静かで大容量で結構クセモノ、或いは、ST8000AS0002 First Impression。

 ということで、アキバにモノが来たので買ってきました。
 SMRな8TB、SeagateのArchive V2。
 自分的には初めてのSMRなので、ちょっと触ってみた感じでFirst Impressionを。

 まずは、取り敢えずの3行まとめ。

 ・静かで遅い
 ・挙動がキモい
 ・信頼性は未知数

 えと、こんな感じか?
 以下、もう少し細かく。

 1◇重くて静かで。

 実際に手にした最初の印象は「重い」。
 ここのところSeagateのコンシューマ向けでは軽量化=コストダウンを図ったものが多かっただけに、手持ち感がだいぶ違う。
 まぁそりゃそうだよね、プラッタ6枚も入っていれば。

 そして通電してみると、6枚とは思えない静かさ、そして「ドライブ自体の振動の少なさ」に感心することに。
 まぁ高密度プラッタにとっては振動は大敵なので頑張って調整して抑え込んでいるのだろうが、ここまで騒音と振動が低いドライブは久しぶり。
 特に振動という観点ではWD REDに圧勝という印象。通常時の騒音でも多分こちらの方が優秀だと思われ。

 #但しランダムアクセス時に時々大きめのヘッド動作音が聞こえてくる。ある意味Seagateの伝統芸のようなこの挙動が出た時は、明らかにWD REDより騒がしいので。

 2◇既にバランス崩壊済み。

 次に、8TBもあれば誰もが気になる転送速度。
 8TBを5900rpmで回しているだけあり、全セクタのRead/Writeに14時間半程度かかりました、はい。

 ・・・まぁなるべくしてなったとしか言いようが無いのだが、コンシューマー向けHDDの全周チェック所用時間としては最長記録では。

 ちなみに、シーケンシャルのゼロクリアではReadとWriteでは所要時間差は誤差程度。
 まぁゼロクリアなんてワンパターンなタスクはキャッシュが上手く捌いているのでしょう。

 3◇隠しきれない暴れ馬。

 さて、シーケンシャルでは殆ど感じさせなかった「SMRっぽさ」だが、ランダムアクセスを始めた途端にそいつは馬脚を現したのであり。
 従来型HDDと比べるとどうにも「キモチワルイ」動き、敢えて書くなら以下のような感じ。

 A.単純なRead

  密度高くともやっぱり5900rpm、やや遅い。
  特にランダムアクセスに「重さ」を感じるのはヘッドの位置合わせにでも時間がかかっているのかね。

 B.単純なWrite

  (基板上の半導体)キャッシュと(プラッタ上の)キャッシュエリアをコントローラがアグレッシブに振り回しているようで、本当に少容量だと(OSから見て)一瞬で書き込みが終わってしまう。

  #HDTuneで測ると「Writeの平均アクセスタイム:0.5ms」なんてとんでもない数字が出まっせ。

  また、HDD上のキャッシュエリアに収まる程度の容量だとシーケンシャルでもランダムでもほぼ同一速度で書き込めてしまう。
  但しこの書き込みも、ほぼ等速が続く従来のHDDと違い、書き込み速度が激しく上下する。
  とはいえこの程度なら普通にOS上から使用している分にはほぼ気にならない筈。

  #大袈裟に言うと「小刻みに息継ぎしているような」感覚。

 D.ReadとWriteの組み合わせ

  一番キモチワルイというかSMRらしさが炸裂するのが、この「小刻みなReadとWriteが連続する」アクセス。
  一言でまとめると「非常に遅い、アクセスがいちいち引っかかる」状況になります、はい。

  実際、こんな状況ではSMRなHDDのヘッドは「Read先」「キャッシュエリア」「SMRで上書きされてしまうトラック」「Write先」という4箇所を股にかけて動作している筈で、重くなるのは当然といえば当然なのだが。
  これが従来型HDDならヘッドは「Read先」「Write先」だけを往復していれば済んだ筈で、この差は歴然。

  そしてこのようなアクセスパターン、実は普段から珍しくもない。
  「OS起動領域」は当然として、「データ領域」でも例えばDB等は正にコレなので、実に普段使いには向いていないということですな。

 ◇

 以上、つらつらとこの「初物」について書いてみましたよ。

 個人的には「まぁ初物の割には挙動はまともかな」という印象がある一方で、「実際の書込タイミングががOS上の書込タイミングと乖離している上に処理状況がOSから見えない」キモチ悪さは拭いようがないのもまた事実。
 また、これだけの高密度プラッタだが、品質については全くの未知数の状態。評価が見えてくるまで最低1年はかかる。

 ・・・ということ、で。
 面白い商品ではあるが、癖も強い上未知数な部分も多いことをお忘れ無く、と。

 P.S.
 これがホントに最後、一点だけ。

 この製品に関して「エンタープライズ品並の品質管理」というSeagateの広報の台詞を肯定的に評価している人が多いようだが、この台詞をひっくり返すと、要するに

 「エンタープライズ品並の品質管理をしないとそもそも製品として最低限のレベルが保てない」

 ということですね。さすがにこの記録密度を出すのはまだ簡単ではないのでしょうな。

 実際、エンタープライズに直ちに持ち込めるだけの品質と自信があるならば、HGST対抗のニアライン向けラベルを貼って出荷すれば良いのですよ。
 Seagateのラインナップ的にも空きポジションだし、単価も高く出来るし、(Seagate的には)良いことづくめ。

 にも関わらず、何故敢えて、単価の安いコンシューマやライトユースNAS向けのラインにこの製品を放り込んできたのか。
 その辺りを考えてみるのも、面白いんじゃないですかね。

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壊れるものには訳がある。

 BackBlazeが定期的に出しているHDDぶっ壊れレポート、新しいのが出ていますな。
 内容についてはまぁ従来通りの傾向といったところか。
 ということで、目立ったところをちょっとだけコメント。

 ◇相変わらず壊れまくってるST3000DM001。

 この会社では随分派手に壊れまくっているので気になってちょっと色々調べてみたのだが、やはりこういうことの模様。

 ・デスクトップユース、つまり稼働時間が短いうちでの故障率はそこまで高くはない。
 ・但し稼働時間が伸びて来ると加速度的に故障が増える。

 このHDDは想定稼働時間のあまりの短さに発売当時は極一部で衝撃が走ったのだが、設計も部材も相応ということなんでしょうな。一言でまとめると「ヤワ」。
 ある意味正しいコストカット策ではあるのだが、稼働時間が4桁後半になる辺りからぼちぼち・・・のようなので、おうちサーバやNASでは回避した方が良い模様。

 ♯ちなみに24365通電だと稼働半年でおよそ4,300時間。

 そういう意味では、現在壊れまくっているのは設計通り、という言い方も出来るかも知れない。

 ♯但しプラッタ品質はそう悪くないので、どちらかというとオフライン倉庫向き?
  とはいえHDDをオフライン倉庫にすること自体激しく推奨しないが。

 ◇壊れないHGST。

 MegaScaleなんて24365稼働を最初からターゲットにして開発されているモノなので、ある意味これだけの品質は「当たり前」とも言えるが、Deskstarも相変わらずの不良率の低さ。

 で、この数字をぼけ~っと見てて今更思い出したのが、そういえば日立のデスクトップHDDって原則24365稼働で設計していたよな、ということ。
 デスクトップユース前提にも関わらず24365稼働を想定するというのは過剰品質とも言える訳だが、BackBlazeのような長時間駆動ではこの設計の余裕が圧倒的な低故障率を実現するカギになっている、と言っても良い気がする。

 そして良い意味で日本的な発想の下に「可能な限り高品質なものを作る」を徹底していた結果、コスト高を反映して価格は高め(ここ重要)という悪い意味でも日本的な製品となり、ボリュームゾーンは取れなかったものの、信頼性についての定評は得られたのが日立のHDDだった、と。

 ♯一方で「稼働時間=コストと価格のバランス」を見ていたSeagateは、低価格で圧倒的ボリュームゾーンを手にしたものの、こういう風に設計時想定外の連続稼働をすると次々と壊れていく、と。

 ・・・とはいえWD傘下に入って以降、「可能な限り丈夫なものを作る」考え方が現在もHGSTで活きているかどうかは不明なのだけど。

 ◇

 まぁ、こんな感じですか。

 にしても、Seagateの4TB随分買ったのね。
 コレも想定稼働時間はあまり長くない筈なのだが、果たしてどうなりますやら。
 デスクトップユースではこれまた特に何かあるという話は聞いたこと無い機種なので、ある意味楽しみではある。

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何故熱アシストだとHDD容量が増やせるの?

 先日SMRをネタにしてしまったので、次は訊かれていないけどHAMRでもネタにしましょうか。
 あ、HAMRというのは熱アシスト記録のことですよ、念のため。
 中々に強引な方法で、逆に言うとこうでもしない限り記録密度は上げられないトコまで来ている、ということです。

 ◇どうして熱アシスト記録だと記録密度が上げられるの?

 前回書いた通り、記録密度を上げる為には強力な磁力で書き込む必要があるワケです。
 そして、その強力な磁力を発生させる為に物理的に大きな書込ヘッドを使う手法がSMR、と。
 でも、もし強力な磁力がどうしても使えなかったらどうする?

 ここでふと思い出していただきたいのが、小学校の頃の理科の実験。
 「磁気を持つ物をアルコールランプで熱すると磁気が消えてしまう」というネタ、覚えていますか。

 ♯普通に磁石を熱するとお高いので、磁石にしばらくくっつけておいて磁気を帯びた釘を使う、といったパターンだった気がする。

 この実験の通り、一般的な磁石は、熱せられると磁気の保持力が弱くなるワケです。
 そして、保持力が弱いということは逆に、弱い磁気の影響も受けてしまうということでもある。

 一方、磁気記録のプラッタの表面は言ってみれば磁石です。つまり、

 書込む瞬間だけプラッタを熱々に出来れば、弱い磁力でもきちんと書き込めるんじゃね

 という発想です。これが熱アシスト記録の原理。

 ♯研究段階ではこの熱源としてレーザーと電波(電子レンジの原理ね)が検討されたが、商品化されるのはレーザーだけになる模様。

 とはいえ実際には瞬間的に激小スポットの温度を上げ、更に瞬間的に冷まさなくてはいけないため、 実装となると大変なことに。
 のんびり熱してたら記録速度が上げられないし、さっさと冷やさないと折角記録した磁気が熱で飛んでしまうので。

 更に、一般的な素材は温度の上下で伸び縮みするのだから、そんなに加熱と冷却を繰り返していたら記録面が歪んだり割れたりする可能性も。
 そのような、プラッタ面にストレスがかかりまくるような状態で、果たしてどこまで信頼性や安定性が実現出来るのか。
 それが商品化のポイントですな。

 ◇

 ということで、当方は割と簡単に「次は熱アシストだ」とか言っていますが、実際にはそう簡単なシロモノではないんですな。
 とはいえSMRでない従来型のトラックパターンで密度をこれ以上上げようとすると、本当にコレぐらいしか直近使えそうな技術は無いので。
 今のところ商品化ターゲットは2016~2017年という話なので、以前のロードマップより確実に遅れてきております。
 さて、本当に商品になるのは何時でしょうかね。

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何故SMRだとHDD容量が増やせるの?

 さて、新年早々Seagateがコーポレートロゴ変えて来たり、東芝が2.5’で750Gプラッタ4枚の3TBを発表したりと、HDD周りは相変わらず微速前進といった状況ですが。

 またしても訊かれたので以下略なネタ。
 これ、一言で説明するのは結構難しいんですが、順序追って説明してみますか。

 ◇

 まず、従来と同じようにプラッタ密度を上げようとすると、引っかかる問題が2つあるんですな。

 1. 書き込みヘッドが小さくなり過ぎて、書き込みに必要な強い磁気が出せない。
 2. 小さいヘッドの弱い磁力で書き込めるようにプラッタを作ると、今度はプラッタの磁気保持力が無くなってしまう。

 簡単に書き込める素材は、簡単にデータが消えてしまうワケです、磁気メディアは。
 逆に言うと、簡単にデータが消えない素材には、簡単に書き込めない。

 この矛盾を解決する手法として、SMRが開発されたワケです。

 1. 書き込みヘッドは強力な磁力を出す為に大きくしよう。
 2. 強力な磁力で書き込む前提のプラッタだから、磁気保持力はそれなりに強く出来るよね。

 これだけでは容量は増やせない。なので、こうする。

 3. 磁気保持力が強いならば、高密度に書き込んでも大丈夫だよね。
 4. ヘッドが大きいから一部カブっていても、残りの部分が読めるから大丈夫だよね。
 5. 古いデータにカブるとこに書き込む時は、古いデータが壊れないように辻褄合わせしておけばいいよね。

 大雑把に言うと、こうしてSMR HDDが生まれたワケです。

 ◇

 ということで、SMRのポイントは実は「重ね書きで記録トラック幅が減る」ことではなく、「(相対的に)大きいヘッドを使って強力な磁力で書き込める」ことなんですな。
 そしてこの前提があれば、従来の垂直磁気記録の限界と言われている1.33TBプラッタを超える密度で記録が出来る、というワケなのですよ。

 そして、SMR用の特性を持つプラッタとヘッドを使って今のところ製品化が見えているのが1.66TBプラッタ、つまりHDDとしては10TB品なワケです。
 将来の話をすると、プラッタだと2.5TB~3TB、HDD単体では15~18TB辺りまではメインストリームはSMRで何とか引っ張ろうとしているのが現在のHDD業界なんですな。

 ・・・とまぁ、こんな感じで説明になりましたね。

 ♯その上は熱アシストですな。

 P.S.
 にしても東芝の2.5′ 750GBプラッタ、同一密度で3.5’を作ると1.5TB程度になるし、恐らくプラッタ記録密度としては発表時点で世界最高の筈。何でプレスリリースに書いてないんだろ。
 つか単なる垂直磁気記録ではもうこれがいよいよ密度限界なんじゃ・・・。

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個人的にSSDを信用していない理由、そしてSMRが好きではないという理由。

 さて、ついにアキバにSMR採用HDDの現物がでてきたが、そろそろSMR HDDについてつらつらと書いておきますか。
 以下に目を通していただければ、個人的にSMRが「スジが悪い」と言い続けているのも納得していただけるのではないかと。

 最初にネタばらしてしまうと、実は、SMR HDDとSSDとでは動作原理は結構似ていたりするんですな。
 そしてそれこそが個人的にSSDをあまり信用していない理由でもあったりするのだが、まぁどの辺りが似ているかについては後で。

 ◇

 まず、SMR HDDとは何ぞやということで。超粗っぽく言うと

 「読み込みは4KB単位だが、書き換えが原則256MB単位でしか出来ないHDD」

 ということで。さすがにこれだけ粗っぽ過ぎるんで、もう少し細かく言うと、以下のように。

 ・SMR HDDでは256MB=65,536セクタを1ブロックとして扱う。
 ・読み込みは従来と同じように1セクタ単位で可能。
 ・書き込む場合、書き込み対象のセクタだけでなく、それ以降の同一ブロック内最後のセクタまで全てにデータを書き込む必要がある。

 ということで、書き込みに結構とんでもない制限が付いているHDD、という解釈がで良いかと。

 何故こんな必要があるかというと、SMRではデータトラックを重ね書きしているため。
 故に、一箇所にデータを書き込むと、書き換え対象ではない隣のトラックのデータも巻き添えになって壊れてしまうんですな。
 仕方ないので、壊れたデータを修復する為に、ブロック終端まで書き込み直す必要があるというワケ。

 #ちなみにブロックとブロックの間には間が空いていて、データ書き込みが次のブロックに影響を与えないようになっているんですな。
  従って、1ブロックの終端までデータを書き込めばHDD上の全データは正常な状態になる、ということ。

 ◇

 さてこの方法の何が問題かというと・・・その前に。
 従来の、というか今現在のHDDには信頼性に関わる大きな特徴があることを、おさらいしておきましょ。

 現在のHDDの大きな特徴は、

 「データ書き換えが物理セクタ単位でアトミックである」

 ということ。
 これはどういう意味かというと、例えば急な停電等でデータ書き込みが途中で止まったとしても、データエラーを起こすのは物理1セクタの中に限られる、ということ。
 書き換え予定だった領域には古いデータがエラーなく残っており、書き換え済みの領域もまたエラーなく保持されていることが保証されている、とも言い換えることが出来る。

 何故こんなことが担保されるかというと、それはHDDのヘッドが1つだけで、且つ完全に独立した物理セクタ単位で書き換えているから。
 要するにHDDの動作原理そのものが担保になるんですわ。

 #ここで敢えて「物理セクタ」と書いたのは、現在のコンシューマー向けHDDはほぼ全てが512eで、論理セクタ8個分が物理セクタ1つに対応しているので。

 ところがこれが、SSDやSMR HDDでは、「データ書き換えはブロック単位でアトミックである」となる。
 即ち、「物理セクタ単位ではアトミックではない」んですな。

 これどういう意味かというと、例えば急な停電等でデータ書き込みが途中で止まった場合、同一ブロックにあった他のデータが吹っ飛ぶ可能性があるということ。
 SSDでは1ブロック1~数MB、SMR HDDでは最悪256MB分が危機に晒されるワケですよ。

 どうしてこんなことが起こるかというと、前述したようにSMRではトラックが重ね書きされている為、旧データが新データで破壊されてしまうんですな。で、それを修復する作業が必要になるので、修復作業の途中で書き込みが止まってしまうと大問題、と。

 #SSDでも、素子にはデータを追記するようなことは出来ないので、書き換え作業は「データ読み出し」と「別ブロックへのデータ書き込み」という2段階の作業の組み合わせになっているのがポイント。旧データが新データによって破壊されるという現象は一緒。

 書き込み中のデータがエラーになるのは仕方ないけれど、既に書き込み済みのデータが巻き込まれて吹っ飛ぶ可能性があるなんて。
 こんな特性を持つドライブって、普通に考えてスジが良いとは言えないと思いません?

 #まぁ勿論、エンタープライズSSDでは対策としてSSD内に大容量キャパシタを積んだり、書き込み済みのデータが吹っ飛びにくい書き込み方法を駆使したりして、実際にデータが壊れる確率をかなり抑え込んでいるのが普通。
  逆に言うと、ベンチで速いだけが命のコンシューマー向けSSDの信頼性なんてね・・・。

 ◇

 まぁそんなアレな感じのSMR HDDなのだが、ドライブとしてはこの特性はどうしょうもないので、ある程度信頼性を持たせようとしたら、後はOS側でどうにかするしかないんですな。

 幸い、HDDのセクタではなくセクタグループ=ブロック単位でボリュームを管理する、ブロックストレージ(この単語はこのblogでも以前何度か出てきましたな)という考え方は最近では広く採用されているし、その辺りでは後塵を拝しまくってきたWindowsにも、漸くReFSと記憶域ボリュームという形で(不十分な部分もあるが)実装がされてきている。

 なので、個人的妄想としては、次のWindows Server 2015(?)には仮に間に合わなくとも、その次辺りのWindows ServerではReFS限定ででもSMR HDDがOSレベルでサポートされるのではないかと思ったり。
 個人的な感想はともあれ、HDD業界に残された数少ない「容量増加の切り札」の一つなので、じわじわと広がっていくことは間違いないと思うんですよね。

 ・・・とはいえ、一般人にSMR HDDが広まるような時代は来るのか、ねぇ。

 #もう一つの切り札である多プラッタ化は既にSeagateが6枚プラッタで使ってしまったし、残る最後の切り札である熱アシスト記録の方も製品化スケジュールが遅れているという話がね・・・。

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