Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng

Giữa CES vào đầu tháng, một loạt các bài thuyết trình tại Storage Field Day tuần trước và báo cáo thu nhập hàng quý trong tuần này, chúng tôi đã được nghe từ mọi bộ phận của Western Digital về các ưu tiên, chiến lược và lộ trình mới nhất của họ. Dưới đây là những điểm nổi bật.

Hard Drive Tech: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động cải tiến và hệ thống treo

Sự phát triển công nghệ ổ cứng của Western Digital đang tiến lên trên một số mặt trận để đẩy các giới hạn của ổ cứng doanh nghiệp dung lượng cao của họ. Helium là tin cũ và được sử dụng trong tất cả các ổ đĩa lớn hơn 10TB. Gần đây, sự chú ý nhiều nhất tập trung vào Ghi âm từ tính được hỗ trợ nhiệt (HAMR) và Ghi từ tính được hỗ trợ bằng lò vi sóng (MAMR), cả hai đều thuộc nhóm ghi âm hỗ trợ năng lượng. Western Digital vẫn còn vài năm nữa mới triển khai HAMR hoặc MAMR, nhưng thế hệ ổ cứng sắp tới của họ thực hiện những bước đầu tiên theo hướng đó.

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 1

Năm nay, WDC đang bắt đầu cung cấp thế hệ ổ cứng doanh nghiệp dung lượng cao mới nhất của họ đã được công bố vào năm 2019: Ultrastar DC HC550 16TB và 18TB và Ultrastar DC HC640 20TB với chức năng ghi từ tính (SMR). Tất cả các model mới này sẽ có công nghệ ghi âm hỗ trợ năng lượng đầu tiên của WDC mà chúng được đặt tên là ePMR. Đây vẫn là một tính năng chuyển tiếp khá khó xác định, nhưng nó dựa trên một số phần cần thiết để thực hiện MAMR. Lộ trình của WDC khiến họ gắn bó với ePMR thêm vài năm nữa trước khi thực hiện đầy đủ công nghệ HAMR hoặc MAMR.

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 2

Công nghệ định vị đầu ổ cứng cũng đã được cải thiện. Thế hệ ổ cứng doanh nghiệp dung lượng mới sẽ là sản phẩm đầu tiên của Western Digital sử dụng bộ truyền động ba giai đoạn để tìm kiếm nhanh hơn và chính xác hơn. Rất đại khái, đây là giống như cho khuỷu tay và viết khớp. Điều này không được nhầm lẫn với các ổ đĩa đa bộ truyền động cho phép các đầu cho một số đĩa di chuyển độc lập khỏi đầu cho các đĩa khác. Seagate đã gây ồn ào hơn về các ổ đĩa cứng truyền động kép và tiềm năng của chúng để cải thiện đáng kể IOPS /TB số liệu đã bị suy giảm, nhưng Western Digital cũng đang nghiên cứu các thiết bị truyền động đa năng, họ chỉ không chia sẻ kế hoạch đưa chúng ra thị trường.

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 3

3D NAND: Giá và số lượng tăng

Phía bộ nhớ flash của Western Digital hiện đang tập trung nhiều hơn vào việc cung cấp các cải tiến gia tăng thay vì giới thiệu các thay đổi công nghệ lớn. Giá bộ nhớ flash thấp trong năm 2018 và 2019 đã khiến WDC và các đối thủ cạnh tranh chậm lại trong quá trình chuyển đổi 64L sang 96L và WDC đã lên kế hoạch để làm cho thế hệ tiếp theo bớt thâm dụng vốn sau nhiều thế hệ tăng chi phí chuyển đổi.

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 4

Nhu cầu về bộ nhớ flash hiện đã bắt kịp nguồn cung và dự kiến ​​sẽ cung cấp vượt mức đáng kể vào cuối năm nay, một phần do sự cắt giảm của CapEx trên hầu hết ngành công nghiệp. Western Digital không hy vọng sẽ tăng đáng kể sản lượng wafer của họ trong năm nay, nhưng khi họ chuyển sang BiCS5 sẽ giúp tăng sản lượng bit phần nào. Western Digital và Kioxia đã đưa trực tuyến fab K1 mới của họ ở Kitakami, quận Iwate, Nhật Bản, tham gia một số fab của họ tại Yokkaichi, quận Mie. Tuy nhiên, hiện tại, công suất fab bổ sung chỉ đơn giản là cung cấp cho họ sự chậm chạp cần thiết để chuyển các fab khác sang BiCS5 và nó vẫn chưa giúp tăng tổng sản lượng wafer.

Thế hệ thứ năm của Western Digital / Kioxia BiCS 3D NAND hiện đã chính thức được tiết lộ dưới dạng thiết kế 112 lớp, tăng 16% số lượng lớp khiêm tốn so với BiCS 96 lớp 4. Hai công ty đã làm việc để cải thiện mật độ theo nhiều cách khác nhau ngoài việc tăng số lượng lớp, do đó mật độ mảng bộ nhớ của BiCS5 giống như cải thiện 20% so với BiCS4 vẫn không thực sự mang tính cách mạng. Western Digital và Kioxia đã bắt đầu sản xuất và lấy mẫu hạn chế các bộ phận BiCS5, nhưng BiCS4 vẫn chiếm phần lớn áp đảo trong sản xuất bit NAND của họ và BiCS5 sẽ không bắt đầu tăng cường nghiêm trọng cho đến nửa cuối năm 2020.

Lưu trữ của người tiêu dùng: WD_BLACK cho các game thủ

Chiến lược tiêu dùng của Western Digital dường như chủ yếu là kinh doanh như thường lệ: không có gì thú vị xảy ra với các sản phẩm SATA của họ và các ổ NVMe tiêu dùng của họ có thể không thấy bất kỳ cập nhật nào nữa cho đến khi họ chuyển sang PCIe 4.0WDwhich WD đã không nói nhiều về. Ngoại lệ chính cho sự trì trệ là sự tập trung của họ vào các sản phẩm dành cho game thủ. WDC xem các game thủ như một cơ sở khách hàng đáng tin cậy và ít nhạy cảm về giá hơn so với người tiêu dùng nói chung. Game thủ chắc chắn là một trong những phân khúc khách hàng lớn nhất vẫn có sự tăng trưởng mạnh về nhu cầu lưu trữ cục bộ của họ:

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 5

Western Digital hiện có một loạt các sản phẩm hướng đến game thủ dưới thương hiệu WD Black của họ, đã chuyển sang một giao diện mới. SSD SN750 NVMe của họ và tất cả các ổ đĩa ngoài dành cho game thủ hiện được đặt tên là WD_BLACK và chia sẻ nhiều yếu tố thiết kế hình ảnh của họ.

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 6

Với ba họ chính của các ổ WD_BLACK bên ngoài cộng với SSD NVMe bên trong và một vài biến thể bổ sung, thương hiệu WD_BLACK khá rộng. Điều này đã phần nào làm loãng ý nghĩa của WD Black khi chỉ đề cập đến các sản phẩm hiệu suất cao nhất trong mỗi danh mục, nhưng điều đó có nghĩa là WD có rất nhiều điều để cung cấp cho cả game thủ console và PC. Với một thế hệ máy chơi game mới xuất hiện vào cuối năm nay, WD ước tính thị trường lưu trữ giao diện điều khiển sẽ là cơ hội nhiều exabyte cho năm 2020.

Lưu trữ trung tâm dữ liệu: Hầu như đã sẵn sàng để SMR cất cánh?

SSD là một phần quan trọng và sinh lợi của dòng trung tâm dữ liệu và lưu trữ doanh nghiệp của Western Digital, nhưng về mặt bitcoin được vận chuyển, ổ cứng dung lượng cao của họ vẫn còn ở phía trước. Cả hai thị trường vẫn đang có sự tăng trưởng lành mạnh và các ổ đĩa cứng sẽ không sớm trở nên không liên quan.

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 7

R & D ổ cứng của Western Digital hầu như chỉ tập trung vào phục vụ khách hàng doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu của họ. Việc kinh doanh bộ nhớ flash không tập trung quá hẹp, nhưng thị trường máy chủ chắc chắn là nơi Western Digital muốn bán hầu hết NAND của họ.

Hiện tại, thị phần của SSD dành cho doanh nghiệp của Western Digital chỉ dưới 10% và khả năng mở rộng của họ bị hạn chế một chút trong quý vừa qua do các vấn đề về chuỗi cung ứng với các thành phần khác ngoài flash NAND của họ. Với vấn đề đó đã hết thời, WDC hy vọng sẽ tăng gấp đôi thị phần của họ trong năm tới, với mục tiêu là 20%. Họ đã ghi được một số chiến thắng thiết kế mới gần đây cho các ổ NVMe doanh nghiệp của họ và một trong những khách hàng mới của họ là nhà cung cấp dịch vụ đám mây siêu lớn. Ngay cả khi họ không đạt được mục tiêu thị phần, họ sẽ kiếm được nhiều tiền hơn trong phân khúc này trong năm tới khi giá tăng.

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 8Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 9
Trái: Dự đoán tháng 4 năm 2019 Phải: Dự đoán tháng 1 năm 2020

Ổ cứng SMR đã có sẵn trong nhiều năm, nhưng vẫn chưa thấy việc áp dụng hàng loạt trong trung tâm dữ liệu. Nhược điểm về hiệu suất của SMR là rất đáng kể và khi SMR chỉ tạo ra sự khác biệt giữa 18TB và 20TB, đó là một mức giá khó bán. Mới gần đây vào mùa xuân năm ngoái, Western Digital đã dự đoán rằng các ổ đĩa cứng SMR sẽ chiếm một phần không nhỏ của exabyte ổ cứng datacenter được vận chuyển bắt đầu vào năm 2019, với mức tăng trưởng ~ 50% thị trường vào khoảng năm 2023. Bây giờ các dự đoán cập nhật của Western Digital đã thừa nhận SMR về cơ bản không đi đến năm 2019 và sẽ làm điều tương tự cho năm 2020, nhưng họ cam kết rằng nó sẽ bắt đầu cất cánh vào năm 2021. Một số điều cần thay đổi về tình hình hiện tại trước khi điều đó có thể xảy ra.

Đầu tiên, ổ cứng SMR cần phải có những lợi thế hấp dẫn. Western Digital hứa hẹn rằng khoảng cách về dung lượng giữa các ổ CMR và SMR sẽ mở rộng trong những năm tới, mặc dù họ không ngừng hứa hẹn rằng SMR sẽ có lợi thế đáng kể về $ /TB. Ngay cả ở mức tương đương $ /TB, các ổ đĩa lớn hơn có thể cung cấp TCO thấp hơn cho các triển khai lớn bằng cách giảm số lượng máy chủ cần thiết để đạt điểm công suất nhất định. Đây là một đối số mà Western Digital đã đưa ra để thúc đẩy các ổ CMR lớn hơn của họ:

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 10
Ước tính của WDC về cách ổ cứng 18TB của họ có thể cung cấp TCO thấp hơn 14TB với cùng $ /TB

Một thay đổi lớn khác cần thiết để SMR thành công là các hình phạt về hiệu suất cần phải trở nên dễ quản lý hơn. Các ổ SMR về cơ bản không thể hỗ trợ ghi ngẫu nhiên. Họ cần phải đệm và viết toàn bộ một bản nhạc tại một thời điểm và các bản nhạc trùng lặp chỉ có thể được viết lại theo thứ tự. Ổ cứng SMR được quản lý ổ đĩa cho phép hệ thống máy chủ giả vờ những hạn chế đó không tồn tại bằng cách sử dụng bộ đệm ghi lớn. Western Digital tin rằng cách tốt nhất để có được hiệu năng tốt từ các ổ SMR là thay vào đó là SMR do Host quản lý nơi phần mềm nhận thức được các hạn chế đối với việc ghi trong vùng bị zona. Điều này rõ ràng đòi hỏi những thay đổi lớn đối với ngăn xếp phần mềm và theo WDC, đây là điều đang kìm hãm việc áp dụng SMR trong trung tâm dữ liệu. Western Digital đã nỗ lực rất nhiều để giúp chuẩn bị hệ sinh thái phần mềm cho các ổ cứng SMR và họ tin rằng vào năm 2021, họ sẽ có những khách hàng lớn sẽ sẵn sàng tung ra phần mềm nhận biết SMR như một phần của việc triển khai SMR hàng loạt ổ đĩa.

Sáng kiến ​​lưu trữ khoanh vùng

Các hạn chế mẫu truy cập dữ liệu được áp dụng bởi các ổ đĩa cứng SMR tương tự như một số thách thức cơ bản khi làm việc với trang nhỏ của bộ nhớ flash NAND so với cấu trúc khối xóa lớn. Trong năm qua, Western Digital đã thúc đẩy Sáng kiến ​​lưu trữ được khoanh vùng của họ nhằm tìm cách giải quyết cả hai thách thức này và cho phép các ứng dụng xử lý chung với các thiết bị lưu trữ được khoanh vùng, có thể là SSD hoặc ổ cứng SMR. Các bộ lệnh ATA và SCSI đã có phần mở rộng cho SMR do máy chủ quản lý. WDC đã và đang giúp NVMe phát triển tiện ích mở rộng Không gian tên (ZNS) để cung cấp giao diện tương tự với SSD.

Đối với ổ cứng, lợi ích của SMR là nhỏ nhưng do lớn hơn. Đối với SSD, việc chuyển sang mô hình được khoanh vùng có thể cho phép tỷ lệ cung cấp vượt mức nhỏ hơn và DRAM trên bo mạch, do đó, ổ đĩa có thể rẻ hơn trong khi cung cấp hiệu suất tương tự trên nhiều khối lượng công việc. IO được quản lý máy chủ đúng cách cũng có thể làm giảm đáng kể khuếch đại ghi, cho phép độ bền ghi hiệu quả cao hơn.

Cập nhật lộ trình kỹ thuật số phương Tây: Ghi âm hỗ trợ năng lượng, Thiết bị truyền động nhiều giai đoạn, Lưu trữ được khoanh vùng 11

Western Digital đã cung cấp SSD Ultrastar SN340 NVMe cung cấp một số lợi thế đó mà không cần sử dụng tiện ích mở rộng ZNS sắp tới, bằng cách có Lớp dịch Flash hoạt động với các khối 32kB thay vì 4kB. Giống như ổ cứng SMR được quản lý ổ đĩa, điều này có nghĩa là SN340 sẽ cho phép máy chủ phát lệnh ghi ngẫu nhiên, nhưng hiệu suất cho những thứ đó sẽ bị hút. Do đó, SN340 chỉ được nhắm mục tiêu ở khối lượng công việc đọc nhiều nhất. SSD ZNS nhiều khả năng sẽ xử lý các kích thước vùng theo thứ tự hàng chục megabyte thay vì 32kB và sẽ yêu cầu hệ thống máy chủ đảm bảo việc ghi của nó là tuần tự trong từng vùng để tránh hiệu suất ghi ngẫu nhiên khủng khiếp.

Tiện ích mở rộng không gian tên miền NVMe có thể sẽ được phê chuẩn trong năm nay. Phần mềm của Western Digital hoạt động trong không gian này hoàn toàn là nguồn mở, tập trung vào hỗ trợ trong nhân Linux và phát triển các công cụ và thư viện cần thiết cho hệ sinh thái lưu trữ được khoanh vùng.