Von Megabytes zu Terabytes: Die Entwicklung der Festplatten mit rotierenden Platten

In dieser Folge von Elektor Engineering Insights erforscht Stuart Cording die Entwicklung der Festplattentechnologie mit rotierenden Scheiben. Noch vor zwanzig Jahren waren 850 MByte eine ganze Menge. Heute gibt es Festplatten mit 20 TByte. Trotz des Vormarschs der Flash-Speicher bleibt die magnetische Festplatte (HDD) ein wichtiger Bestandteil der Datenspeicherungsstrategie von Rechenzentren. Rainer Kaese von Toshiba ist in dieser Sendung zu Gast und gibt einen Einblick in die HDD-Technologie sowie ihre verschiedenen Anwendungsfälle.

Die Bedeutung von HDDs

HDDs sind fast sechs Jahrzehnte alt und wurden 1956 von IBM eingeführt. Dennoch sind sie für Rechenzentren, digitale Überwachungssysteme und NAS immer noch unverzichtbar, obwohl schnellere, stromsparende und kompakte Flash-Speicherlösungen auf dem Vormarsch sind. Rainer hebt die Kosteneffizienz von HDDs für das Speichern großer Datenmengen hervor, sowohl in lokalen Betrieben und Unternehmen als auch in Cloud-Speicherumgebungen. Bezüglich Preis pro Kapazität haben sie verglichen mit Flash-Komponenten einen Kostenvorteil. Das liegt vor allen Dingen an ihrem effizienten Design.

SSDs können HDDs nicht ersetzen

SSDs können HDDs nicht ersetzen, selbst wenn sie gleich teuer wären. Rainer weist darauf hin, dass die Herstellung von genügend Flash-Kapazität, um HDDs zu ersetzen, Billionen von Dollar an Investitionen erfordern würde. Das ist nicht machbar. Ein Blick auf die historischen Daten zeigt, dass die Kosten pro Bit sowohl bei HDDs als auch bei SSDs sinken. Da die Linien des Diagramms (unten) jedoch parallel zueinander verlaufen, ist nicht absehbar, wann SSDs jemals pro Kapazitätseinheit günstiger als HDDs sein werden.

HDDs in Rechenzentren

HDDs können bezüglich Latenzzeiten oder Lese-/Schreibzeiten zwar nicht mit SSDs mithalten, aber sie lassen sich unterschiedliche Weise kombinieren, um bestimmte Leistungsziele in Rechenzentren zu erreichen. Durch den Parallelbetrieb in Rechenzentren können HDDs wirksam mit SSDs konkurrieren und bieten eine kostengünstige Lösung. Im Interview geht Rainer auf die Forschung von Toshiba zur HDD-Leistung in Rechenzentren und die Rolle von HDDs bei Cloud Computing ein.

Vielfältiges Angebot an internen HDDs

Das nächste Thema ist die Entwicklung von HDDs in den letzten zehn Jahren. Dabei liegt der Schwerpunkt auf Laufwerken mit 3,5 Zoll und ihrer steigenden Kapazität dank Innovationen wie heliumgefüllten Laufwerken und mikrowellengestützter Speichertechnologie. Der Fokus lag auf der Optimierung der Kosten pro Gigabyte bei gleichbleibender Zuverlässigkeit. Festplatten werden in verschiedene Klassen eingeteilt, die jeweils für bestimmte Anwendungsfälle konzipiert sind und unterschiedliche Qualitätsanforderungen erfüllen. Desktop-Festplatten sind etwa preisgünstiger und weniger zuverlässig als Enterprise-Festplatten, die für den 24/7-Betrieb ausgelegt sind.

NAS-Systeme für Zuhause und Unternehmen

Viele Leser und Leserinnen haben zu Hause oder in ihrem Unternehmen NAS-Systeme (Network-Attached Storage). Geht es um den Austausch von NAS-Laufwerken, empfiehlt Rainer, sie nach etwa fünf Jahren (ca. 40.000 Stunden) auszutauschen, um die Datenintegrität zu gewährleisten und um die Vorteile von Laufwerken mit höherer Kapazität zu nutzen. Der regelmäßige Austausch von Laufwerken kann helfen, Datenverluste zu verhindern, bevor es zu einem plötzlichen Ausfall kommt.

Die Zukunft von HDDs

HDDs werden sich weiter entwickeln. In diesem Jahrzehnt liegen die erwarteten Kapazitäten 30 bis 40 TByte und möglicherweise 100 bis 200 TByte in der Zukunft. Rainer weist darauf hin, dass solche Kapazitäten heute technisch machbar sind. Die Herausforderung für die Branche besteht jedoch darin, diese Kapazitäten zu einem Preis zu erreichen, den die Kunden zu zahlen bereit sind.

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