Серверные накопители SFF от Seagate

Евгений Рудометов,

Rudometov.mail.ru

Компания Seagate недавно представила Savvio —  первую в мире линейку 2,5-дюймовых накопителей на жестких магнитных дисках со скоростью вращения шпинделя 10 000 оборотов в минуту, ориентированных на рынок высоконадежных, производительных, компактных систем хранения данных, Blade и 1Uсерверов, рабочих станций.

Развитие архитектуры компьютеров тесно связано с совершенствованием их комплектующих. От этих комплектующих зависят и производительность, и функциональные свойства. Процесс совершенствования затронул все составляющие постоянно усложняющихся вычислительных систем, в которых находят воплощение новейшие инновации IT-отраслей.

Полупроводниковые технологии оперируют все меньшими масштабами, и в соответствии с миниатюризацией элементов стремительно растут плотность и число транзисторов в микросхемах. В качестве иллюстрации достаточно привести, например,  центральные процессоры. Число транзисторов в этих сверхсложных микросхемах удваивается каждые полтора-два года. Эта правило с завидной точностью выполняется уже более трех десятков лет и известно как закон Мура. Кстати, этот эмпирический закон нередко приводится в качестве иллюстрации возможностей полупроводниковых технологий, определяющих стремительную эволюцию процессоров. Остается добавить, что кремниевые кристаллы процессоров, ориентированных на массовый потребительский рынок, уже содержат более 100 000 000 транзисторов, а производительных моделей серверных процессоров, например, Intel Itanium 2 — уже более полумиллиарда. 

Однако, признавая высокие темпы развития архитектуры процессоров и увеличения числа их элементов, необходимо напомнить, что существуют компьютерные комплектующие, чье совершенствование и рост возможностей происходит еще быстрее. Такими комплектующими являются накопители на жестких дисках (винчестеры), емкость которых удваивается, по крайней мере в последние десять лет, каждые 9-12 месяцев. А это означает, что скорость эволюции этих устройств в два раза превышает темпы, достигнутые в полупроводниковых технологиях. При этом совершенствуются и конструкция самих накопителей, и их интерфейсы. Как следствие растет скорость доступа к данным при постоянном уменьшении цены хранения единицы информации. В дополнение к этому улучшение технических и эксплуатационных параметров происходит одновременно с эволюцией их форм-факторов, в результате чего постепенно уменьшаются их размеры, расширяя области использования данных устройств.

Рис. 1. Эволюция форм-факторов накопителей на жестких дисках

В сравнительно короткий срок существования персональных компьютеров, чье появление в 1981 г. обязано изобретению корпорацией Intel микропроцессоров в 1974 г., накопители на жестких дисках прошли путь от устройств, использующих магнитные диски диаметром 8 дюймов, к накопителям с дисками в 3,5 дюймов. И как видно из схемы, представленной на рис. 1, еще быстрее уменьшалась высота этих устройств и, следовательно, их объем.

Однако на этом эволюционный процесс данных комплектующих не остановился. Действительно, в настоящее время наблюдается постепенный переход от 3,5 на форм-фактор дисков в 2,5 дюймов. Созданные первоначально для портативных компьютеров, они постепенно завоевывают новые для них рынки, внедряясь уже в некоторые модели настольных компьютеров. Более того, накопителями с дисками данного формата  заинтересовались создатели и пользователи серверного сектора, на изделиях которого традиционно происходит апробация новейших технологий и архитектур, поскольку с ценой новинок там не стоит так остро, как в потребительском секторе.

"Всё больше пользователей заинтересованы сегодня в серверах и системах хранения данных, которые бы физически занимали меньше места и потребляли меньше электроэнергии, —  отмечает Джон Монро (John Monroe), вице-президент исследовательской организации Gartner Dataquest. — Новые модели высокопроизводительных 2,5-дюймовых винчестеров позволяют добиваться более высоких скоростей и большей надежности в корпоративных системах, сокращая при этом энергопотребление и уменьшая общие размеры систем. Переход на новый форм-фактор для корпоративных систем неизбежен. По прогнозам Gartner, к 2007 году в многопользовательских средах будут доминировать 2,5-дюймовые накопители на жестких дисках".

Рис. 2. Развитие рынка 3,5 и 2,5-дюймовых жестких дисков

В ответ на потребности серверного рынка и в соответствии с тенденциями эволюции систем хранения информации в корпоративных системах компания Seagate (Seagate Technology) выступила с инициативой разработки накопителей нового поколения с улучшенными техническими и эксплуатационными параметрами.

Реализуя данные цели, компания Seagate провела массовый опрос конечных пользователей, который показал, что консолидация серверных систем хранения информации, наряду с сокращением места, занимаемого информационными системами, являются важными проблемами, требующими более пристального внимания на уровне предприятия. Решить эти и многие другие задачи, по мнению Seagate, поможет переход отрасли на 2,5-дюймовую платформу накопителей, о чем было официально объявлено в мае 2003 года при поддержке таких компаний, как HP, Intel, Microsoft и ряда других крупных игроков компьютерного рынка.

В результате значительных инвестиций в НИОКР и проведенных исследований компания Seagate недавно представила Savvio (от Savvy + I/O, Savvy — ум, сообразительность, I/O — ввод/вывод) — первую в мире линейку 2,5-дюймовых накопителей на жестких дисках масштаба предприятия со скоростью вращения шпинделя 10 000 оборотов в минуту. Данные новые дисковые накопители форм-фактора SFF (Small Form Factor — малый форм-фактор) по замыслу их разработчиков будут в самое ближайшее время применяться в решениях нового типа. Эти решения позволят создавать более компактные системы хранения данных, выполняющие большее число операций ввода/вывода в секунду и обеспечивающие при этом максимально высокую надежность.

Рис.3. Накопитель на 2,5-дюймовых жестких дисках Savvio

Накопители на жестких дисках Savvio являются перспективным решением в области хранения данных для высокоплотных платформ, включая новые серверы, массивы хранения данных и blade-серверы, поскольку эти накопители отличаются меньшими размерами, меньшим энергопотреблением, следовательно, и меньшим тепловыделением, а также минимальным временем поиска и самой высокой в отрасли надежностью.

Накопители на жестких дисках Savvio представляют собой 2,5-дюймовые накопители со скоростью вращения шпинделя 10 000 оборотов в минуту. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с 3,5-дюймовыми винчестерами с той же скоростью вращения шпинделя. В частности, накопители Savvio занимают на 70% меньше места, они на 400 грамм легче, на 40% экономичнее по энергопотреблению, а время поиска сократилось на 15%.

В результате внедрения данных новых 2,5-дюймовых накопителей корпоративные пользователи экономят значительные финансовые средства. Это достигается благодаря уменьшению офисной площади, отведенной под оборудование, а также снижению расходов на организацию специализированных помещений (кондиционирование, использование блоков бесперебойного питания и т. д.), платы за электроэнергию и т.п. Остается добавить, что во многих случаях пользователи систем, созданных на основе новых накопителей, получают дополнительную прибыль за счет сокращения времени выполнения задач.

Накопители на жестких дисках Savvio ограниченно поставляются в настоящее время с одной либо с двумя пластинами и имеют емкость, соответственно, 36 Гбайт и 73 Гбайт (измеряется в миллиардах байт), что является наиболее востребованными емкостями подобных устройств в большинстве приложений масштаба предприятия. Основные параметры накопителей Savvio приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры накопителей Savvio

Параметры	Значения
Форм-фактор (диаметр дисков, толщина), дюймов/мм	2,5 / 15
Емкость, Гбайт	36,7, 73,4
Интерфесы	U320, 2G FC, SAS
Скорость вращения, об/с	10 000
Время доступа (Avg. Seek), мс	4,1
Время перехода (Tk-to-Tk), мс	0,4 / 0,7
Скорость передачи данных (Transfer Rate), Мбайт/с	41-63
Число дисков / головок, шт	1 / 2, 2 / 4
Время наработки на отказ (MTBF), час	1 400 000
Мощность потребления  (Idle Power), Вт	<5,1, Чтение <8,0

В конструкции жестких дисков Savvio использован ряд оригинальных нововведений, к которым относятся быстродействующий контроллер, усовершенствованный, укороченный актуатор, миниатюрный 15 мм FDB двигатель, гидродинамические подшипники, а также улучшенные встроенные алгоритмы и программы повышения надежности работы и диагностики неисправностей (SMART, утилиты) и т.д. Благодаря внедренным нововведениям среднее время выработки на отказ (MTBF) для данных устройств составляет по утверждению разработчиков 1,4 миллиона часов. Кстати, в отличие от накопителей с традиционными интерфейсами ATA и SATA, где при тестировании наработки на отказ создаются условия работы, характерные для типичной настольной системы, при оценке времени наработки на отказ накопителей Savvio используется специальная методика. Эта методика заключается в получении результатов надежности работы, основанных на круглосуточной (в режиме 7/24/365 — 7 дней в неделю по 24 часа в течение 365 дней) стопроцентной загрузке устройства, имитирующей условия работы системы на предприятии. 

Дисковые накопители Savvio планируются поставлять с одним из трех интерфейсов, принятых в секторе серверных решений, включая Serial Attached SCSI (SAS). SAS — новый этап в развитии интерфейса SCSI, обеспечивающий значительно более высокую производительность, гибкость и масштабируемость решений. Характеристики используемых интерфейсов с данными накопителями приведены в таблице 2.

Таблица 2.  Краткие характеристики интерфейсов

Характеристики	Ultra320 SCSI	2 Гбит/с Fibre Channel	Serial Attached SCSI
Число устройств, шт	15	4 млн.	12 К
Расстояние, м	12	12 000	10
Двойной порт	Нет	Да	да
Full Duplex	Нет	Да	да
Пропускная способность, Мбайт	320	400	300
Протокол	SCSI	Fibre Channel	SCSI
Область применения	Blade серверы, 1U серверы, рабочие станции	Массивы памяти	Массивы памяти, Blade серверы, 1U серверы, рабочие станции

Анализируя возможности интерфейса SAS, необходимо отметить, что недавно компании Seagate Technology и LSI Logic впервые продемонстрировали скорость передачи данных 3 Гб/с на первых в мире 2,5-дюймовых промышленных Serial Attached SCSI накопителях, работающих на двухпортовых контроллерах LSI Logic SAS1064. Демонстрация состоялась в рамках очередного Форума разработчиков — IDF Spring 2004 (IDF — Intel Developer Forum), состоявшегося в Сан-Франциско (Калифорния, США). Демонстрация в Сан-Франциско стала еще одним свидетельством успехов, достигнутых в разработке SAS решений в последнее  время, и ведущую роль Seagate и LSI Logic в продвижении на рынке этой новой эволюционной технологии в области хранения данных. Технология Serial Attached SCSI характеризуется высокими значениями  производительности, масштабируемости и совместимости. Это позволяет IT менеджерам консолидировать хранение данных на предприятии и таким образом значительно снизить общие расходы.

Система, продемонстрированная в Сан-Франциско, состояла из SAS хост адаптера от компании LSI Logic, передающего данные на скорости до 3 Гбит/с, и 2,5-дюймового дискового накопителя масштаба предприятия от Seagate. Наличие двух портов позволило продемонстрировать главное различие между SAS и SATA винчестерами. На предприятиях, где требуется высокая надежность, доступность и производительность, наличие двух портов является ключевым фактором, обеспечивающим общее стабильное состояние системы и повышающим производительность подсистем прямого подключения (Direct Attached Storage).

"В условиях продолжающегося роста потребностей предприятий в средствах хранения данных, решения Serial Attached SCSI от Seagate позволят IT-менеджерам обеспечить необходимый уровень производительности и масштабируемости для выполнения приложений с большим количеством транзакций на критичных для бизнеса системах, — отметил Джефф Луббака (Jeff Loebbaka), вице-президент Seagate по маркетингу. — Продемонстрированное нами технологическое лидерство во многом является результатом активных усилий в области НИОКР. Когда Seagate, лидер в области SCSI накопителей на жестких дисках, решил разработать новый интерфейс, он обратился к компании LSI Logic. Применение микросхемы Rapid Chip от LSI Logic позволит нам быстрее выходить на рынок с новыми продуктами, отчего, в конечном счете, выигрывают наши OEM заказчики".

Таким образом и интерфейс Serial Attached SCSI является следующей ступенью в развитии отраслевого стандартного интерфейса для устройств хранения данных. Технология SAS расширяет возможности решений на базе интерфейса SCSI (Ultra320) и предназначена для использования в новом поколении рабочих станций и серверов на базе Direct Attach Storage, сохраняя при этом обратную совместимость на уровне устройств. А поскольку физический уровень SAS систем совместим с SATA, пользователи могут выбирать для своих SAS систем либо SATA, либо SAS накопители на жестких дисках, либо комбинировать их. Технология SAS обеспечивает намного более высокую скорость и более широкие возможности для соединения, сохраняя при этом ту же функциональность и надежность, что и ее предшественник — технология Ultra320 SCSI.

Компания Seagate планирует выпустить свои первые SAS накопители осенью 2004 года, расширяя таким образом ассортимент своей продукции, который уже включает решения на базе Ultra320 SCSI, Fibre Channel и Serial ATA. В свою очередь компания LSI Logic объявила о планах выпустить наиболее полное в отрасли семейство SAS контроллеров, расширителей, хост адаптеров и адаптеров ROMB и RAID.

Ожидается, что винчестеры Savvio появятся в продаже в конце второго календарного квартала 2004 года. Выпуск же накопителей на жестких магнитных дисках Savvio форм-фактора SFF и с интерфейсом SAS планируется на третий квартал 2004 года.

В статье были использованы материалы компании Seagate