Одна из основных проблем ИТ-отрасли сегодня связана с лавинообразным ростом объемов данных. Эффективные решения в области хранения информации должны обеспечивать целостность данных, их высокую готовность, достаточное быстродействие и эффективное управление — ведь бизнес практически в любой отрасли как раз и зависит от быстрого и надежного доступа к критическим данным.

Одним из ведущих поставщиков устройств, систем и программного обеспечения для надежного хранения критической информации считается корпорация Seagate Technology (http://www.seagate.com). Среди ее основных продуктов стоит отметить дисковые накопители для приложений масштаба предприятия, для ПК и устройств бытовой электроники, а также решения в области сетей хранения информации (Storage Area Network, SAN).

Как известно, ключевой момент при использовании любых систем и устройств — их базовые технологии. Seagate уделяет этому аспекту самое пристальное внимание. Специалисты корпорации принимают активное участие в разработке новых технологий и внедрении их в индустриальные стандарты.

Накопители на жестких дисках

Напомним, что первый в индустрии жесткий диск (винчестер) с форм-фактором 5,25 дюйма был выпущен Seagate Technology еще в 1980 году.

Сегодня флагманский продукт корпорации — дисковый накопитель Cheetah 15K.3, который при очень высокой производительности отличается весьма низким уровнем нагрева и шума. Стоит отметить, что новые серверы масштаба предприятия IBM eServer xSeries (модели x235 и x345), оснащенные дисковыми накопителями Cheetah Ultra SCSI 320, обеспечивают более высокую пропускную способность сигнала и лучшую сохранность данных, а также более широкие возможности масштабирования, соответствующие современным требованиям индустрии. Представители IBM полагают, что по этому показателю новые eServer xSeries вдвое опережают системы предыдущего поколения.

Накопители Cheetah 15K.3 и Cheetah 10К.6 в первую очередь предназначены для использования в системах хранения данных масштаба предприятия. Линейка этих устройств представлена моделями различной емкости (18—146 Гбайт) и скорости вращения шпинделя (10 и 15 тыс. об./мин). Накопители поддерживают интерфейсы передачи данных Ultra320 SCSI и Fibre Channel со скоростью передачи данных 2 Гбайт/с.

В задачах корпоративного хранения данных обычно решающую роль играют время доступа и пропускная способность дисков. Инженеры Seagate Technology утверждают, что Cheetah 15K.3 обеспечивает 35%-ное повышение скорости передачи данных по сравнению с моделями, имеющими скорость вращения 10 тыс. об./мин, и 25%-ное повышение по сравнению с предыдущим поколением моделей (15 тыс. об./мин). Новый диск обеспечивает время поиска 5,6 мс при внешней скорости передачи данных (скорость чтения из буфера) 86 Мбайт/с и внутренней скорости передачи данных (когда буфер не используется) 49 Мбайт/с. Диски Cheetah 10K.6 (10 тыс. об/мин) емкостью до 146 Гбайт предназначены для тех приложений, где важна удельная цена в расчете на гигабайт.

Понятно, что для создания все более емких устройств требуются специальные технологии записи. В ноябре 2002 года появилось сообщение о новом рекорде плотности хранения данных на жестком магнитном диске. Разработчики Seagate Technology продемонстрировали плотность хранения данных, превышающую 100 Гбайт на квадратный дюйм. При этом была применена новая технология — так называемая перпендикулярная запись. Она позволяет к тому же достигать скорости записи до 125 Мбайт/с. Заметим, что рост плотности записи с применением традиционной продольной технологии начал замедляться, поэтому перпендикулярная запись представляется наиболее перспективным средством для удовлетворения все возрастающей потребности в хранении цифровой информации. Считается, что новая технология позволит в будущем достигать более высокой плотности записи, недостижимой для традиционных методов магнитной записи на жесткий диск.

Технология перпендикулярной записи позволяет располагать биты данных вертикально на поверхности жесткого магнитного диска, в результате головка способна записывать и считывать больше информации на единицу площади. По прогнозам специалистов Seagate, первые дисковые накопители, использующие новую технологию, могут появиться уже в 2004 году.

В числе других перспективных решений Seagate недавно представила новую термомагнитную технологию записи и хранения информации под названием HAMR (Heat Assisted Magnetic Recording). Она позволила специалистам корпорации достичь небывалой плотности записи — 50 Тбит на квадратный дюйм поверхности диска.

В отличие от стандартной технологии записи, где применяются магниторезистивные головки, в технологии HAMR запись проводится при помощи лазерного луча, при помощи которого происходит кратковременный нагрев специального вещества, нанесенного на диск. Такой способ записи информации позволяет не только увеличить плотность записи, но и повысить надежность хранения данных, поскольку размагничиванию вещество не подвергается. К тому же HAMR оказывается значительно дешевле магниторезистивной технологии. По мнению представителей корпорации, новая технология, будучи поставлена на поток, позволит полностью отказаться от устаревших методов записи.

Отметим, что современные диски емкостью 120 Гбайт состоят из двух пластин. Большинство фирм-производителей жестких дисков, включая, разумеется, и Seagate Technology, преодолели барьер плотности записи в 40 Гбайт на пластину и достигли характерного для прежней спецификации ATА предела в 60 Гбайт. Технический комитет Т13, контролирующий стандарт АТА для подключения дисководов к ПК, разработал новую версию стандарта с использованием большей разрядности — 48 бит вместо 28 бит, что позволяет работать с большим объемом данных — емкость устройств хранения теперь может достигать 144 Петабайт.

В начале 2002 года Seagate продемонстрировала первый в отрасли накопитель на жестких дисках Barracuda ATA V с интерфейсом Serial ATA. При его использовании была обеспечена скорость передачи данных 150 Мбайт/с. Модели Barracuda ATA V поддерживают скорость вращения дисков в 7200 об./мин, обеспечивают пропускную способность в 570 Мбит/с и мало шумят благодаря двигателю Seagate SoftSonic.

На форуме Intel для разработчиков компании Seagate Technology, Intel и Silicon Image продемонстрировали возможности нового интерфейса Serial ATA II. Помимо многочисленных усовершенствований в представленной системе применена встроенная технология очередности команд (Native Command Queuing) — новая ключевая особенность интерфейса Serial ATA II, которая позволяет дисковому накопителю одновременно принимать несколько запросов ввода-вывода от процессора и самостоятельно формировать очередность исполнения команд для достижения максимальной скорости обмена данными.

Важнейший фактор при покупке дискового накопителя — обеспечение максимума надежности и сохранности данных. Именно поэтому разработчики Seagate уделяют много внимания средствам обеспечения защиты накопителей и хранимых на них критических данных. Во всех современных дисках Seagate применена система трехмерной защиты 3D Defense System. Это комплексное решение последовательно защищает данные в процессе транспортировки, установки и эксплуатации дисков — от сборочного цеха до интеграции в конкретную компьютерную систему. Оно снижает риск повреждений устройства при транспортировке, сигнализирует о возможных проблемах.

Система 3D Defense System включает систему защиты от неосторожного обращения и электростатических разрядов. Она позволяет избежать повреждений электронной начинки дисковода при установке; имеет вспомогательные средства, упрощающие и ускоряющие установку. Противоударная система повышает механическую прочность и надежность дисковода. Функции, обеспечивающие целостность данных, заблаговременно прогнозируют, выявляют и исправляют потенциальные ошибки данных. Средства диагностики помогают отслеживать работу накопителя и предусматривают интеллектуальную самодиагностику накопителя.

Функцию защиты жестких дисков обеспечивают система G-Force Protection и защитные конструкции SeaShield Covers и SeaShell. G-Force — воплощение целевого подхода к проектированию основных компонентов накопителя (двигателя, головок, держателей головок, фиксатора и пластин), направленного на повышение их ударостойкости. По имеющейся информации, обеспечивается защита от ударных нагрузок до 350 g в течение 2 мс.

Устройство SeaShield Covers обеспечивает защиту от электростатики, в частности, защищает печатную плату диска и размещенные на ней электронные компоненты.

Все накопители поставляются в специальной защитной упаковке SeaShell. Согласно исследованиям, примерно половина всех возвращаемых потребителями накопителей повреждены вследствие неосторожного обращения, в частности, ударов. По оценке Seagate, упаковка SeaShell позволяет уменьшить число возвратов по причине неосторожного обращения на 70%. SeaShell представляет собой упрочненную по краям упаковку из прозрачного пластика, которая позволяет ограничить воздействие электростатических разрядов, а также защищает накопитель от внешних ударов и перегрузок. Клиент может читать этикетки, сканировать штрих-коды, загружать ПО и перемещать накопители в условиях склада или сборочного цеха, не снимая SeaShell с накопителя. По свидетельству крупнейших OEM-производителей, использующих продукцию Seagate в своих системах, при падении с высоты 30 см SeaShell снижает силу удара в 10 раз по сравнению с традиционной упаковкой из мнущегося антистатического материала.

Защита данных помимо прочего обеспечивает максимальную целостность данных, возможность избежать потерь информации при работе с системными приложениями. В состав решения Seagate входят эксклюзивная система оптимизации работы в массивах, Seagate Advanced Multidrive System (SAMS), которая уменьшает вибрацию при работе дисковых массивов, микропрограмма коррекции ошибок ECC (Error Correction Code), а также защитные технологии Safe Sparing и End-to-End Path Protection и т. п. Решение Safe Sparing позволяет определить, к какому сектору вернуться во время перебоев с питанием, — это гарантирует защиту от потери данных в экстренных ситуациях. Еще одна защитная технология, Continuous Background Defect Scanning, позволяет непрерывно отслеживать и устранять дефекты в фоновом режиме.

Функция диагностической защиты включает комплекты ПО SeaTools и Web-Based Tools, а также набор диагностических утилит Drive Self Test. Используемая в дисках Seagate оригинальная функция JIT (Just in Time — «точно вовремя») предусматривает интеллектуальное управление движением головки, сокращая время поиска места на диске, уменьшая уровень шума и энергопотребления.

Накопители на магнитной ленте

Технологии резервного хранения информации на ленте продолжают совершенствоваться, но дальнейшие улучшения здесь по-прежнему необходимы. Насущной остается проблема увеличения скорости передачи данных у ленточных накопителей, а также повышение "интеллектуальности" устройств.

Осенью 1997 года три крупнейших производителя накопителей на магнитной ленте — IBM, Hewlett-Packard и Seagate Technology — заключили соглашение с целью создания новой технологии для стримеров, которая должна была базироваться на открытой спецификации формата записи. Уже в апреле 1998 года партнеры приоткрыли завесу над новой технологией, получившей название LTO (Linear Tape Open). Она объединила преимущества линейных многоканальных двунаправленных форматов записи с усовершенствованиями сервосистемы, компрессии данных, размещением дорожек, коррекцией ошибок, производительности и надежности. Особенности новой технологии — многоканальная серпантинная запись и ее высокая плотность (до 100 Мбит/дюйм2).

На LTO-технологии базируются два формата — Ultrium и Accelis. Они предусматривают использование одинаковых магниторезистивных головок, сервосистем, а также конструкцию отдельных механических и электронных блоков. Однако для достижения большей емкости в Ultrium применяется более широкая лента. Здесь также предусматривается использование однокатушечного картриджа размером всего 105х102х21 мм. Емкость Ultrium-картриджа составляет 100 Мбайт (200 Мбайт при использовании компрессии).

Высокая целостность данных при записи достигается в данном случае благодаря двухуровневой коррекции ошибок. Динамическая перезапись сбойных блоков обеспечивает качественное копирование информации даже при выходе из строя одной или нескольких головок. Объединение двух сервосистем создает избыточность, гарантирующую нормальное функционирование накопителя даже в случае выхода из строя одной сервосистемы.

Нынешние ленточные накопители Ultrium второго поколения позволяют сохранять сжатые данные на картриджи объемом 400 Гбайт, причем время заполнения такого картриджа составляет около 2 ч.

Сетевое хранение данных

В 2000 году Seagate приобрела компанию XIOTech, бывшую на тот момент лидером в области SAN-решений. На сегодняшний день, по мнению ряда экспертов, архитектура XIOtech, состоящая из аппаратной платформы Magnitude и программного обеспечения семейства REDI, обеспечивает не зависящую от средств транспортировки сетевую основу для систем NAS, SAN, IP-хранилищ и для большинства прочих типов связи с сетевыми системами хранения данных.

Аппаратура Magnitude полностью соответствует стандартам открытых систем, ее единая централизованная конфигурация включает в себя все компоненты SAN — высокопроизводительный контроллер хранения данных, ПО управления сетью и до 64 дисковых накопителей общей емкостью 11,5 Тбайт. Архитектура REDI (Real-time Data Intelligence), обеспечивающая действительно интеллектуальный доступ к данным в реальном времени, преобразует все физические дисковые накопители Magnitude в единый виртуальный дисковый массив. В результате образуется легко масштабируемая сеть хранения данных, способная удовлетворить постоянно растущие потребности бизнеса. Здесь используется технология интеллектуальной виртуализации дисков IVD (Intelligent Virtual Disk). Все тома, которые «видят» подключенные к Magnitude серверы, на деле являются виртуальными — соседние блоки одного такого тома в действительности могут располагаться на разных физических дисках. Системное ПО REDI рассматривает всю совокупную дисковую емкость массива как единый пул, из которого выделяется пространство для организации виртуальных дисков. Система позволяет легко манипулировать дисковым пространством, увеличивать или уменьшать емкость томов, выделенных каждому серверу или приложению.

Виртуализированная архитектура XIOtech Magnitude легко адаптируется и позволяет применять новые дисковые накопители, появляющиеся на рынке.