1. Статьи
  2. Системы видеонаблюдения
  3. Использование накопителей на рынке видеонаблюдения

Использование накопителей на рынке видеонаблюдения

27 Январь 2015

Александр Горскин

ЧАСТЬ 1

Одним из основных предназначений систем видеонаблюдения и охранного телевидения является видеофиксация текущей обстановки в зоне наблюдения с одновременным, или последующим анализом ситуации и происходящих в этой зоне событий. Обязательной составляющей практически всех систем видеонаблюдения считается возможность записи и хранения видеоконтента, транслируемого с установленных в интересуемой зоне наблюдения телекамер.

Независимо от конфигурации системы видеонаблюдения, обязательным атрибутом в ней будет наличие тех или иных накопителей, на которые будет организована запись и последующее хранение записанного видеоконтента.

Для полноценного функционирования систем видеонаблюдения и охранного телевидения, необходимо организовать запись видеоконтента, транслируемого от сетевых и/или аналоговых камер (в простейших локальных решениях) на внешний, или внутренний носитель. Далее – обеспечить сохранность записанного видеоархива и доступ к видеозаписям для работы с ними.

В зависимости от сложности и конфигурации, в системе также могут присутствовать внешние серверы обработки и хранения данных, имеющие – как локальное расположение, так и удаленные (облачные).

Независимо от конфигурации системы видеонаблюдения, обязательным атрибутом в ней будет наличие тех или иных накопителей.

В ближайшем номере газеты мы рассмотрим тенденции использования накопителей в отрасли видеонаблюдения на весьма наглядном примере эволюции сетевых телекамер.

В этой же статье мы уделим внимание более привычным на рынке видеонаблюдения и охранного телевидения решениям, в которых запись видеотрансляции с нескольких телекамер осуществляется на самостоятельное устройство.

 

Накопители в составе систем видеонаблюдения

Не будем глубоко вдаваться в историю, и пролистаем времена хранения видеоданных на магнитных лентах: аналоговых видеомагнитофонов, которые могли записывать до 960 часов видео на одну кассету стандарта VHS, а также стримеров.

 

3.5" HDD – оптимальное соотношение емкость-цена-срок службы

В аналоговых системах видеонаблюдения, построенных на базе персонального компьютера, или DVR, как и в цифровых IP-системах видеонаблюдения, построенных на базе персонального компьютера, NVR, видеосерверах NAS, – традиционно видеозапись осуществляется на встроенные HDD-накопители. Для расширения видеоархива и в качестве резервного хранилища чаще используются внешние RAID-массивы, внешние накопители и т.д. Оптимальными для использования во всех этих устройствах остаются 3.5” HDD, которые до сих пор обладают оптимальным соотношением: емкость- цена-срок службы.

Что же касается компьютерных систем видеонаблюдения, то в большинстве случаев производители изначально самостоятельно подбирали конфигурацию железа, включая модель HDD, или предоставляли список уже протестированного и рекомендованного к совместному применению оборудования (железа). Аналогичные списки с рекомендованными HDD могут предоставлять и брендовые производители DVR, NVR и систем видеонаблюдения на базе NAS.

Несмотря на это, даже сейчас частые случаи применения в системах видеонаблюдения жестких дисков, спроектированных для настольных компьютеров. Такие диски дешевле профессиональных дорогих линеек и спроектированы для работы в режиме 8/5, т.е. 8 часов в день и 5 дней в неделю. Кроме того, такие накопители могут иметь ряд ограничений: по быстродействию, времени оклика, количеству одновременно выполняемых операций и др. Обычно к ним предъявляются заниженные требования по температуре, наработке на отказ, вибрации и т.д.

Напротив, системы видеонаблюдения, как правило, ориентированы на круглосуточный режим работы 24/7, т.е. 24 часа в день и 7 дней в неделю. В устройствах видеозаписи используется 2 HDD и больше. Вдобавок, такие устройства могут эксплуатироваться не в самых оптимальных для жестких дисков условиях.

Имея отрицательную статистику совместного использования устройств записи даже с рекомендованными моделями HDD, мы советуем не экономить на сборке и приобретать продукцию с уже предустановленными жесткими дисками, на которые распространяется гарантия, как изготовителей HDD, так и самих производителей DVR, NVR и видеосистем видеонаблюдения на базе NAS, или же компьютеров с готовой предустановленной и сконфигурированной системой видеонаблюдения.

 

Жесткий диск, как устройство

Напомним, что жесткий диск («hard disk drive» сокр. HDD) – устройство для хранения цифровой информации. Основным компонентом жесткого диска являются одна или несколько пластин (их ещё называют платтеры, «блины»), выполненных из металла или стекла (керамики). Эти пластины покрывают слоем ферромагнетика, который чаще всего состоит из двуокиси хрома. Таким образом, в HDD действует магнитный принцип хранения информации. Именно на этих пластинах и хранится вся информация, расположенная на жестком диске.

Диски закреплены на общей оси и вращаются с большой скоростью. Кроме того, в корпусе жесткого диска имеется блок магнитных головок, которые осуществляют чтение и запись с поверхностей дисков. Головка проходит в нескольких нанометрах от пластин жесткого диска. Все головки соединены вместе и не могут двигаться раздельно, поэтому запись и чтение производятся сразу со всех поверхностей всех дисков одновременно. Так как механический контакт между пластинами диска и головкой отсутствует, жесткие диски достаточно надежны и долговечны, что является одним из главных их преимуществ, в сравнении с другими устройствами для хранения данных.

Жесткие диски различаются: интерфейсом подключения к материнской плате, скоростью вращения пластин, объемом хранимых данных и кэш-буфером, временем позиционирования головок, временем поиска информации и др. При этом, двумя основными физическими параметрами, которые определяют производительность HDD являются: скорость вращения дисков (чем быстрее вращаются диски, тем быстрее можно получать доступ к диску, тем быстрее диски проходят под магнитными головками, следовательно, тем быстрее можно считывать/записывать данные) и плотность записи на диске (этот параметр определяется как произведение линейной плотности записи вдоль дорожки, выражаемой в битах на дюйм (Bits Per Inch – BPI), и количества дорожек на дюйм (Tracks Per Inch – TPI). В результате поверхностная плотность записи выражается в Мбит/кв.дюйм или в Гбит/кв.дюйм). Эволюция жестких дисков идет в первую очередь в направлении увеличения их емкости, что достигается увеличением: плотности записи на одну пластину и – количества таких пластин в одном HDD.

 

 

Производители жестких дисков

На текущий момент, на рынке жестких дисков присутствует только три производителя, компании: Seagate Technology, Western Digital и Toshiba Electronics Europe (TEE). Еще если быть точнее, то на рынке представлена продукция сразу двух дочерних предприятий, находящихся в собственности WD: WD Technologies и HGST (Hitachi Global Storage Technologies), приобретенное у Hitachi в 2012 году.

 

 

Напомним, что компания Maxtor купила отделение жестких дисков компании Quantum, а затем сама была поглощена корпорацией Seagate, которая купила отделение жестких дисков у Samsung. Подразделение жестких дисков Fujitsu было продано компании Toshiba. Компания Western Digital (WD) купила компанию Hitachi GST (HGST), которая была образована на базе отделения жестких дисков IBM после его продажи японской Hitachi Ltd. В процессе поглощения Hitachi Global Storage Technologies (Hitachi GST) корпорации Western Digital пришлось пойти на ряд уступок с тем, чтобы выполнить требования антимонопольных органов США. Так, американский регулятор обязал WD передать часть активов третьему участнику – японской компании Toshiba. В рамках договоренностей WD передало компании Toshiba часть производственных мощностей и объектов интеллектуальной собственности, касающихся выпуска жестких дисков формата 3.5” для потребительского и серверного рынков. В свою очередь, Toshiba передало компании WD акции своего подразделения Toshiba Storage Device Thailand (TSDT), занятого выпуском накопителей формата 2.5”.

Несмотря на это, в эксплуатации еще остается большое количество уже не выпускаемых HDD от ушедших с рынка жестких дисков производителей.

 

Решение проблем с жесткими дисками

Когда же на рынке HDD присутствовало большее количество производителей, можно было столкнуться с ситуацией, что стабильность накопителей даже одной модели из разных партий отличалась друг – от друга. Поэтому было вполне естественным, что под серьезные объекты закупался полный комплект дисков уже протестированных из списка рекомендованных производителями систем видеонаблюдения. Дополнительный комплект дисков этой же партии закладывался в ЗИП.

В настоящее время проблемы с жесткими дисками чаще решают за счет дублирования (зеркалирования) данных. В многодисковых системах видеонаблюдения рекомендуется использовать RAID-контроллеры, поддерживающие создание RAID-массивов разных конфигураций. RAID (англ. redundant array of independent disks — избыточный массив независимых дисков) – массив из нескольких дисков (запоминающих устройств), управляемых контроллером, связанных между собой скоростными каналами передачи данных и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. RAID-массив служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/ записи.

Аббревиатура «RAID» изначально расшифровывалась как «redundant array of inexpensive disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле дисков SLED (Single Large Expensive Drive)). Именно так был представлен RAID его создателями Петтерсоном (David A. Patterson), Гибсоном (Garth A. Gibson) и Катцом (Randy H. Katz) в 1987 году. Со временем «RAID» стали расшифровывать как «redundant array of independent disks» («избыточный (резервный) массив независимых дисков»), потому что для массивов приходилось использовать и дорогое оборудование (под недорогими дисками подразумевались диски для ПЭВМ).

При самостоятельной конфигурации RAID-массива, предварительно рекомендуется ознакомиться с таблицей сравнения RAID. В зависимости от количества дисков, требуемой надежности массива, приоритетов между скоростью чтения и скоростью записи, а также допустимого количества вышедших из строя дисков можно подобрать для себя оптимальную конфигурацию массива. Конечно, при выборе необходимо учитывать и возможности уже имеющихся в наличии, или встроенных RAID-контроллеров. Всегда следует помнить, что при выборе RAID 0, даже выход из строя одного диска ведет к потере всего архива. К примеру, RAID 1 (от 2-х дисков) RAID 10 (от 4-х дисков) подразумевают двойную стоимость используемого дискового пространства. RAID 5 (от 3-х дисков) и RAID 6 (от 4-х дисков) дешевле по стоимости, но требуют большей мощности от контроллера. Как вариант, многие системы видеонаблюдения на платформе NAS, по умолчанию предлагают сконфигурировать RAID 5, в котором допускается выход из стоя одного диска, при этом допускается совместное использование HDD разных объемов.

 

 

 

 

 

RAID

Минимум дисков

Потребность в дисках

Отказоустойчивость

Скорость передачи данных

Интенсивность обработки запросов

Практическое использование

0

2

N

< 1 диск

< RAID

очень высокая до N х 1 диск

Графика, видео

1

2

2N*

< RAID 6

R > 1 диск W = 1 диск

до 2 х 1 диск W = 1 диск

малые файл-серверы

2

7

2N

< RAID 1

~ RAID 3

Низкая

мейнфреймы

3

3

N+1

< RAID 1

< RAID 7

Низкая

Графика, видео

4

3

N+1

< RAID 1

R < RAID 3 W < RAID 5

R = RAID 0 W << 1 диск

файл-серверы

5

3

N+1

< RAID 1

R < RAID 4 W < RAID 3

R = RAID 0 W < 1 диск

серверы баз данных

6

4

N+2

самая высокая

низкая

R > 1 диск W < RAID 4

используется крайне редко

7

12

N+1

< RAID 1

самая высокая

самая высокая

разные типы приложений

 

 

 

Уточнения:

  • – рассматривается обычно используемый вариант;
  • k – количество подсегментов;
  • R – чтение;
  • W – запись.

 

Специальные линейки жестких дисков для видеонаблюдения

Жесткие диски компаний Seagate Technology и Western Digital активно присутствуют на рынке видеонаблюдения и охранного телевидения, включая специальные линейки HDD. Реже встречаются жесткие диски от компании Toshiba Electronics Europe (TEE).

 

Seagate® SurveillanceHDD

Так в феврале 2014 года компания Seagate представила свои новые жёсткие диски Seagate® Surveillance HDD (прежнее название – SV35 Series™) – накопители седьмого поколения, созданные специально для систем видеонаблюдения и работы с видеоданными. Винчестеры выполнены в форм-факторе 3.5 дюйма и используют для подключения к компьютеру интерфейс Serial ATA 3.0 с пропускной способностью до 6 Гбит/с. Скорость вращения шпинделя составляет 5900 оборотов в минуту, ёмкость буфера – 64 Мбайт. Жёсткие диски Surveillance HDD выпускаются в модификациях ёмкостью 3 или 4 Тбайт. Их габариты равны 147 х 101.6 х 26.1 мм.

Производитель отмечает, что эта линейка дисков специально спроектирована с учётом высокой нагрузки, возникающей в системах видеонаблюдения с большим количеством камер. Накопители рассчитаны на эксплуатацию в круглосуточном режиме. Устройства Surveillance HDD комплектуются датчиками вибрации, что позволяет им эффективно и стабильно работать в системах, насчитывающих до 16 накопителей. Диски поддерживают до 32 каналов записи и обладают средним временем наработки на отказ (MTBF) в 1 миллион часов.

Новая линейка накопителей разработана с целью хранения и получения быстрого доступа к видеоданным, обеспечения целостности информации и более продолжительной работы всех систем. «В наши дни потребность в анализе и обработке огромных массивов данных видеонаблюдения возрастает с фантастической скоростью. Эта потребность распространяется на многие сферы нашей жизни, например, данные видеонаблюдения являются основой приложений, позволяющих городским службам прогнозировать и совершенствовать транспортные потоки, сократить время ожидания в аэропортах, а службам спасения быстрее реагировать на запросы, возможности почти безграничны, – говорит Скотт Хорн (Scott Horn), вице-президент по маркетингу компании Seagate. – Мы были первыми на этом рынке, создав более десяти лет назад первый в мире жесткий диск для систем круглосуточного видеонаблюдения, и теперь можем использовать богатый накопленный опыт, чтобы обеспечить наших клиентов самым оптимальным решением для записи и доступа к данным видеонаблюдения». Так 3,5-дюймовый Surveillance HDD емкостью до 4 Тб способен хранить до 480 часов видео в формате HD.

На сайтах компаний Seagate Technology и Western Digital можно найти портфолио разно-уровневых решений для хранения данных видеонаблюдения, в зависимости от предполагаемой конфигурации системы и хранилища видеоданных.

 

WDPurple™

WD®, подразделение компании Western Digital, одновременно с компанией Seagate, представила собственную линейку жестких дисков для систем видеонаблюдения.

Новые 3.5-дюймовые накопители линейки WD Purple™ созданы специально для применения в составе систем видеонаблюдения и прекрасно подходят как для домашних, так и небольших офисных систем безопасности, в которых установлено до восьми накопителей и до 32-х HD- видеокамер. Новые жёсткие диски представлены модельным рядом от 1 до 4 Тб. Все они комплектуются внешним интерфейсом SATA 6 Гбит/с и кэш-памятью объемом 64 Мб.

«Жесткие диски серии WD Purple™ призваны расширить спектр продукции, предлагаемой в рамках инициативы «Свобода выбора» и, тем самым, упростить нашим пользователям и партнерам поиск накопителей, которые не только соответствуют всем основным техническим требованиям, существующим в этой области, но и были одобрены лидирующими производителями систем видеонаблюдения, – говорит Мэтт Ратледж (Matt Rutledge), вице-президент корпорации WD и генеральный директор подразделения по разработке технологий для систем хранения данных. – Жесткие диски WD Purple™ изначально создавались с учетом условий эксплуатации в составе комплексов видеонаблюдения и позволяют улучшить качество воспроизведения видео в формате HD, а также способны функционировать в круглосуточном режиме».

«В отличие от стандартных настольных жестких дисков, предназначенных для эксплуатации в режиме обычного восьмичасового рабочего дня, новая линейка накопителей характеризуется высокой надежностью и полностью отвечает всем требованиям, которые предъявляются к подсистеме хранения данных комплексов видеонаблюдения Hikvision, ориентированных на домашних пользователей и заказчиков из сферы малого бизнеса, – говорит Инь Янг (Ying Yang), руководитель направления тестирования компании Hikvision. – Кроме того, накопители WD Purple™ могут использоваться в конфигурациях, насчитывающих до 8 жестких дисков, и способны обслуживать до 32 HD-видеокамер, что открывает широкие возможности для масштабирования созданных на их основе систем».

Оптимизированные для комплексов безостановочной круглосуточной цифровой видеозаписи, включая персональные цифровые и сетевые видеомагнитофоны, жесткие диски WD Purple™ отличаются низким уровнем потребляемой мощности и поддержкой ряда современных технологий, обычно используемых в устройствах промышленного класса, включая:

  • AllFrame™. При использовании в комбинации с командами потоковой передачи данных по шине ATA данная технология позволяет снизить вероятность пропуска кадров за счет применения уникального алгоритма управления кэшем. Накопители WD Purple™ снабжены обновленными микропрограммами, помогающими бороться с пикселизацией и нежелательными паузами в видеозаписях.
  • Advanced Format Technology™ (AFT). Более эффективный стандарт форматирования жестких дисков, позволяющий увеличить плотность записи информации и, следовательно, общую емкость накопителей, который применяется компанией WD, а также рядом других производителей.

Проверенная совместимость:

  • Накопители серии WD Purple™ созданы с учетом существующих стандартов в сфере систем видеонаблюдения и совместимы с шасси и чипсетами ведущих производителей в этой отрасли. В отсутствие общепризнанного стандарта, компания WD, в тесном сотрудничестве с работающими в этой индустрии поставщиками, создала собственный набор тестов, который позволяет измерить и оценить производительность жестких дисков в составе систем видеонаблюдения. В ходе испытаний накопители WD Purple™ продемонстрировали свое превосходство над аналогичными продуктами других марок, доказав способность поддерживать конфигурации с большим количеством подключенных видеокамер и каналов.

 

Toshiba MD03ACA-V

Не оставила без внимания рынок видеонаблюдения и компания Toshiba Electronics Europe (TEE) – европейское подразделение корпорации Toshiba, которое специализируется на производстве электронных компонентов, со штаб-квартирой в г. Дюссельдорф, Германия. Так 14 мая 2014 г. компания выпустила пресс-релиз о начале выпуска жестких дисков (HDD) высокой емкости серии MD03ACA-V для применения в системах наблюдения. Линейка специализированных 3.5-дюймовых жестких дисков Toshiba включает устройства емкостью до 4 Тб. Диски SATA со скоростью вращения 7200 оборотов/мин. поддерживают секторы промышленного стандарта 512n и RV-компенсацию, позволяющую сохранять производительность при различных конфигурациях жесткого диска. Благодаря этому серия MD03ACA-V хорошо подходит заказчикам, нуждающимся в хранилище для систем круглосуточного видеонаблюдения. Надежная конструкция позволяет использовать диски серии MD03ACA-V в различных видеорегистраторах, включая DVR, NVR и гибридные регистраторы, для круглосуточной эксплуатации со средним временем безотказной работы (MTTF) 1 миллион часов.

«Видеонаблюдение продолжает играть важную роль для широкого спектра предприятий и учреждений, – говорит Мартин Ларссон (Martin Larsson), вице-президент подразделения по производству устройств для хранения данных компании Toshiba Electronics Europe. – Серия дисков MD03ACA-V предназначена для использования в системах наблюдения. Она поддерживает воспроизведение видео высокого разрешения и рассчитана на круглосуточную эксплуатацию».

Энергопотребление дисков в режиме чтение/запись – 11.3 Вт, в режиме экономии энергии при простое – 6.0 Вт, температура при работе от 0 до 70 градусов Цельсия, при простое – от -40 до +70 градусов Цельсия. Диски Toshiba MD03ACA-V поддерживают работу с несколькими видеопотоками высокого разрешения, а максимальная емкость 4 Тб позволяет использовать диски для задач, где требуется записывать и хранения повышенный объем видеоданных. Производитель заявляет, что диски серии Toshiba MD03ACA-V уже доступны к заказу.

 

Особенности линеек HDD для видеонаблюдения

Следует обратить внимание на то, что у производителей имеется собственное представление о специализированных жестких дисках для систем видеонаблюдения.

Так в предыдущей линейке жестких дисков для систем видеонаблюдения компании Seagate – SV35 Series™ скорость вращения шпинделя для диска емкостью 3Тб составляла 7200 оборотов/мин., со средней потребляемой мощностью в рабочем режиме 8.0 Вт. В этой же линейке были модели на 1 и 2Тб. В новой линейке Surveillance HDD представлены диски емкостью 3Тб и 4Тб. У новинок понизилась не только скорость вращения шпинделя – 5900 оборотов/мин., но и средняя потребляемая мощность – 7.5 Вт. Вес обоих новинок составляет 610 грамм, в предыдущей линейке HDD диски емкостью 3Тб и 4Тб весили 626 грамм. Седьмое поколение линейки Surveillance HDD компании Seagate поддерживает совместную работу до 16 дисков емкостью 4 Тб и до 32 камер в системе, что по заявлению самих производителей, достигнуто благодаря установке в новую линейку дисков датчиков вибрации вращения.

Линейка HDD от WD Purple™ включает в себя модели 1, 2, 3 и 4 Тб, которые могут использоваться в конфигурациях, насчитывающих до 8 жестких дисков, и способны обслуживать до 32 HD-видеокамер. Фирменная технология IntelliPower™, позволяет получить точно выверенное соотношение скорости вращения, скорости передачи данных и алгоритмов кэширования, призвана обеспечить как значительную экономию электроэнергии, так и достойное быстродействие дисков. Потребляемая мощность в режимах чтение/запись – 5.10 Вт. Как уже отмечали выше, фирменная технология AllFrame™ делает новую линейку дисков максимально адаптированной для работы в составе систем видеонаблюдения.

 

Выбор оптимальной линейки HDD в зависимости от конфигурации системы видеонаблюдения

На сайтах компаний Seagate Technology и Western Digital представлены положительные отзывы на новые линейки дисков со стороны ведущих игроков рынка видеонаблюдения и охранного телевидения, и как уже отмечали – размещены рекомендации для самостоятельного подбора оптимальной линейки дисков, необходимых при построении системы видеонаблюдения. Выбор зависит от количества дисков в конфигурации, количества камер, как в системе в целом, так и одновременно работающих с одним диском, а также от требуемого срока сохранности видеоконтента в архиве:

  • В конфигурациях, насчитывающих до 6 жестких дисков с количеством камер в системе до 18 и временем хранения видеоданных меньше месяца, компания Seagate Technology на своем сайте рекомендует использовать 2.5-дюймовые жесткие диски Video 2.5 HDD, каждый из которых поддерживает до 12 одновременных потоков в формате HD. В этой линейке представлены жесткие диски емкостью 250, 320 и 500 Гб. Если же требуется архив со временем хранения видеоданных больше месяца, этот же производитель рекомендует использовать уже жесткие диски Video 3.5 HDD, которые выполнены в форм-факторе 3.5 дюйма и имеют емкость от 250 Гб до 4 Тб. Каждый диск поддерживает одновременную запись до 16 видеопотоков в формате HD.
  • В конфигурациях, насчитывающих до 8 жестких дисков, с менее чем 32 камерами для организации видеонаблюдения дома, домашнем офисе или на малом предприятии, компания Western Digital рекомендует использовать новую серию дисков WD Purple™ в форм-факторе 3.5 дюйма, которая поддерживает одновременную работу до 32 HD- видеокамер.
  • Компания Seagate Technology рекомендует использовать новое седьмое поколение линейки Surveillance в составе систем видеонаблюдения, содержащих до 16 жестких дисков. Впрочем, аналогичным было позиционирование и ее предыдущего – SV35 Series™ поколения жестких дисков. Эти же диски производитель рекомендует использовать для локальных хранилищ в системах видеонаблюдения с конфигурацией от 6 до 15 дисков.
  • Для системы наблюдения с менее чем 64 камерами на среднем или крупном предприятии, с конфигурацией больше 6 отсеков, компания Western Digital рекомендует использовать накопители корпоративного класса – по разумной цене WD Se, которые обеспечивают надежность при круглосуточной работе. Диски выполнены в форм-факторе 3.5 дюйма, с емкостью 1, 2, 3, 4 Тб. Среди преимуществ линейки: многоосный датчик сотрясения, который автоматически обнаруживает едва уловимые сотрясения и компенсирует их с целью защиты данных, технология Rotary Acceleration Feed Forward (RAFF) нового поколения для защиты от вращательной вибрации. Данная технология предусматривает применение сложных электронных схем для слежения за работой накопителя и одновременной корректировки как линейной, так и угловой вибрации в реальном времени, что позволяет значительно повысить быстродействие накопителей в условиях сильной вибрации по сравнению с моделями предыдущего поколения.

Эти диски также обладают рядом других преимуществ. Накопители имеют интерфейс SATA, ограниченную гарантию на 5 лет и позиционируются в качестве основы для систем хранения, специально разработанную для NAS классом от МСП до высшего и для круглосуточно функционирующих систем репликации.

  • Для системы наблюдения, в том числе особой важности, с неограниченным числом камер на среднем или крупном предприятии и конфигурацией больше 6 отсеков, этот же производитель предлагает использовать линейку жестких дисков WD Re. Диски выполнены в формфакторе 3,5 дюйма, с емкостью от 250 Гб до 4 Тб, интерфейсами: SATA или SAS и ограниченной гарантией на 5 лет. Компания Western Digital позиционирует данную линейку в качестве самых емких накопителей для систем хранения второго эшелона, которые подойдут даже для самых требовательных систем хранения. Оптимальные области применения линейки жестких дисков WD Re: емкие системы хранения для ЦОД, требовательные высокоскоростные вычислительные комплексы, корпоративные системы особой важности, сети хранения данных (SAN), сетевые устройства хранения (NAS), средства хранения с непосредственным подключением (DAS), сетевые системы видеонаблюдения и облачные хранилища данных.
  • Для хранения данных большого объема, центров обработки данных и облачных систем с функцией хранения видеоданных высокой четкости и анализа видеоизображения, компания Seagate рекомендует использовать линейку дисков Enterprise Capacity 3.5 HDD, выполненных в форм-факторе 3.5 дюйма, с емкостью 500 Мб, 1, 2, 3, 4 Тб. Также в линейке представлены и высокоскоростные жесткие диски емкостью 6 Тб. Эта же линейка рекомендуется для систем, с конфигурацией более 15 HDD. По заявлениям производителя, диски Enterprise Capacity 3.5 HDD служат идеальной основой для создания серверов и СХД с максимальной плотностью хранения. Семейство 3.5-дюймовых дисков с емкостью 6, 5, 4, и 2 Тб поддерживает наивысшую плотность хранения и обеспечивает отличную окупаемость инвестиций. Также компания Seagate заявляет, что модель HDD, емкостью 6 Тб – самые производительные в мире жесткие диски быстрого доступа емкостью 6 Тб, они обладают возможностью 10-кратного увеличения номинальной рабочей нагрузки по сравнению с дисками для настольных систем, высокой надежностью систем хранения данных – среднее время наработки на отказ составляет 1.4 млн. часов. Интерфейсы SAS 12 Гбит/с и SATA 6 Гбит/с упрощают интеграцию. Эти диски имеют лучшие в своем классе показатели количества операций ввода-вывода в секунду в расчете на 1 Тб неструктурированных данных. Технология мгновенного безопасного стирания на дисках с самошифрованием обеспечивает безопасную, легкую и экономичную утилизацию дисков. Так же для хранения большого объема неструктурированных данных в облаке, этот же производитель предлагает доступный по цене жесткий диск корпоративного класса с большой емкостью и низким энергопотреблением – диск Seagate® Terascale HDD (бывший Constellation® CS). Характеристики данной линейки дисков, в виду не массовости проектов с облачным видеонаблюдением и их собственной специфики мы приводить не будем. Впрочем, желающие могут самостоятельно ознакомиться с ними на сайте самого производителя.

Стоечные решения для хранения видеоданных актуальны в системах видеонаблюдения большого масштаба на объектах крупного бизнеса и государственных объектов. Проектирование и построение решений такого уровня рекомендуется доверять профессионалам из числа системных интеграторов, в команде которых присутствуют ИТ- специалисты, имеющие большой опыт создания и эксплуатации подобных решений.

Как мы видим, специализированные жесткие диски для систем видеонаблюдения спроектированы для непрерывного процесса запись/просмотр с учетом высоких требований к пропуску и потере информации, они работают с набором команд обработки потоковых данных с целью уменьшения потери кадров, улучшения воспроизведения и увеличения числа поддерживаемых дисковых отсеков. Такие диски имеют специальные функции, позволяющие контролировать нагрев и энергопотребление. У них могут быть заниженные требований к силе тока при включении питания, что позволяет использовать блоки питания пониженной мощности, выделяющие меньше тепла. Кроме того, в процессе обычной работы диски для систем видеонаблюдения могут использовать преимущество функций энергосбережения. Предпочтительно, чтобы любой жесткий диск мог переводиться в режим экономии энергопотребления в отсутствие активного использования. Это значительно увеличивает эффективность охлаждения всей системы и тем самым повышает ее надежность в целом (к тому же меньшее число жестких дисков в случае применения дисков большой емкости означает меньшее число возможных точек отказа и меньший нагрев системы). Такие диски должны быть рассчитаны на функционирование в условиях вибрации, нагрева и перепадов температур, характерных для систем наблюдения и обладают целым рядом других специфических функций.

Что же сподвигло производителей жестких дисков к проектированию специальных дисков для использования в составе систем видеонаблюдения?

 

Мировой рынок хранения видеоданных

Так исследовательская компания IHS Technology, доходы от продаж внутренних и внешних жестких дисков на мировом рынке видеонаблюдения оценивала в 2012 году в $ 521 100 000 (что составляло 2.4 млн. единиц), в 2013 году – с $ 638 700 000 (что составляло 3.5 млн. единиц), а к 2017 году планирует рост до $ 1.0 млрд. (что составит 7.3 млн. единиц).

Другое исследовательское агентство – Research and Markets, весь мировой рынок видеонаблюдения к концу 2014 года оценивало в 23.5 млрд. $ США, а мировой рынок хранения видеоданных в 2013 году – в $ 4.90 млрд., и прогнозировало его рост до $ 10 410 млн. в 2018 году. Исследования, проводились по технологиям, включая DAS, SAN, NVR, NAS, DVR, Unified Storage, по носителям информации, включая HDD, SSD, Optical Drives, Linear Tapes и по локализации мест хранения видеоконтента, включая запись и хранение на собственных системах видеонаблюдения, либо в качестве сервиса – удаленно в облаке и т.д.

По сценарию, среднегодовой темп роста этого рынка с 2013 по 2018 год должен составлять 16.3%, а наибольший рост должны показать системы видеонаблюдения на базе NAS.

В этих исследованиях не учтено много параметров, в том числе, и то, что летом 2013 года компании HGST вместе с Seagate, Toshiba и WD стали основателями и членами ассоциации производителей устройств для хранения данных SPA (Storage Products Association).

По задумке, ассоциация SPA должна стать новым игроком в отрасли хранения данных, который будет пропагандировать важную растущую роль жестких дисков (HDD) и гибридных накопителей (SSHD) в современном мире.

Возможно, такой союз позволит не только продлить спрос на жесткие диски, но и усилить его. В текущий момент, для целого ряда задач, твердотельные и гибридные накопители обладают лучшими характеристиками, чем жесткие диски. Не смотря на это, оптимальными по соотношению: емкость-цена-срок службы в решениях, где требуется организовать хранения большого объема данных до сих пор остаются 3.5” HDD. И велика вероятность, что эта тенденция сохраниться еще надолго. Подтверждением этому служит приведенная далее информация:

На рынке у компаний Seagate Technology и Western Digital уже появились модели жестких дисков емкостью 6 Тбайт (компания Toshiba Electronics Europe (TEE) в своей продуктовой линейке имеет жесткие диски с максимальным объемом 5 Тбайт). В ноябре 2013 года компания HGST (Hitachi Global Storage Technologies), структурное подразделение Western Digital, объявила о доступности первых жёстких дисков Ultrastar He6 ёмкостью 6 Тб, заполненных гелием. Это также первый в истории коммерческий HDD, в котором используется сразу семь 3.5-дюймовых магнитных пластин. Разработчики установили в «гелиевые» накопители магнитные пластины нового поколения. Их максимальная ёмкость, снижена с 1 Тб до 857 Гб, однако это позволило компании Western Digital получить накопитель рекордной ёмкости, равной 6 Тб. При этом компания не стала слишком снижать скорость вращения шпинделя, она составляет 7200 оборотов/мин.

«В условиях постоянного ужесточения требований к облачным дата-центрам и корпоративным системам в аспекте повышения эффективности хранения данных и сокращения издержек, компания HGST как лидер инноваций предлагает новое революционное решение, способное значительно улучшить показатель TCO для центров хранения и обработки информации практически на всех уровнях – ёмкость, энергопотребление, охлаждение, плотность хранения данных – в рамках единого формфактора 3.5”, – сказал вице-президент по маркетингу HGST Брендан Коллинз (Brendan Collins). – Наш новый HDD Ultrastar с использованием гелия не просто предлагает ответ на вызовы времени в сегменте дата-центров наша платформа для массового сегмента, использующая преимущества гелия, послужит средством стимулирования развития продуктов и технологий в будущем. Это яркая демонстрация высокого мастерства, и наши усилия вознаграждаются поддержкой наших клиентов в развитии этого направления».

Передовая платформа HelioSeal, представленная HGST еще в сентябре 2012 года, создаёт условия для производства герметичных накопителей повышенной ёмкости с перспективой на несколько десятилетий с учётом значительного снижения общей стоимости владения (TCO – total cost of ownership). Использование природных преимуществ гелия, более легкого газа (с плотностью, равной 1/7 плотности воздуха) позволяет уменьшить сопротивление вращению пластин, благодаря чему уменьшается их нагрев и появляется возможность уменьшить высоту считывающей головки над дорожками пластины, т. е. плотнее разместить пластины внутри диска. Инновационная запатентованная технология HGST HelioSeal позволила создать Ultrastar He6 – первый в отрасли герметичный HDD с гелиевым наполнителем, допускающий возможность массового производства HDD с высокими экономическими показателями.

«Темпы роста плотности записи в индустрии HDD не поспевают за темпами роста объёмов хранимых данных в дата-центрах корпоративного класса, – сказал вице-президент аналитического отдела IDC Джон Риднинг (John Rydning). – Предложенная компанией HGST новая запатентованная технология создания герметичных HDD с гелиевым наполнителем первых в отрасли решений подобного рода, обеспечивающих увеличение ёмкости накопителя параллельно с сокращением энергопотребления и снижением рабочей температуры – выходит на рынок в тот момент, когда руководители IT-проектов проявляют интерес к ёмким энергоэффективным HDD нового поколения, способным снизить общую стоимость владения для корпоративных систем хранения информации».

Рост объёмов корпоративных данных, предназначенных для хранения, происходит экспоненциально, тогда как бюджеты IT-отделов остаются на прежнем уровне. Благодаря объёму в 6 Тб, низкому энергопотреблению в 5,3 Вт в режиме простоя (Idle), облегчённому исполнению в 640 граммов и рабочей температуре, на 4-5°C ниже таковой в стандартных решениях, применение новейшего Ultrastar He6 позволяет снизить общую стоимость владения практически по всем уровням. Ниже представлены ключевые преимущества новинки при оценке TCO в сравнении с обычным (работающим в воздушной среде) винчестером формата 3.5” ёмкостью 4 Гб на базе 5-ти магнитных пластин:

  • 6 терабайт – максимальная ёмкость из всех HDD, представленных на рынке; 7 пластин; лучший показатель TCO.
  • Меньшее энергопотребление с лучшими значениями потребляемой мощности на терабайт данных:
    • -23% от энергопотребления в режиме простоя (Idle) на 1 HDD;
    • -49% от потребляемой мощности на 1 Тб.
  • Наилучший показатель плотности записи данных для стандартного формфактора 3.5”:
    • +50% к ёмкости.
  • Меньший вес в сравнении с обычным 3.5” HDD с 5-ю пластинами:
    • -50 г. от веса, несмотря на присутствие ещё 2-х пластин, позволяющих на 50% увеличить суммарную ёмкость накопителя на одно посадочное место;
    • -38% от показателя веса на терабайт данных (вес накопителя по отношению к ёмкости).
  • На 30% снижен уровень рабочего шума (благодаря меньшей плотности газовой среды).
  • На 4 градуса по Цельсию снижена рабочая температура накопителей.

Актуальность прорывной технологии производства HDD в герметичном корпусе обусловлена наблюдаемым противоречием между главными требованиями рынка и ограниченной возможностью роста плотности записи данных на магнитные пластины. Аналитики из IDC отмечают замедление темпов роста плотности хранения данных, которое в период 2011 – 2016 гг. ожидается на уровне не выше 20%. Кроме того, использующая гелий платформа HGST сыграет главную роль в реализации таких технологий, как SMR (Shingled Magnetic Recording) и HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording), в отношении которых HGST продолжит продвижение концепции повышения плотности хранения данных на HDD. Эта платформа также послужит своеобразным строительным материалом в создании новых, растущих рыночных сегментов, таких как охлаждаемые системы хранения информации – сфера деятельности, которая должна стать объектом повышенного внимания HGST в течение двух последующих лет.

На фоне продолжающегося стремления проектировщиков дата-центров и производителей серверного оборудования к насыщению функционала параллельно с уменьшением размеров, особую актуальность приобретает проблема эффективного охлаждения, обусловленная затруднением циркуляции воздушных потоков вследствие повышения количества выделяемого тепла на фоне уплотнённой компоновки. Одним из популярных вариантов решения этой проблемы является применение охлаждающей жидкости. Как вещество, обладающее большей в сравнении с воздухом плотностью, жидкость лучше отводит тепло, обеспечивая поддержание рабочей температуры на более стабильном уровне. Вместе с тем обычные накопители не могут погружаться в жидкую среду вследствие конструктивных особенностей, допускающих попадание влаги внутрь корпуса с последующим повреждением или выходом из строя накопителя. Только платформа HGST HelioSeal обеспечивает экономически эффективное решение для систем хранения с жидкостным охлаждением благодаря герметичному исполнению. Сегодня HGST ведёт активные исследования в этом направлении в сотрудничестве с ведущими инновационными игроками в этом сегменте, включая Huawei и Green Revolution Cooling.

По словам производителя, выпуск 6 Тб жёстких дисков позволил улучшить все эксплуатационно-технические характеристики жёстких дисков. Одним словом, владельцы ЦОД получают в руки устройство для хранения данных, которое обещает снизить стоимость владения СХД. Безусловно, наполненные гелием жёсткие диски дороже обычных, но в целом хранить данные дальше станет дешевле.

Новая «гелиевая» серия HDD Western Digital Ultrastar He6 (платформа HelioSeal) доступна в виде единственной 6-Тб модели с интерфейсами SAS 6 Гбит/с и SATA 6 Гбит/с. Уровень шума накопителя в простое равен 20 дБ, потребление энергии в простое – 5,3 Вт для версии SAS 6 Гбит/с. Ограниченная гарантия на накопители составляет 5 лет.

В ответ на появление WD Ultrastar He6, в Seagate весной этого года также выпустили собственный жесткий диск на 6 Тбайт. Это винчестер корпоративного уровня, работающий на 28% быстрее, чем выпускавшаяся компанией предыдущая топ-модель, чья емкость составляет 4 Тбайт. В то время, как в Western Digital считают использование гелия обязательной особенностью будущих жестких дисков высокой емкости, в Seagate заявляют, что пока не нуждаются в использовании более легкого газа, меньше сопротивляющегося вращению пластин, благодаря чему уменьшается их нагревание.

«Нам не понадобился гелий, чтобы создать диск емкостью 6 Тбайт, и к тому же он на 25% быстрее, чем гелиевый, – заявила Барбара Крейг, менеджер по маркетингу Seagate. – Но можете не сомневаться: когда будет нужно, мы гелием воспользуемся».

По ее словам, новый жесткий диск Seagate снабжен датчиком влажности, который позволит накопителю работать во влажных средах.

Винчестер получил название Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD v4. Он предназначен для облачных центров обработки данных, где преобладают системы хранения данных для близкого к оперативному (near-line) доступа.

Компания применила ту же технологию перпендикулярной магнитной записи, которая была использована в предыдущих моделях, но увеличила плотность от 831 бит на квадратный дюйм до 1000.

Винчестеры выполнены в формфакторе 3.5 дюйма. Заказчикам доступны версии с интерфейсами Serial Attached SCSI (SAS) и Serial ATA 3.0, обеспечивающими пропускную способность до 12 и 6 Гбит/с соответственно. Как и прежние жесткие диски Seagate для предприятий, новый диск имеет технологию самошифрования SED и систему мгновенного удаления Instant Secure Erase, при необходимости многократно перезаписывающую все данные. Жесткий диск сертифицирован по американскому стандарту защищенности FIPS, который разрешает использование накопителя в системах госучреждений.

Микропрограммное обеспечение Seagate Super Parity, реализующее функцию восстановления данных на массивах RAID, размещено в контроллере SAS, благодаря чему, как утверждают в Seagate, процесс восстановления после ошибки диска проходит быстрее: по словам Крейг, данные восстанавливаются «за несколько часов, а не дней».

  • Ёмкость буфера составляет 128 Мбайт;
  • Скорость вращения шпинделя – 7200 оборотов в минуту;
  • Среднее время безотказной работы, согласно техническим характеристикам, достигает 1.4 млн часов.

Как утверждают в Seagate, накопитель способен выдерживать запись до 550 Тбайт в год – на порядок больше, чем лучшие жесткие диски компании для настольных ПК.

Диски рассчитаны на работу в круглосуточном режиме. Размеры винчестеров составляют 147 х 102 х 26 мм.

«Жесткие диски для полуоперативного доступа – самый быстрорастущий сегмент рынка накопителей для предприятий, – замечает Крейг. – Причем для этих целей до сих пор пытаются использовать накопители, рассчитанные на настольные компьютеры».

Расценки в Seagate не сообщили, поскольку компания большую часть жестких дисков уровня предприятия продает производителям дисковых массивов, но, по словам Крейг, новый винчестер будет стоить столько же, сколько и предыдущая модель емкостью 4 Тбайт.

ЧАСТЬ 2

Итак, перспективным направлением в сегменте жестких дисков является развитие «гелиевой» платформы, о которой мы уже рассказали, с ориентацией на новейшие технологии. Еще пару лет назад, предельными в винчестерах, выполненных в формфакторе 3.5 дюйма считалось 5 пластин, но уже в этом году компания Seagate представила свою новинку – HDD Enterprise Capacity 3.5 HDD v4, емкостью 6 Тб с 6 пластинами на борту, а компания WD, соответственно – Ultrastar He6 – первый в отрасли герметичный HDD с гелиевым наполнителем емкостью 6 Тб с 7! пластинами.

Прогнозируется, что в последующие годы обычная перпендикуляр­ная магнитная запись будет заменена сначала на «черепичную» – SMR (Shingled Magnetic Recording), а затем на технологию с прогревом участка для записи – HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording), но не все тут так просто.

 

 

Пределы технологий на рынке современных HDD

Выделим три основных компонента жесткого диска, в направлении ко­торых происходит развитие:

·         носитель информации (диск с магнитным слоем, платтеры);

·         записывающий элемент (головка);

·         считывающий элемент (головка).

Совокупная реализации этих трех составляющих определяют метод записи, самой важной конечной характеристикой которого является плотность записи информации на единицу площади.

Записывающая головка. Самый большой прогресс ее развития происходил в 90-х годах, когда в качестве материала последовательно сменились сплавы NiFe (никель-железо), CoNiFe (добавился кобальт) а теперь – CoFe (без никеля), который имеет самую высокую среди известных материалов намагниченность насыщения.

Считывающая головка. Также с 90-х годов было несколько существенных рывков, связанных с открытием новых магнитных эффектов в материалах. Это и гигантский магниторезистивный эффект (GMR) (1990...), за открытие которого была присуждена Нобелевская премия в 2007 году, анизотропный магниторезистивный эффект (AMR) и туннельный магниторезистивный эффект (TuMR) (2005-2006). Основная задача в ходе исследований – повышение чувствительности головки, что позволяло повысить соотношение сигнал/шум.

 

 

Носитель информации. Это блин, покрытый магнитным слоем, который имеет зернистую структуру. Каждое зернышко в процессе записи намагничивается в ту или иную сторону. Отсюда – чем мельче зерно, равномернее их физический размер и однороднее состав – тем большую плотность записи можно обеспечить. За последнее десятилетие, размер зерна удалось снизить с 20 нм до примерно 9 нм.

 

 

Соотношение сигнал/шум пропорционально квадратному корню из числа зерен (гранул), участвующих в записи одного бита информации. При уменьшении количества зерен будет потеря полезного сигнала. Выход удалось найти расположением зерен не в плоскости, а вертикально, что позволило уменьшить площадь, занимаемая нужным количеством зерен, без уменьшения их количества. При этом и пятно магнитного поля, создаваемое головкой, удало «сфокусировать» на меньшей площади. Этот метод получил название «Перпендикулярная магнитная запись» (Perpendicular Magnetic Recording), он был реализован на практике в 2005-2007гг.

Помимо дизайна записывающей головки, для перпендикулярной за­писи пришлось усложнять структуру магнитного слоя – теперь он состоит из собственно магнитного слоя и магнито-мягкой подложки, которая замыкает магнитное поле, генерируемое головкой. Дополнительные плюсы перпендикулярного метода записи:

·         меньшее взаимное влияние соседних зерен с разнонаправленной намагниченностью (их поля ориентированы параллельно);

·         соосность полей отдельных зерен лучше, чем при плоской записи – это дает более контрастное записанное пятно.

Уже несколько лет в серийно выпускаемых жестких дисках применяется технология перпендикулярной магнитной записи (Perpendicular Magnetic Recording, PMR). Записывающий элемент воздействует на домены магнитным полем, чтобы придать определенную ориентацию магнитному полю частиц. При этом мягкий подслой обеспечивает дополнительную стабильность частиц относительно друг друга.

Благодаря ориентации магнитных доменов не параллельно плоскости диска, а перпендикулярно ей, удалось уменьшить размеры дорожки и за счет этого увеличить емкость одной пластины до 250 Гбайт.

Благодаря планомерному развитию данной технологии, удельная плотность магнитной записи была увеличена в четыре раза и сейчас позволяет уместить 1 Тбайт данных на одной пластине. Однако в современных условиях и этого уже оказывается недостаточно.

 

 

 

 

 

Винчестеры с перпендикулярным методом записи не способны удовлетворить растущие потребности в сфере хранения данных, так как при плотности записи немногим более 1 Тбит на квадратный дюйм приходится бороться с эффектом суперпарамагнетизма. Данный термин означает, что определенного размера частицы магнитных материалов не способны длительное время сохранять состояние намагниченности, которое может внезапно измениться под действием тепла из окружающей среды. То, при каком размере частиц наступает данный эффект, зависит от используемо­го материала. Пластины современных HDD с перпендикулярной записью изготавливаются из сплава кобальта, хрома и платины (CoCrPt), частицы которого имеют диаметр 8 нм и длину 16 нм. Для записи одного бита головке необходимо намагнитить около 20 таких частиц. При диаметре 6 нм и меньшем, частицы данного сплава не способны надежно сохранять состояние своего магнитного поля.

 

 

 

Производители могут использовать три основных способа увеличения плотности записи: изменение размера частиц, их количества и типа сплава, из которого они состоят. Но при размере частиц CoCrPt-сплава от 6 нм и меньше, использование одного из способов приведет к тому, что два других окажутся бесполезными: если уменьшить размер частиц, то они будут терять свою намагниченность. Если уменьшить их количество на бит, их сигнал «растворится» в окружающем шуме соседних битов. Считывающая головка не сможет определить, имеет ли она дело с «0» или «1». Сплав с более высокими магнитными характеристиками позволяет использовать ча­стицы меньших размеров, а также допускает сокращение их количества, однако в данном случае записывающая головка оказывается не в состоя­нии изменить их намагниченность. Это можно решить только в том случае, если производители откажутся от метода перпендикулярной записи.

Данную проблему можно решить методами с общим названием Energy Assisted Magnetic Recording (EAMR). Суть методов в том, что для изменения состояния используемого материала требуется значительно больше энер­гии, чем поступает от записывающей головки и тем более – в состоянии хранения. Дополнительная энергия поступает в виде тепла от излучения лазера (Heat Assisted Magnetic Recording, HAMR) или от ферромагнитного резонанса (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR).

 

HAMR (Heat Assisted Magnetic Recording) – термоассистируемая магнитная запись

Международная организация по дисковым накопителям, материалам и оборудованию IDEMA отдает предпочтение термоассистируемой магнитной записи (HAMR, Heat Assisted Magnetic Recording) и рассматривает именно ее в качестве наиболее вероятного претендента на роль преемника технологии перпендикулярной записи. Марк Гинен из совета директоров IDEMA прогнозирует появление в продаже первых HAMR-дисков в 2015 году.

 

 

Технология HAMR решает проблему увеличения плотности записи путем уменьшения магнитных частиц, а для этого требуется переход на но­вый материал.

Для HAMR-дисков необходимо использовать материал с более высокой анизотропной энергией и повышенной способностью к намагничива­нию – наиболее перспективным является сплав железа и платины (FePt). Анизотропия определяет, сколько потребуется энергии для устранения намагниченности материала.

В FePt она настолько высока, что только частицы размером 2.5 нм сталкиваются с суперпарамагнетическим пределом. Данное обстоятельство позволило бы производить жесткие диски емкостью 30 Тбайт с плотностью записи 5 Тбит на квадратный дюйм.

При использовании технологии HAMR, запись осуществляется с использованием лазера. Записывающая головка сможет изменить магнитное поле частиц только в том случае, если последние будут разогреты лазером до температуры чуть ниже точки Кюри (в одном из вариантов технологии), при которой они полностью теряют свою способность к намагничиванию.

В основу технологии HAMR положен эффект снижения коэрцитивной силы магнита при его нагреве. Если же нагреть магнитный материал до температуры Кюри, то его коэрцитивная сила становится равной нулю. В магнитном гистерезисе Коэрцитивная сила – это напряжённость магнитного поля, в котором ферромагнитный образец, первоначально намагниченный до насыщения, размагничивается. Точка Кюри (или тем­пература Кюри) – это температура фазового перехода II рода, связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества. К примеру, при температуре ниже температуры Кюри ферромагнетики обладают спонтанной намагниченностью, вызванной упорядоченной ориентацией магнитных моментов атомов. При температуре выше температуры Кюри упорядоченность разрушается из-за сильных тепловых колебаний атомов. В результате этого ферромагнетик становится парамагнетиком.

 

 

Проблема заключается в том, что самостоятельно записывающая головка не способна изменить магнитную ориентацию частиц сплава FePt. Поэтому в HAMR-дисках в нее встраивается лазер, который на мгновение разогревает частицы на участке площадью несколько нанометров. В результате записывающей головке требуется меньше энергии для изменения магнитного поля частиц. Световое излучение лазера должно быть сконцентрировано на той дорожке, на которую и осуществляется запись.

В технологии HAMR выделяют два метода записи:

·         магнитное доминирование (Magnetic dominant);

·         оптическое доминирование (Optical dominant).

При использовании метода магнитного доминирования световое пятно, осуществляющее разогрев магнитного материала, имеет большие размеры, чем ширина дорожки.

При таком методе записи, ширина дорожки определяется шириной сердечника записывающей головки. Кроме того, характерной особенностью данного метода является то, что магнитный материал разогревается до температуры, которую называют температурой записи Tw. Температура Tw характеризуется тем, что при ее достижении коэрцитивная сила домена становится меньше величины магнитного поля записывающей головки, но при этом до точки Кюри домен не разогревается. Другими словами, разогревом домена обеспечивается просто снижение его коэрцитивной силы, а не полное его «размагничивание», как это происходит в точке Кюри. Светового пятно лазера при таком методе записи имеет размер порядка 1 мкм. Ширина дорожек, а, значит, и плотность записи в таком методе ограничивается конструктивными особенностями записывающей головки.

 

 

Метод оптического доминирования отличается значительно меньшим размером светового пятна – менее 50 нм. Ширина дорожки в этом случае определяется именно диаметром светового пятна, а ширина записывающей головки оказывается несколько больше ширины дорожки.

Именно этот метод позволяет добиться меньшего размера магнитного домена и обеспечивает большую плотность записи, ведь ширина дорожки составляет всего 40-50 нм. Однако при таком способе записи необходимо использовать материалы с большей коэрцитивной силой. В результате, магнитный домен необходимо разогревать до большей температуры, т.е. до температуры Кюри, при которой магнитный материал имеет нулевое значение коэрцитивной силы и его очень легко перемагнитить, не смотря даже на малые габариты записывающей головки, а значит – не смотря и на малое значение ее записывающего магнитного поля.

Сравнивая эти два метода можно сказать, что на сегодняшний день метод оптического доминирования зависит от лазеров размером светового пятна 50 нм, а их разработка ограничивается дифракционным пределом.

Исходя из значений плотности записи, диски с термоассистируемой магнитной записью могут иметь высокую скорость чтения (около 400­500 Мбайт/с), которая сегодня достижима только для SSD-накопителей с интерфейсом SATA 3. Изыскания по данной технологии ведутся уже несколько лет и можно встретить разные варианты ее предварительной реализации. Это могут быть чисто научные исследования, либо совместные с производителями жестких дисков.

В одних изысканиях температура нагрева блина – порядка +100 градусов Цельсия, в других – около +180 градусов Цельсия, +650 градусов Кельвина (около +377 градусов по Цельсию). В отдельных предложениях температура нагрева еще выше. Для разогрева магнитного материала, как уже говорилось, предлагается использовать нагревательный элемент на основе лазера. Cветовое излучение лазера должно быть в максимальной степени сфокусировано. В качестве нагревательного элемента, в принципе, могут использоваться следующие устройства:

·         гребенчатый волновод;

·         дуговая подвесная излучающая антенна;

·         плоский дифракционный элемент;

·         SMASH-головка.

При этом требуется, чтобы элементы интегрировались с магнитной головкой. Несколько лет назад, компания Fujitsu предлагала использовать в качестве нагревательного элемента слоенную дифракционную структуру. Такая структура очень хорошо сочетается с магнитной головкой, и процесс ее производства совместим с технологией изготовления современных магнитных головок. Все это означает, что головка чтения, головка записи и нагревательный элемент могут изготавливаться на подложке из AlTiC (алюминий-титан-углерод) планарным методом. Элемент имеет стреловидную форму и состоит из 7 слоев. Данная структура, в какой-то мере, может называться зеркальной фокусирующей оптической системой, которая преобразует входной световой поток в световое пятно малого размера (подробнее об этом методе можно почитать в Интернете).

Внедрение этой технологии требует использования в качестве записывающего слоя принципиально новых материалов с высоким уровнем анизотропности. Речь может идти о таких сплавах, как Fe14Nd2B, CoPt, FePt или даже Co5Sm. Стоят они очень дорого. Также для технологии TAMR предлагается использовать синтетические ферромагнитные материалы (SFM). Одним из примеров SFM может служить композитный носитель, состоящий из следующих слоев:

·         тонкая основа (нижний слой) из кобальт-хромового сплава (CoCr);

·         толстый верхний слой из сплава кобальта-хрома-платины-бора (CoCrPtB);

·         слой рутения (Ru), расположенный между двумя ферромагнитными слоями.

Подобная структура с широким слоем магнитного материала обладает высоким значением константы плотности энергии анизотропии, которая влияет на суперпарамагнетический (суперпарамагнитный) эффект и высоким значением фактора стабильности, при малом размере магнитного домена. Фирмой Fujitsu тестировались SFM-материалы, некоторые из которых, имели значительно лучшие термические показатели, чем использованные при производстве МО-носителей.

Кроме того, специалисты из Seagate всерьез полагают, что в HAMR винчестерах придется ставить 2 раздельные головки. Наиболее необычным является считывающий элемент – это оптическая головка! Точнее, не совсем оптическая, в ней будет использоваться специальное твердотельное зеркало (Planar Solid Immersion Mirror).

Технологии HAMR является продолжением технологии, которая на протяжении ряда лет применялась в устройствах магнитооптической записи (MO), которые производили: сначала Sony и Fujitsu, а потом Fujitsu в одиночестве. Сейчас данные носители не используются. Но надо учитывать, что в MO пишущих приводах, в отличие от HDD, использовался только один диск, соответственно, и для записи – лазер нужен был один. При записи, лазер нагревал диск с одной стороны, магнитная записывающая головка располагалась с другой стороны диска. В многодисковых накопителях, по логике потребуется на каждую головку монтировать по отдельному лазеру? Также не ясно, каким способом будет решаться вопрос теплоотвода от жесткого диска, пластины внутри которого будут постоянно нагреваться лазером.

 

MAMR (Microwave Assisted Magnetic Recording) – микроволновая магнитная запись

Помимо лазера обеспечить возможность записи на пластинах из сплава FePt также способен генератор момента спина (Spin Torque Oscillator), излучающий микроволны. Микроволны изменяют характеристики магнитного поля частиц таким образом, что слабая записывающая головка легко их перемагничивает.

Основная идея технологии микроволновой магнитной записи (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR), как и в HAMR – снизить сопротивление перемагничиванию в очень ограниченной области материала. Но достигается это за счет другого эффекта – ферромагнитного резонанса. Материал магнитного слоя в очень ограниченной области возбуждается на частоте ферромагнитного резонанса (около 50 ГГц) в течение 1 наносекунды. В этом состоянии происходит запись информации, т.е., намагничивание с нужной ориентацией, с приложением энергии, значительно меньшей, и в два раза быстрее, чем требуется этому материалу в состоянии покоя. Необходимое воздействие генерируется устройством под названием Perpendicular Spin Torque Oscillator (PSTO).

Головка чтения/записи излучает микроволны, на частоте которых вектор намагничивания будет прецессировать вокруг внешнего магнитного поля при его переключении.

Процесс происходит в очень ограниченной области – строго по ширине головки (25 нм) и в толщине слоя порядка 10 нм, называемой слоем генерации поля (Field Generating Layer, FGL) и представляет собой процесс, похожий на происходящее в лазере – изначально случайным образом ориентированные в намагниченности частицы, приобретают согласованное вращение вектора ориентации, «подхватывая» с каждым проходом еще не втянутых в процесс соседей.

 

 

Колеблющееся магнитное поле с круговой поляризацией на правильной частоте добавляет энергию, что упрощает запись битов.

Если при этом еще приложить магнитное поле в нужном направлении – получается область, в которой намагниченность всех частиц ориентирована строго в одну сторону. Направленное микроволновое поле генерируется PSTO, который представляет собой набор работающих на переменном токе тонких магнитных плёнок, встроенных в головку.

Поле, создаваемое усовершенствованной при помощи осциллятора головки очень четко локализовано – имеет резкие границы и равномерно в области действия.

В целом, генератор увеличивает эффективность записывающей головки в три раза. Путем компьютерного моделирования было подтверждено, с помощью микроволновой технологии можно получить плотность записи до 3 Тб/кв. дюйм.

Технология микроволновой магнитной записи (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR), в отличие от HAMR, пока находится в стадии разработки.

Существенный момент, который может повлиять на дальнейшую судьбу технологии и метода – конструкция накопителя и головок требует минимальной доработки для адаптации к MAMR. Как уже указывалось – осциллятор (PSTO) пристраивается к обычной записывающей головке.

 

TDMR (Two Dimensional Magnetic Recording) – двумерная магнитная запись

Метод двумерной магнитной записи предложил Roger Wood в 2009 году. Данный метод предлагает устранить затруднения, связанные с отношением сигнал/шум. Компания Toshiba, совместно с компаниями TDK и Showa Denko KK объединились в альянс и работают над этой технологией. При небольшом количестве частиц на бит считывающая головка получает нечеткий сигнал, так как он имеет низкую мощность и теряется в шуме соседних частиц. Особенность технологии TDMR заключается в возможности восстановления потерянного сигнала. Для этого требуются несколько отпечатков считывающей головки или отпечаток нескольких считывающих головок, которые формируют 2D-изображение поверхности. На основе этих изображений декодер восстанавливает соответствующие биты. Потенциал технологии существенный – до 10 Тб/кв. дюйм и опирается он на стандартные, промышленные решения (базовая плотность записи сейчас – примерно 1 Тб/кв. дюйм).

 

 

По словам вице-президента по маркетингу бизнес-подразделения Toshiba America Electronic Components по системам для хранения данных Джоэла Хагберга (Joel Hagberg), на данный момент в Toshiba работают над подготовкой платформы для будущей интеграции технологии раздельной записи дорожек (DTR) и паттернированного носителя данных в жесткие диски. Последний обещает обеспечить плотность записи в 1-3 Тб на квадратный дюйм. Двумерная магнитная запись (Two Dimensional Magnetic Recording, TDMR) является экспериментальной технологией. Основная цель рабочей группа альянса – внедрением данной разработки на поток и оттачиванием старых методов производства.

 

SMR (Shingled Magnetic Recording) – магнитная запись с частичным перекрытием дорожек (метод «черепичной» записи)

Частным случаем данного метода является технология магнитной записи с частичным перекрытием дорожек (метод «черепичной» записи – Shingled Magnetic Recording, SMR).

По мнению компании Seagate, это наиболее перспективный метод, способный обеспечить плотность записи свыше 1 Тбит на квадратный дюйм.

Напомним, что данные на поверхности пластин жесткого диска записываются на так называемых дорожках, которые можно упрощенно представить в виде совокупности концентрических окружностей. Чем меньше ширина дорожек и интервалов между ними, тем выше удельная плотность записи, а значит и емкость накопителя при тех же формфакторе и количестве пластин.

При традиционном способе магнитной записи минимальная ширина дорожки определяется физическими размерами записывающего элемента головки жесткого диска. К настоящему времени уже достигнут предел миниатюризации элементов магнитных головок, и дальнейшее уменьшение их размеров при использовании существующих технологий невозможно.

Принцип «черепичной» записи заключается в том, что магнитные дорожки SMR-диска частично накладываются друг на друга, подобно черепице на крыше. Данная технология позволяет преодолеть присущее методу перпендикулярной записи ограничение: дальнейшее уменьшение ширины дорожек неизбежно приведет к невозможности записи данных. Современные диски имеют раздельные дорожки ши­риной от 50 до 30 нм. Минимально возможная ширина дорожек при перпендикулярной записи составляет 25 нм.

Технология SMR позволяет обойти данное ограничение и увеличить удельную плотность записи за счет более плотного расположения дорожек, благодаря частичному перекрытию, ширина дорожки для считывающей головки может составлять до 10 нм, что соответствует плотности записи в 2.5 Тбит на квадратный дюйм.

Задача в том, чтобы увеличить ширину дорожек записи до 70 нм, обеспечив при этом стопроцентную намагничиваемость края дорожки. Край дорожки не претерпит изменений, если записать следующую дорожку со смещением в 10 нм. Кроме того, записывающая головка оснащается защитным экраном, чтобы ее мощное магнитное поле не повредило расположенные под ней данные. Такая головка уже разработана компанией Hitachi.

 

 

В процессе записи новых данных дорожки с ранее сохраненными данными как бы обрезаются. Поскольку ширина считывающего элемента магнитной головки меньше, чем записывающего, все имеющиеся на пластине данные по-прежнему можно считать с обрезанных дорожек без ущерба для целостности и сохранности этой информации.

Однако существует еще одна проблема: обычно на магнитном диске производится прямая раздельная перезапись битов, а в рамках техно­логии SMR это возможно только на самой верхней дорожке пластины. Для изменения битов, расположенных на нижней дорожке, потребуется повторная перезапись не только непосредственно нужного фрагмента, но и блоков данных на следующих дорожках.

Поскольку записывающий элемент магнитной головки шире считывающего, в процессе перезаписи будут уничтожены данные, ранее сохраненные на сопряженных участках близлежащих дорожек. Таким образом, для обеспечения целостности ранее записанной информации эти блоки необходимо предварительно сохранить в буфер и затем записать обратно на соответствующую дорожку. Причем эту операцию придется последовательно повторить для всех последующих дорожек – до тех пор, пока не будет достигнута граница рабочей области магнитной пластины.

С учетом этой особенности дорожки в жестких дисках с технологией SMR разделены на небольшие группы – так называемые пакеты. Такой подход обеспечивает возможность более гибкого управления процессом добавления и перезаписи данных, а главное, позволяет уменьшить количество дополнительных циклов перезаписи и за счет этого повысить производительность накопителя. Даже если пакет уже заполнен, то при замене блока данных в нем потребуется перезаписать участки лишь ограниченного количества дорожек (до границы данного пакета).

Структура пакетов на накопителе может быть разной в зависимости от сферы применения той или иной модели. Таким образом, для каждого семейства жестких дисков можно создать уникальную структуру пакетов, оптимизированную с учетом специфики использования этих накопите­лей.

Важно отметить, что для внедрения технологии SMR не требуется вносить значительных изменений в конструкцию магнитных головок и перестраивать процесс производства данных комплектующих. Это позволит сохранить себестоимость новых накопителей на прежнем уровне, а за счет более высокой емкости достичь еще более привлекательных показателей удельной стоимости хранения данных. В случае внедрения технологии SMR, увеличение емкости накопителей достигается без наращивания количества магнитных головок и/или пластин жесткого диска. Таким образом, новые винчестеры большей емкости будут столь же надежны, как и ранее выпускавшиеся модели аналогичного формфактора.

 

 

Итак, технология SMR является весьма эффективным решением, позволяющим в короткие сроки и с минимальными затратами удовлетворить растущую потребность в увеличении максимальной емкости жестких дисков. На первом этапе внедрения технологии SMR она позволит увеличить удельную плотность записи данных на 25% – с 1 до 1.25 Тбайт на одну пластину 3.5-дюймового формфактора.

Еще одним достоинством SMR является возможность комбинирования данного решения с различными технологиями магнитной записи. В настоящее время она применяется в жестких дисках с перпендикулярной магнитной записью, однако в перспективе может быть использована в сочетании с другими решениями, которые позволят достичь еще большей удельной плотности записи.

И так, технология SMR подразумевает, что записывающая головка, обладающая более интенсивным магнитным полем, формирует дорожки с частичным перекрытием. В результате они получаются более узкими, чем при перпендикулярном методе.

Управляющие исследовательскими отделами компаний Seagate и Hitachi заявили, что в их области интересов находятся HAMR и SMR, а MAMR рассматривается как более отдалённая перспектива. Отчасти так сложилось по причине уже продвинувшихся до некоторой степени разработок в области HAMR. Лазерный диод для каждой головки диска обходится в 30-40 центов.

И хотя Seagate, например, ещё не смогла интегрировать лазер должным образом, это не станет существенным препятствием. Как считает вице-президент компании по вопросам технологий записи данных Марк Ре (Mark Re), этому поможет опыт производителей DVD-плееров, интегрирующих лазерные диоды в очень дешёвые устройства.

 

Запись на отдельные кристаллы

Альтернативные методы подразумевают работу с отдельными кристаллами.

Кристаллы, составляющие основу магнитного слоя, имеют случайную геометрию и случайный (в определенных пределах) размер. Производители пластин для НЖМД нуждаются в более-менее равномерного размера кристаллы. Это не было проблемой, когда площадь, занимаемая отдельным битом информации, перекрывала собой большое количество кристаллов. Напоминаю, что повышение «разрешающей способности» уменьшением размеров кристалла (зерна) уже уперлось в супермагнит- ный предел, разрушающий состояние намагниченности кристалла под воздействием температуры.

Следующий метод не предъявляет требования к жестко детерминированному расположению этих кристаллов.

Сначала допущения. Представим, что гранулы, составляющие магнитный слой, относительно равномерны по размерам и форме и к тому же размеры считывающей головки сравнимы с размером гранулы. Мы записываем 10 бит информации, далее кодируем их избыточным кодом, получаем 40 бит, пишем полученные 40 бит в матрицу из 8-битных слов на 5 соседних дорожках методом черепичной записи. В результате получаем, очень приблизительно похожую карту распределения намагниченности гранул. Помимо влияния размера и геометрии, на результат влияет частичная «порча» уже записанных данных следующим проходом записывающей головки. Следующим этапом считываем полученный результат головкой с высоким разрешением. Количество проходов считывания может не совпадать и быть больше, чем при записи. На основе полученных данных, выстраиваем карту возможного расположения намагниченных участков, приведя ее к количеству проходов при записи. Карта может сильно отличаться от исходной матрицы, а часть ячеек – иметь неоднозначное состояние. Далее применяем математику и обратным декодированием из 40 бит получаем наши 10 бит полезной информации.

В этом методе используется уже существующие технологии, ни в конструкцию, ни в материалы изменений привносить не требуется. Новизна методики – в новой, более агрессивной математике кодирования и обработки. Преимущества метода проявляются, когда «разрешающая способность» записи и считывания становится сравнимой с размером отдельного зерна, поскольку метод учитывает не идеальность размеров и случайное положение зерен в плоскости.

 

BPMR (Bit Patterned Media Recording) – «один бит – одно зерно»

Напротив, метод BPMR (Bit Patterned Media Recording) требует жесткое детерминированное расположение кристаллов, его также называют (Bit Patterned Media BPM). Один бит – одно зерно (ячейка, паттерн). В этом методе используются материалы, частицы в которых выстроены в битовый массив. Количество частиц на бит можно уменьшить путем их изоляции друг от друга.

Благодаря этому считывающая головка будет способна улавливать даже слабые сигналы BPM-частиц. В результате бит информации хранится в одной ячейке-домене, а не в массиве из 70 – 100 доменов. Суть метода в устранении извечной борьбы сигнала с шумом, сигнал получает явное преимущество, если шум просто исключить. Поверхность диска делается вообще не магнитной. На ней выстраиваются строго в определенном порядке паттерны – магнитные ячейки-домены, состоящие либо из одного монокристалла, или из плотно связанной группы кристаллов. В данной технологии магнитные частицы (паттерны) отделены друг от друга изоляционным слоем из оксида кремния.

В отличие от традиционных магнитных дисков намагничиваемые области наносятся с помощью литографии, как при производстве чипов.

Это делает производство BPM-носителей довольно дорогим. BPM позволяет уменьшить количество частиц на бит и при этом избежать влияния шума соседних частиц на сигнал.

Этот метод нуждается в способе нанесения требуемого «узора» на подложку (диск). Для диска с плотностью записи 1 Тб/кв. дюйм необходимо, чтобы паттерн имел размеры 13 х 13 нанометров при высоте 10 нанометров и весь массив паттернов располагался в очень жестко ограниченной по отклонениям сетке. Также данный метод нуждается в четком позиционировании головки (запись/чтение) относительно сетки паттернов. В обычном диске слой непрерывный и специальные реперы не нужны, сама запись на диске является синхронизирующей. В BPMR же расположение полезных областей дискретно. Для чтения и записи необходима четкая синхронизация, дабы быть уверенным, что головка в этот момент расположена строго над паттерном. При этом нельзя забывать, что у нас диск, а не прямоугольная пластина. А паттерны имеют один размер и расстояния между собой по всей площади диска. При неизменной угловой скорости, линейная скорость пролета паттернов под головкой от периферии диска до внутренних дорожек будет различаться с каждой дорожкой и в пределе соотношение скоростей это различие будет в разы.

 

 

Несмотря на текущие трудности, технология находится в разработке. Оценочный потенциал – 5 Тб/кв. дюйм. Такой материал можно либо создать искусственно с помощью литографии, либо найти сплав с подходящей самоорганизующейся структурой. Стандартно использующаяся полупроводниковая литография не может обеспечить нужные для BPMR размеры.

Для получения материала, допускающего плотность записи 1 Тбит/ кв. дюйм, размер одной частицы должен составить максимум 12.5 нм. Электронно-лучевая литография «попадет в размер», но пока не очень понятно, как ее использовать в производстве со столь высокими требованиями к продукции. Nanoimprint-литография, при помощи которой уже реально делать 10 нм элементы, сама еще находится в разработке. Также требуется создать головку чтения/записи, которая смогла бы обеспечивать высокую точность управления BPM-битами.

Для определения некоторых важных принципов проектирования среды записи с битовым шаблоном (Bit Patterned Media Recording, BPMR) - высокоплотной магнитной системы записи была использована численная симуляция. Известно, что ряд технических трудностей препятствует использованию BPMR в компьютерных жестких дисках. Одна из проблем заключается в том, что паттерны – магнитные ячейки-домены разделяются немагнитными промежутками – только 25-65% поверхности явля­ется магнитной. Данные могут быть записаны только в том случае, когда пишущая головка располагается над паттерном на вращающемся диске. Поэтому процесс записи должен синхронизироваться с расположением магнитных паттернов. Однако производственные дефекты, флуктуации скорости вращения диска и колебания могут вызвать временные несовмещения положений, которые, в свою очередь, приведут к ошибкам записи.

Один из способов определять точные моменты записи заключается в наличии дополнительной информации на диске, которая сообщала бы головке записи ее точное положение. Это требует введения секторов синхронизации и информацию для исправления ошибок. Однако эта информация уменьшает емкость дискового пространства. Чтобы теоретически проанализировать оптимальное количество синхронизирующих секторов была использована компьютерная симуляция. Также было проанализировано, как дополнительная информация должна учитывать вариации в скорости вращения диска. Исследования проводились на шпиндельном устройстве с большими, средними, малыми и нулевыми вариациями скорости вращения.

Анализ показал, что объем дополнительной информации, необходимой для синхронизации и коррекции ошибок при средних вариациях изменения скорости вращения мотора, составляет 11.75 %. По сравнению с потенциальной выгодой в терминах плотности записи данных, которую дает эта технология, такие накладные расходы вполне приемлемы.

В настоящее время BPM рассматривается как наиболее вероятный преемник HAMR. Если объединить обе технологии, можно добиться плотности записи в 10 Тбит на квадратный дюйм и производить диски емкостью 60 Тбайт.

 

DTR (Discrete Track Recording) – запись с разделением треков немагнитным материалом

В методе Discrete Track Recording (DTR) – треки разделяются немагнитным материалом, но при этом имеют непрерывную структуру. По сравнению с BPM, получается половинчатое решение. Упрощение требует жертв – его потенциал ограничивается 2 Тб/кв. дюйм.

SOMA (Self-Ordered Magnetic Array) запись с использованием самоорганизующихся магнитных материалов

Еще один метод подразумевает поиск самоорганизующихся магнитных материалов (SOMA, Self-Ordered Magnetic Array). Что является весьма перспективным направлением. Уже несколько лет специалисты Seagate указывают на особенности сплава FePt, выпариваемого в гексановом растворителе. Полученный материал имеет идеально ровную ячеистую структуру. Размер одной ячейки – 2.4 нм. Если учесть, что каждый домен обладает высокой стабильностью, можно говорить о до­пустимой плотности записи на уровне 40-50 Тбит/кв. дюйм. Возможно это и есть окончательный предел записи на магнитные носители.

 

HDD – оптимальное решение для записи и хранения цифрового видеоконтента

Существуют и другие технологии. Прогресс не стоит на месте, и среди представленных нами в статье, есть как свежие, так и «бородатые» технологии, которым уже много лет. Мало того, отдельные из представленных технологий, производители обещали запустить еще несколько лет назад. И что-то из этого уже удалось внедрить. Другие технологии – с каждым годом претерпевают изменения и ждут своего часа. Есть технологии, которые пока существуют только в теории. Впрочем, уже практически достигнут предел современных технологий, используемых в производстве HDD. Так, что в ближайшие несколько лет мы станем свидетелями появ­ления жестких дисков с новыми технологиями.

 

 

Будущее отчасти уже наступило. Так в прошлом году мы стали свидетелями появления жесткого диска аж с 7 пластинами! Он же является и первым в отрасли герметичным HDD с гелиевым наполнителем.

По целому ряду прогнозов, SSD-накопители всегда будут проигрывать по емкости и цене жестким дискам. А значит, HDD будут всегда оставаться на рынке видеонаблюдения конечным пунктом записи и хранения цифрового видеоконтента.

 

Опубликовано в «It & Security NEWS», 35/14

Источник: Daily (.sec ru)