтобы определить, кто же производит самые надежные устройства, мы проанализировали статистику поступлений вышедших из строя винчестеров. Было рассмотрено более 4000 устройств: от персональных компьютеров (формата 3,5”) до ноутбуков (2,5”).
реклама
Данные проведенного анализа сравнили с рыночными долями компаний. Очевидно, что чем больше жестких дисков определенной марки было продано, тем больше процент вышедших из строя. Популярные модели поступают в лабораторию восстановления информации чаще, чем редкие. И только существенное отличие в объемах поступлений и рыночной доли может указать на сравнительно высокий или низкий уровень надежности.
Оказалось, что две группы данных коррелируют лишь частично. Главное отличие - процент отказавших девайсов у лидера рынка Seagate почти в 2 раза превышает его долю: 56,1% против 31%. Можно сделать поправку на российскую специфику: по собственным данным Seagate, ее доля на отечественном рынке – более 40%. Но кардинально этот факт ситуацию не меняет: процент поступлений «мертвых» дисков значительно выше доли рынка. Это говорит о более низкой надежности винчестеров Seagate по сравнению с другими производителями. У всех остальных поставщиков доля поступлений ниже доли рынка, причем у Western Digital и Hitachi разница составляет почти 11%. Таким образом, устройства этих компаний отличаются более высокой отказоустойчивостью.
Второй важный показатель – средний возраст жестких дисков на момент выхода из строя. Он, опять же, отличается в зависимости от производителя дисков и часто зависит от «удачности» модели. На этапе разработки определить долговечность винчестера сложно. Разработав устройство, компания может провести только лабораторные тесты: на температуру, давление, вибрацию и т.д. Но это исследование, как правило, показывает не все дефекты конструкции. Реальным испытанием на износостойкость остается время. Недоработки становятся явными в течение года-полутора. Если большинство жестких дисков производителя пережили этот рубеж, продукцию можно считать надежной.
Компания Backblaze начиная с 2013 года ведет статистику эксплуатации жестких дисков в своих дата-центрах. Специалисты следят, какие диски работают без отказов и сбоев в течение какого времени. Ведется также анализ надежности HDD разных производителей. В базу данных включают дату производства диска, производителя, модель, серийный номер, статус (рабочий ли диск или умерший), а также SMART-атрибуты, которые сообщает сам диск. К концу 2017 года в базе данных накопилось около 88 миллионов объектов. Размер БД составляет 23 ГБ. Загрузить ее можно с сайта компании — вот здесь.
В новом отчете указываются данные по эксплуатации HDD за 2017 году. На момент составления документа в дата-центрах компании работало 91 305 винчестеров. Отчет можно просмотреть за разные периоды времени, включая каждый квартал по отдельности или же информацию за целый год.
На конец четвертого квартала 2017 года компания вела мониторинг 91 305 дисков. Для повышения точности отчета была удалена информация о тестовых моделях жестких дисков, также не учитываются модели, которых у компании меньше 45 экземпляров. В итоге осталось 91 243 диска.
- Процент отказов дан лишь за четвертый квартал прошлого года. Если у какой-либо модели HDD указан процент отказов 0%, это означает, что за четвертый квартал проблем с дисками не было;
- Как уже говорилось выше, 62 диска не учитывается, поскольку количество моделей слишком мало для получения сколь-нибудь надежной статистики;
- Квартальные показатели отказов могут отличаться, особенно для тех моделей, число экземпляров которых не слишком велико, либо же они используются относительно недолго. К примеру, для Seagate 4 ТБ, модель ST4000DM005 процент отказов составил 29,08%. Но это не значит, что диски такого типа чрезвычайно ненадежны. Их просто в компании мало, данные основаны на 1255 диско-днях и всего 1 отказе.
Всего добавлено 25746 новых дисков. Из эксплуатации выведено 6442 диска. В итоге объем файлового пространства увеличился на 211 петабайт (добавлено HDD общим объемом в 230 петабайт и убрано дисков на 10 петабайт).
Ниже показана полная статистика для HDD, которые остались в рабочем состоянии на момент четвертого квартала 2017 года.
Ну а теперь — сравнительная таблица, демонстрирующая различные характеристики HDD. Для большинства история началась в 2015 году, хотя есть и более новые модели, которые начали работать в 2017 году.
Несмотря на все карантинные перипетии, дата-центры продолжают работать. Причем с большей нагрузкой, чем раньше, ведь объем интернет-трафика значительно вырос. Какие жесткие диски справятся с работой лучше всего, в очередной раз выяснила компания Backblaze. Известный облачный сервис хранения данных выпустил отчет о надежности HDD — за I квартал 2020 года.
Количество HDD у Backblaze постоянно увеличивается. На момент формирования отчета в распоряжении компании 132 339 дисков. Из них 2 380 — загрузочные, 129 959 — диски для хранения данных. В отчете отображается статистика по отказам дисков разных компаний и разной емкости.
Итак, I квартал 2020
К концу отчетного периода количество учетных жестких дисков составило 129 959. Это HDD, на которых хранятся данные клиентов. Из статистики удалены данные по дискам, которые тестируются, а также модели, количество которых не превышает 60 экземпляров. После такой фильтрации остается 129 764. Отработанное дисками количество дней — 11,4 млн. Количество отказов — 355.
Комментарии компании
Годовая интенсивность отказов — Annualized failure rate (AFR), составила 1,07%. Это минимальный показатель за все время мониторинга работы жестких дисков, то есть с 2013 года. Для сравнения, в I квартале 2019 года AFR составил 1,56%.
В течение отчетного квартала 4 модели HDD от трех производителей ни разу не сбоили. Нулевой показатель отказов продемонстрировали диски Toshiba объемом в 4 ТБ и Seagate объемом в 16 ТБ. Но у этих моделей наработка была небольшой — всего около 10 000 дней в совокупности за весь квартал. Соответственно, в случае отказа даже одного накопителя Seagate объемом 16 ТБ AFR составил бы 7,25% за квартал. При аналогичных условиях AFR накопителей Toshiba объемом 4 ТБ составил бы 4,05%.
Напротив, у моделей HGST гораздо больше отработанных дней, так что здесь AFR не настолько волатилен. Если бы отказала модель объемом 8 ТБ, то AFR составил бы всего 0,4%, в случае отказа 12 ТБ модели AFR вырос бы до 0,26% за квартал. Нулевой же показатель отказов что в первом, что во втором случаях впечатляет.
Методика подсчета годовой интенсивности отказов
Вне зависимости от периода наблюдения (месяц, квартал и т.п.) все отказы Backblaze пересчитывает на год. По следующей формуле:
AFR = (Отказы дисков/ (Наработанное время/ 366) * 100
- Отказы дисков — количество HDD, отказавших в период наблюдения.
- Наработанное время — количество дней, в течение которых длилось наблюдение за работой дисков.
- 366 — общее количество дней в году (в невисокосные годы показатель снижается до 365).
Ожидания и реальность при сравнении с I кварталом 2019 года
Год назад представители компании сделали несколько прогнозов о том, что может случиться к концу 2019 года (конечно, в отношении работы HDD). Пришло время оценить их справедливость.
Прогноз: Backblaze продолжит сокращать количество используемых 4 ТБ дисков, так что их останется меньше 15 000 к концу 2019 года.
Реальность: дисков все еще больше 35 000, потому что компании не хватило времени на замену.
Прогноз: Backblaze установит минимум 20 дисков объемом 20 ТБ для тестирования.
Реальность: прогноз не сбылся от слова совсем, компания не взяла на тест ни один такой диск.
Прогноз: общий объем файлового пространства в ДЦ Backblaze превысит эксабайт.
Реальность: так и случилось, в марте эксабайтная отметка была пройдена.
Прогноз: Backblaze установит и опробует в работе хотя бы один HAMR-диск от Seagate и/или 1 MAMR-диск от Western Digital.
Реальность: ничего не вышло; возможно, это случится к концу 2020 года.
Полная статистика по жестким дискам с 2013 года
Таблица ниже содержит данные по отказам дисков, которые эксплуатируются компанией с 20 апреля 2013 года по 31 марта 2020 года.
Полный набор данных обзора опубликован здесь.
Если нужны только таблицы из этой статьи, можно скачать файл CSV с данными.
Читайте также: