Интервью с техническим директором EMEA Western Digital Алексом Блеквеллом (Alex Blackwell) о настоящем и будущем современных жёстких дисков

Если вы считаете, что жёсткий диск внутри вашего компьютера является абсолютно безотказным и не нуждается в обслуживании, вы глубоко ошибаетесь. В этом материале мы обсудили с техническим директором EMEA Western Digital Алексом Блеквеллом (Alex Blackwell) множество технических аспектов, позволяющих продлить жизнь вашему магнитному другу. Давайте поговорим о надёжности жёстких дисков. Откуда, по вашему мнению, берутся слухи о низкой отказоустойчивости жёстких дисков? Это единственная часть компьютера, где есть хоть какие-то механические движущиеся части, ну может быть, ещё CD-ROM. Это сложный продукт. Проблема может быть как в диске, так и в программном обеспечении. Иногда человек просто берёт другой диск и переустанавливает операционную систему, после чего у него всё начинает работать и он думает, что ошибка была в диске, но это совершенно не так. Очень многие сбои ОС выглядят как сбои жёсткого диска, но ими не являются. Насколько надёжность жесткого диска зависит от его объёма? Существует такая зависимость? Не напрямую. Для начала нужно сказать, что компания Western Digital выпускает два класса дисков. Первый класс – это жёсткие диски для настольных компьютеров обыкновенных пользователей. У них наработка на отказ (MTBF) составляет 650.000 часов. Второй класс жёстких дисков предназначен для корпоративных клиентов. В этом классе жёсткие диски имеют наработку на отказ уже порядка одного миллиона часов, а для серии WD RE2 – 1,2 миллиона часов при 100%-ной нагрузке. Также есть жёсткие диски Raptor, которые отличаются как повышенной производительностью, так и повышенной надёжностью. Так вот, нужно понимать, о каком классе жёстких дисков мы говорим. Представьте себе диск на 80Гбайт. Этот диск производится уже 2,5 года и является массовым продуктом. Если построить график надёжности какой-либо модели диска, то в начале производства, когда только научились делать эти диски, надёжность действительно невысока, но потом она выходит на стабильный уровень.То есть «восьмидесятки» у нас находятся на высоком уровне надёжности. Если мы построим подобный график для дисков с высокой надёжностью – таких, как Raptor или WD RE2, где мы используем новые технологии и новый процесс производства – то их стартовая надёжность находится несколько выше, чем у бюджетных собратьев. Поэтому нельзя однозначно сказать, что жёсткий диск большего объёма, а соответственно и более молодой по стажу производства, менее надёжен, чем его предыдущие модификации с меньшим объёмом. Если взять аналогию из мира ПО – когда только была выпущена операционная система Microsoft Windows XP, она была не столь надёжной и защищённой от сбоев как сейчас, но со временем вышло много патчей, исправляющих ошибки и бреши в безопасности, которые существенно укрепили стабильность системы. Это удалось сделать за счёт массовости продукта, так как из-за большого количества пользователей в кратчайшие сроки удалось выявить все слабые места. В нашем случае всё очень схоже. Так как жёсткие диски имеют массовое производство, то для нас не составляет большой проблемы вычислить основные проблемные места и защитить данную модель от сбоев. Но, само собой, от момента релиза жёсткого диска, до момента выявления в нём основных проблемных моментов проходит некоторое время. В это время жёсткие диски имеют меньшую надёжность. В таком случае следующий вопрос. Какое время уходит на отладку техпроцесса? Честно говоря, не знаю, но не очень долго. Примерно три месяца. Означает ли это, что покупать жёсткие диски, недавно вышедшие на рынок, мягко говоря, непрактично, так как вероятность их сбоя куда выше, нежели чем у модели, продающейся в течение полугода? Если ваш основной жизненный принцип – тройная перестраховка или если вы компания, свято чтящая традиции и не любите рисковать, то, возможно, это так. Но могут быть и другие мысли, которые определяют поведение и стратегию. Например, вы работаете по контракту с другой компанией и вам нужно поставить накопитель на 100 Тбайт. Как вы можете его создать? Вы можете взять 400 дисков по 250 Гбайт. И если ваша система позволяет использовать 16 дисков в одной корзине, то для достижения финального объёма в 100 Тбайт придётся задействовать 25 систем. Или у вас есть вариант использовать диски объёмом 500 Гбайт, недавно появившиеся на рынке. Тогда вам потребуется всего лишь 200 жёстких дисков и 13 систем. Второй вариант для вас заметно более выгоден, так как, во-первых, отказоустойчивость новых жёстких дисков далеко не в два раза хуже, по сравнению с уже отлаженным решением, а значительно меньше. Во-вторых, отказоустойчивость четырехсот жёстких дисков соединённых в единую систему, будет однозначно ниже, чем у двухсот жёстких дисков, просто за счёт количества. В-третьих, стоимость 400 жёстких дисков и 26 систем будет значительно выше стоимости 200 жёстких дисков и 13 систем. А что влияет на отказоустойчивость диска? Насколько мы знаем, температура имеет решающее значение. Абсолютно правильно. Существует очень четкая зависимость между рабочей температурой и надежностью. К сожалению, очень многие люди не понимают, что современные жёсткие диски нужно охлаждать в обязательном порядке. Какова критическая температура жёсткого диска? Где-то в диапазоне 65-70 градусов. Наши сотрудники рассказывали про испытания нашего лучшего продукта из серии Raptor. В течение пары суток они его гоняли при 75 градусах, желая посмотреть – что с ним будет? Заперли в специальной камере и нагревали. Ничего – проработал нормально. На самом деле многие системные блоки и являются такими камерами пыток жёстких дисков. Один раз видел своими глазами жёсткий диск, разогретый до 70 градусов. До него дотронуться было невозможно. Уже 50 градусов – это очень горячо. Стоит только съездить в Австралию и побыть на жаре в 50-60 градусов, как сразу начинаешь понимать, что это такое. В моём домашнем компьютере жёсткий диск работает с температурой 30 градусов. Какие параметры, кроме охлаждения жёсткого диска, влияют на отказоустойчивость жесткого диска? Первое, о чём мы должны думать при установке диска – это температура, а вторая вещь – это процент нагрузки, сколько времени диск стоит на месте, а сколько реально работает, что-то ищет, что-то читает или пишет. Это не так сильно влияет на отказоустойчивость, но всё же влияет. Представим диск, который работает при пятидесяти градусах. При этом наработка на отказ у него равняется заводской, то есть 650.000 часов, но если представить точно такой же диск, работающий с температурой свыше 50 градусов, то отказоустойчивость снижается в два раза. Проще говоря, повышение температуры на 10-15 градусов снижает наработку на отказ в два раза. Ну а что на счёт вибраций? Вибрации не угрожают надёжности жёсткого диска, вибрации угрожают находящейся на нём информации, ну и скорости работы соответственно. Жёсткий диск от вибрации не сильно страдает физически, а вот что-то неправильно прочитать или записать вполне может. Получается, что вентилятор, закреплённый на жёстком диске, одну проблему решает, а другую создаёт. То есть решает проблему с температурой, но создаёт проблемы с вибрациями? Да, именно так. Поэтому охлаждать жёсткие диски правильнее с помощью кулера, который находится рядом с жёсткими дисками, но не закреплён на них. Важна ли равномерность охлаждения жёсткого диска? Диск, по большому счёту, кусок железа, который как не охлаждай, везде имеет одинаковую температуру. Поэтому хоть теоретически изменения и будут, они будут настолько малы, что это несущественно. Некоторые телевизионные компании производят устройства для воспроизведения видео, внутри которых есть жёсткий диск и есть очень маленький вентилятор. Мы делали испытание этих систем и вот что мы нашли. Если внутри корпуса воздух хоть немного движется, то охлаждение жёсткого диска уже будет происходить. При этом почти не важно, насколько сильный воздушный поток будет проходить по жёстким дискам и с какой стороны, главное, чтобы он был. Сам по себе жёсткий диск не создает много тепла, всего лишь около 8 Ватт, а то и меньше. Попытайтесь нагреть восемью ваттами большой кусок железа и посмотрите на результат. Если подумать о процессоре, то там тепловыделение может быть и 150 Ватт, вот что нужно охлаждать мощными вентиляторами. Некоторые энтузиасты в России (и не только) устанавливают в свои автомобили компьютеры для реализации функций спутниковой навигации и мультимедиа. А ещё в России случаются очень холодные зимы. О перегреве жёстких дисков мы уже поговорили, а как насчёт отрицательных температур? Что будет с жёстким диском, если ему придётся работать при низких температурах? Плохо ему будет, если кратко. Есть несколько параметров, которые работают против того, чтобы диск работал при отрицательных температурах. Обычный температурный режим жёсткого диска находится в пределах от 0 °С до 65 °С. В разных странах температурный диапазон значительно смещён. Поэтому желательно, чтобы диск работал от -35 °С до +85 °С. Для такого компьютера придётся использовать компоненты, которые работают при этих температурах и, естественно, весьма дорогие, некоторые из них будут и вовсе военного производства. Расскажите, а почему возникают проблемы с температурой работы жёсткого диска? Давайте представим головку жёсткого диска, которая летит над его поверхностью. Туда задувается воздушный поток, который, собственно, её и держит. Высота полёта головки над диском задаётся температурой воздуха внутри него. Горячий воздух течёт быстро, поэтому головка начинает прижиматься более близко к поверхности диска, ну а если воздух холодный, то он, как бы так сказать, густой, и головка начинает лететь заметно выше своего нормального положения. Это первый момент. Второй момент. К примеру, возьмём воск. Если он мягкий и тёплый, то на нём легко сделать ямочки, а если он твердый и холодный, то ямочку уже так просто не сделаешь. С магнитным слоем примерно то же самое. Если температура высокая, то частицы легко переориентируются и информация переписывается, ну а если температура низкая, то ситуация противоположна. Возвращаясь к отрицательным температурам. Представьте жёсткий диск, рассчитанный на рабочую температуру в +30 °С, при температурах в отрицательных значениях. Головка летит выше своего нормального положения. Магнитное поле слабеет с расстоянием, поэтому считывать информацию с поверхности становится проблемно. Записывать же становится ещё тяжелее, так как на большое расстояние от головки до диска накладываются проблемы с переориентацией частиц. Надёжность работы такого жёсткого диска находится под большим вопросом. Можно сделать жёсткий диск, оптимизированный для работы на низких температурах, но тогда он не будет работать на высоких. Можно сделать жёсткий диск, работающий на повышенных температурах, но тогда у него будут проблемы с нормальными температурами. Можно даже сделать жёсткий диск, работающий во всём температурном диапазоне, но для этого придётся сильно уменьшить плотность записи. Ну а так как востребованность таких жёстких дисков вряд ли можно назвать массовой, то и производство их весьма ограничено. Цены же при ограниченном производстве, само собой, будут заметно выше цен жёстких дисков, произведённых массово. Какой ожидается рост объемов жестких дисков в ближайшее время? Конечно же, большой. Жёсткие диски со временем всегда становятся быстрее и вместительнее. Интересует примерное предположение о максимальном объёме информации, которое можно разместить на одном жёстком диске. Что мы увидим через полгода, через год, через полтора года? Возможно, следует ожидать появления терабайтных 3.5”-дисков в конце следующего года. А что насчёт 2,5”-дисков? Первое, что тут нужно учитывать – это физический размер жёсткого диска. Если пересчитать не радиус, а площадь, то 3,5” и 2,5” отличаются в два раза. Есть параметр ёмкости 1 кв.дюйма, одинаков ли он для обоих типов жёстких дисков? Да, приблизительно одинаков. Если одинаковая плотность записи, то и пересчитывать объём можно по площади поверхности. Сейчас плотность записи составляет приблизительно 100 Гбит на дюйм. Около десяти лет тому назад этот параметр был назван максимально возможным из-за существования суперпарамагнитного эффекта, который в принципе не позволяет сделать его больше, но оказалось, что это совсем не так. Я убеждён, что плотность записи в 800 Гбит на дюйм вполне достижима. Работает ли компания WD над другими накопителями информации? Не на магнитных жёстких дисках, а на чём-либо другом. Например, оптика, какие-то нанотехнологии, или технологии будущего? Я не знаю ничего о таких разработках в нашей компании. Забавно. Ведь в последнее время многие новостные службы часто публикуют новости о новых технологиях, позволяющих сделать накопители объёмом в терабайты за вполне разумные деньги. Это бравада? Я скажу одну вещь, которая может иметь отношение к нашему разговору о будущем жёстких дисков. Сейчас у нас есть фабрика в Малайзии и фабрика в Таиланде. Не так давно мы в Таиланде построили ещё одну фабрику, которая немного мощнее, чем две предыдущие вместе взятые. На этих фабриках ничего, кроме жёстких дисков, не делают. При этом за год производство жёстких дисков должно увеличиться на 60%. Ну, может быть, не за год, а за единицы времени. Согласитесь, что это может являться подтверждением веры компании в то, что жёсткие магнитные диски как продавались, так и будут продаваться. Во всяком случае, в обозримом времени. Что вы думаете о жёстких дисках в CompactFlash формате? По-вашему, они полностью вымрут или ещё будут существовать некоторое время? Если мы берём большие диски 3,5” форм-фактора, то всем совершенно понятно, для чего это решение нужно. Оно нужно для того, чтобы хранить 500 Гбайт информации. Flash-носители при подобных объёмах не являются конкурентами. Если мы берём диск в один дюйм, на который мы можем вместить всего 6 Гбайт информации, и флешку аналогичного объёма, то тут весы уравновешиваются, так как у каждого типа носителей есть свои плюсы и свои минусы. Поэтому каждый раз трудно сделать решение, что же использовать в конкретном случае. Большое спасибо за ваши ответы на вопросы и комментарии. Нам было очень приятно пообщаться с вами, и в будущем мы обязательно повторим эту встречу. До свидания.