Обзор 10-Тбайт жесткого диска Seagate Enterprise Capacity (ST10000NM0086)

Технология изготовления жестких дисков с герметичным корпусом, наполненных гелием, имеет долгую историю, уходящую корнями в 1960-е годы, и достигла широкого коммерческого внедрения в 2013 году. С тех пор гелий стал неотъемлемой чертой наиболее емких и высокопроизводительных HDD. Перед стандартной конструкцией жесткого диска, в которой проникающий воздух используется как подушка, приподнимающая головки над поверхностью пластин, применение гелия имеет такие преимущества, как снижение энергопотребления накопителя и вибраций шпиндельной сборки, повышенная точность позиционирования головок. Все это сделало применение гелия практически неизбежным для моделей максимальной емкости, не использующих SMR (Shingled Magnetic Recording), которая остается нишевой технологией, актуальной только в приложениях, не требующих сколько-нибудь частой перезаписи хранящихся данных.

Хотя Western Digital после ряда успешных продуктов в серии He6/He8/He10 под маркой HGST распространила гелий и на пользовательскую линейку своих HDD (WD Red и WD Purple), Seagate до последнего времени воздерживалась от гелия даже в серверных устройствах, отчего максимальный объем диска без SMR, который могла предложить Seagate, был ограничен 8 Тбайт. Однако такие разработки в стенах Seagate велись еще в начале 2000-х годов, параллельно с Maxtor, которая затем была поглощена Seagate, так что этот производитель не является новичком в работе с гелием.

Единственная гелиевая модель, пополнившая серию Enterprise Capacity 3.5 HDD, предоставляет наибольший объем в корпусе 3,5 дюйма, доступный на рынке в данный момент, поскольку диски с применением SMR еще не сделали ожидаемого шага вперед в плотности записи.

⇡#Технические характеристики, цена

Жесткий диск включает целых семь пластин полезной емкостью 1,43 Тбайт, вращающихся со скоростью 7200 об/мин, и буфер объемом 256 Мбайт. Кроме того, в накопителях из линейки Enterprise Capacity 3.5 HDD присутствует дополнительный объем энергонезависимой памяти (Advanced Write Caching). Seagate не сообщает, какие микросхемы применяются в новой модели, но в предыдущих HDD это была память NOR Flash объемом 2 Мбайт.

NOR Flash существует в тени своего распространенного аналога NAND Flash, она имеет более высокую по сравнению с ним скорость чтения и поддерживает произвольный доступ к данным (в отличие от страничного доступа в NAND Flash), но этот тип памяти медленнее выполняет запись и чрезвычайно медленно — очистку ячеек. Кроме того, NOR Flash обеспечивает меньший процент ошибок при выполнении операций.

Небольшие объемы энергонезависимой памяти появились в жестких дисках с распространением разметки пластин секторами по 4 Кбайт, которая при эмуляции 512-байтовых секторов требует выполнять операцию read-modify-write для записи блоков меньшего размера, чем размер сектора. Если это происходит в буфере DRAM, то сбой питания диска может привести к потере данных. Но у NOR Flash-памяти в Enterprise Capacity 3.5 HDD есть и другая функция. Корпоративные HDD зачастую используют, отключив кеширование записи в DRAM (опять же для обеспечения надежности), но компактный энергонезависимый кеш позволяет обойти это требование и повысить быстродействие произвольной записи на максимальные 20% (по данным Seagate).

Линейка Enterprise Capacity 3.5 HDD позиционируется как Nearline Storage, что означает компромисс в производительности между «холодным» и «горячим» хранилищем, и обладает всеми характерными чертами корпоративных накопителей. Существуют модификации диска с интерфейсом SATA 6 Гбит/с либо SAS 12 Гбит/с, аппаратным доступом к 4К-секторам либо эмуляцией 512-байтовых секторов, встроенным шифрованием (в том числе стандарта FIPS) либо без такового.

Диск оснащен функцией активной компенсации внешних вибраций, технологией RAID Rebuild (позволяет ускорить восстановление массива за счет передачи сохранных данных прямо с подлежащего замене диска вместо восстановления по данным четности), а также PowerChoice (изменение тайм-аутов перехода в энергосберегающие режимы или ручное управление соответствующими функциями) и PowerBalance (Seagate по запросу поставляет диски с повышенным соотношением производительности и потребляемой мощности, достигаемым снижением собственно производительности).

Гелиевая модель обладает более низким весом и показателями энергопотребления по сравнению с остальной линейкой Enterprise Capacity 3.5 HDD и характеризуется повышенным на 500 тыс. часов временем наработки на отказ. Гарантия на устройство составляет 5 лет.

* По данным «Яндекс.Маркета» на 07.07.2016

⇡#Конструкция

Технические решения, которые применяет Seagate при изготовлении HDD на гелиевой платформе, во многих аспектах отличают их от конкурирующих продуктов HGST и WD.

• Во-первых, Seagate формирует корпус ковкой, что обеспечивает равномерную плотность материала. В то же время у HGST корпус литой, а значит, в материале есть поры, которые потенциально могут вызвать микротрещины вследствие температурных колебаний, особенно опасные в месте, где крышка корпуса приваривается к выступающей «губе», поэтому HGST вынуждена дополнительно уплотнять корпус эпоксидной смолой.

• HGST приваривает крышку пульсирующим лазером, из-за чего сварной шов имеет ширину в половину «губы». Шов, полученный непрерывным лазером на фабрике Seagate, имеет полную ширину (1 мм у обоих производителей).

• HGST соединяет плату контроллера с электроникой HSA (Head Stack Assembly), находящейся в корпусе, посредством штырьков, пропущенных через стеклянную заливку. Последняя на этапе сборки застывает в стальной пластине, которая припаивается к корпусу HDD. Прочность биметаллического соединения также страдает от температурных колебаний. Напротив, Seagate использует для герметизации керамическую втулку, которая обжигается в сборе с проводниками и приклеивается к корпусу эпоксидной смолой. Помимо температурной устойчивости, такой метод позволяет увеличить число контактов, что требуется для высокопроизводительных головок, и использовать более надежный компрессионный разъем, в котором подпружиненные лепестки прижимаются к контактным площадкам на плате.

• Помимо термистора для регистрации температуры в корпусе, гелиевый диск HGST не имеет каких-либо внутренних датчиков. В диске Seagate установлены цифровые микроэлектромеханические (MEMS) датчики, измеряющие температуру, давление и относительную влажность среды, которые позволяют прецизионно контролировать зазор между головками и поверхностью пластин, а также следить за качеством герметизации корпуса.

У нас нет объективных данных о проценте отказов в дисках HGST, а Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD (Helium) только появился на рынке, поэтому о практических преимуществах того или иного продукта мы судить не можем. Однако Seagate убедительно объяснила, почему методы, которые она применяет в производстве HDD с гелиевым наполнением, способствуют повышенной надежности по сравнению с продуктами конкурента.