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SSD がデュアルアクチュエーター HDD を破壊: 2 つの機械アームがハードドライブを救えなかった理由
SSD は高速化していますが、ハードドライブは良くも悪くも高速になっていません。彼らがそうしないのには理由があります。それは主に彼らの仕事のやり方にあります。したがって、ハードドライブを高速化するいかなる試みにおいても、これは避けるべきです。
デュアル アクチュエーター ドライブを導入します。このクレイジーなアイデアは、さまざまな理由から実際には実現しませんでした。
デュアルアクチュエーターハードドライブとは何ですか?
従来のハードディスクドライブは、回転する磁性プレートのスタックと、これらのプレートの表面上で読み取りおよび書き込みヘッドを動かすアクチュエーターとして知られる単一の機械アームで構成されています。ドライブにどれだけのデータが保存されているか、または筐体内にどれだけのプラッタが配置されているかに関係なく、単一のアクチュエータ アームは、特定のマイクロ秒において 1 つの物理的な位置にのみ存在できます。その結果、すべてのデータ要求はキューを形成し、順番に処理される必要があります。
そのため、デュアル アクチュエータ ハード ドライブは、同じ物理エンクロージャ内に 2 番目の完全に独立したアクチュエータ アームを導入することで、この問題を回避します。
通常、プレートは論理的に上半分と下半分に分割されます。 1 つのアクチュエータはプラッタの上部セットの読み取りおよび書き込みヘッドを制御し、もう 1 つのアクチュエータは下部セットを独立して処理します。
これら 2 つのアームは同時に動作することで、ドライブのシーケンシャル スループットと 1 秒あたりの入出力操作 (IOPS) を効果的に 2 倍にします。ホスト コンピュータ システムでは、多くの場合、単一のデュアル アクチュエータ ドライブが 2 つの別個の論理ストレージ ボリュームとして表示され、並列データ ストリームを同時に処理できます。 Seagate は、機械式ハード ドライブの膨大なストレージ容量を維持しながら、古い SATA ソリッド ステート ドライブに匹敵するシーケンシャル読み取りおよび書き込み速度を提供することを目的とした MAC.2 テクノロジーでこの商業的取り組みを開始しました。
これは、シングルコアのコンピュータ プロセッサに 2 つ目のコアを追加するのと同等の機械的ストレージであり、物理的なワークロードを分割して可動部品に固有の物理的制約を軽減すると考えることができます。
なぜ彼は飛ばなかったのですか？
従来の機械式ドライブと比較したパフォーマンス上の利点は否定できませんが、デュアル アクチュエータ ハード ドライブは、多くの複雑な技術的および経済的理由により、市場に広く普及することができませんでした。主な阻害要因は、SSD の継続的な進歩とコストの低下です。過去 10 年間で、フラッシュ ベースのストレージは、消費者と企業環境の両方にとって非常にアクセスしやすい価格帯に達しました。 SSD には可動部品がなく、最高のデュアル アクチュエーター メカニカル ドライブよりも高速な速度を実現します。
パフォーマンスを求める人は単純に SSD を購入しますが、コールド バルク ストレージのテラバイトあたりのコストを最も低くしたい人は、標準のシングル アクチュエータ ハード ドライブを選択します。デュアル アクチュエータ ドライブは、この階層型ストレージ階層において奇妙な中間点を占めており、フラッシュ メモリのような驚異的な高速性も、従来の機械式ドライブのような最低の製造コストも提供しません。
さらに、2 番目の機械アームを追加すると、エンジニアリングが大幅に複雑になります。これにより、ドライブの全体的な消費電力が増加し、サーバー シャーシ内でより大きな物理振動が発生し、より高レベルの精密製造が必要になります。これらの要因により必然的に部品代が増加し、ドライブの製造と購入のコストが大幅に高くなります。
ソフトウェアの制約も考慮する必要があります。多くの場合、ドライブはパフォーマンスを最大化するために 2 つの別個の論理ユニットとして表示されます。また、古いハードウェア コントローラーやソフトウェア デファインド ストレージ ソリューションでは、2 つのアクチュエーター間でワークロードのバランスを適切に保つために更新と最適化が必要です。データセンターのインフラストラクチャが、ドライブの両方の半分に同時にデータを配信するように明示的に最適化されていない場合、セカンダリ アクチュエータが非アクティブになり、テクノロジに対して支払ったプレミアムが完全に無効になります。 SSD 市場の成長、製造コストの増加、インフラストラクチャの改善の必要性の組み合わせにより、SSD は高度に専門化され続けています。
彼らはそんなことをするだろうか？
残念ながら、消費者向けのデスクトップ、ラップトップ、および一般企業の分野では、このテクノロジーが日の目を見ることはないだろう。フラッシュ ストレージがこれらの領域を永久に引き継ぎ、従来のハード ドライブが日常のコンピューティング タスク用のレガシー ハードウェアになりつつあります。そして、それについて考えるには遅すぎます。
ただし、ハイパースケール分野、特に大規模なクラウド サービス プロバイダーと巨大なデータ センターの間では、軌道は大きく異なります。これらのインフラ大手にとって、デュアルアクチュエータ技術は単なる好奇心ではありません。それは急速に避けられない機械的必需品になりつつあります。
ハード ドライブ メーカーが熱アシスト磁気記録 (HAMR) などの高度な記録技術を使用してドライブ容量を 30 テラバイトを超え、最終的には 50 テラバイトを超えて拡張するにつれて、重要な数学的問題が浮上します。未処理のストレージ容量と機械的スループットの比率は、壊滅的に不均衡になります。データセンター アレイで単一のアクチュエータを備えた大規模なハード ドライブに障害が発生した場合、単一の機械アームの物理速度制限により、そのドライブをパリティ データから再構築するのに数週間かかる場合があります。この長い再構築ウィンドウにより、ストレージ アレイ全体がセカンダリ ドライブの障害とその後のデータ損失に対して危険なほど脆弱になります。
許容可能なサービス レベル アグリーメントと高速な再構築時間を維持するには、ストレージ容量が増加してもドライブのテラバイトあたりの IOPS を一定に保つ必要があります。したがって、近い将来、超大容量エンタープライズ ドライブにはデュアル アクチュエータが事実上必須となるでしょう。これらは、現代のインターネットを効率的に実行し続けるために舞台裏で目に見えない形で機能し、ほぼクラウド ストレージの標準となるでしょう。
一般的なコンピュータ ユーザーが開梱することは決してありませんが、デュアル アクチュエータ ドライブは、将来の世界的なデータ センター インフラストラクチャの基本的な主力となることは間違いありません。
