La maggior capacità degli hard disk magneto-meccanici, in relazione allo spazio fisico occupato e al costo per gigabyte, è forse il principale elemento che fa reggere loro la concorrenza con i dischi a stato solido, che rimangono invece imbattibili per quel che riguarda la velocità di lettura e scrittura. Questo vale su pc e notebook, ma anche e soprattutto nei data center.

Non potendo competere sul piano delle prestazioni, gli sforzi dei produttori di hard disk meccanici si concentrano quindi sull’aumentare il più possibile la capcità.

La tecnologia degli hard disk meccanici ha più volte toccato – e superato – quelli che erano ritenuti i suoi limiti fisici, ricorrendo a innovazioni e qualche stratagemma, come per esempio riempire gli hard disk di elio, gas che è sette volte meno denso dell’aria e che quindi offre meno resistenza alla rotazione dei piatti e ai movimenti della testina e crea meno turbolenze, permettendo di ottenere maggiore velocità potenziale e maggiore precisione, il che si traduce nella capacità di leggere e scrivere più dati sulla stessa superficie dei piatti. L’atmosfera di elio inoltre provoca una minore usura e richiede meno energia per attivare le parti in movimento, con un risparmio del 30% sul TCO stimato da Toshiba.

Gli hard disk Toshiba MG08 da 16 TB: caratteristiche e innovazioni

È questa, insieme ad altre migliorie tecniche, la strada percorsa da Toshibe Electronics per i suoi hard disk della serie MG08 Enterprise Capacity, che hanno raggiunto la capacità record di 16 terabyte. Un aumento del 14% rispetto al precedente modello da 14 TB, anch’essi basati sul design a elio ma con un designa otto dischi rotanti, che diventano nove nel modello da 16 TB.

La stessa caratteristica ricercata nell’elio, cioè la sua minor densità, pone però anche sfide costruttive notevoli: è molto, molto difficile riuscire a trattenerlo in un ambiente chiuso e sigillato: anche una fessura di dimensioni atomiche, o una porosità dei materiali, fa sì che prima o poi l’elio fuoriesca. Per questo, è stato necessario adottare un nuovo tipo di saldatura a laser per chiudere ermeticamente la scocca degli hard disk. Se comunque questo non dovesse bastare, un sensore invierà un allarme visibile nello stato SMART del disco qualora l’elio scendesse sotto il 75%.

L’altra tecnologia che permette simili capacità è chiamata TDMR (Two Dimensional Magnetic Recording) e impiega due testine disassate invece di una sola per leggere la traccia magnetica per risolvere il problema del cross-talk, cioè una lettura falsata data dall’interferenza delle tracce adiacenti a quella che si sta leggendo. Aumentando intenzionalmente l’interferenza, ma rilevando individualmente quelle delle tracce a destra e a sinistra, è possibile tenerne conto e annullarle tra loro per estrapolare una lettura più precisa del dato.

Gli hard disk della serie MG08 da 16 TB, di dimensioni standard 3,5 pollici, hanno una velocità di rotazione di 7.200 rpm, una cache da 512 MB e sono disponibili con interfacce SATA o SAS. I dati sono scritti su blocchi fisici da 4 KB, ma vengono emulati blocchi da 512 byte. Toshiba dichiara un  workload rating fino a 550 TB di dati letti o scritti all’anno e un MTTF (Mean Time To Failure) di 2,5 milioni di ore (calcolato ovviamente sull’intera popolazione e non sul singolo disco, perché stiamo parlando di 285 anni).

Hard disk da 16 TB: casi d’uso e applicazioni

“Grazie ad una maggiore efficienza energetica e alla capacità da 16 TB, la serie MG08 contribuirà a ridurre il TCO delle infrastrutture di storage progettate per applicazioni quali protezione dei dati, big data, content serving e archiviazione digitale”, afferma Martinez-Palomo di Toshiba Electronics Europe. Più capacità per singolo disco significa infatti, su scala più grande, meno unità rack e meno armadi occupati a parità di storage disponibile. Il tutto diventa quindi più rilevante per aziende che gestiscono grandi data center (cloud provider, archiviazione e streaming video, big data).

I dischi MG08 sono disponibili anche in versioni con cifratura nativa del disco e con opzione per la cancellazione sicura istantanea, che avviene invalidando le chiavi di cifratura senza doversi quindi preoccupare di sovrascrivere più volte tutte le tracce del disco, un’operazione che – con le capacità di cui stiamo parlando – richiederebbe giorni e giorni. Questo risulta particolarmente utile a quei service provider che affittano server o spazio di storage, e che – chiuso il contratto con un cliente – hanno bisogno di rendere disponibile le apparecchiature per il cliente successivo, assicurandosi però di aver cancellato in modo irreversibile i dati del cliente precedente.

Le innovazioni che permetteranno hard disk da 18 terabyte e più

Per un ulteriore incremento della capacità massima degli hard disk saranno necessarie ulteriori innovazioni. Il problema diventa riuscire a invertire la polarizzazione magnetica della superficie del disco corrispondente alla traccia, senza alterare quella delle sempre più ravvicinate tracce adiacenti. Diventa necessario usare materiali più duri e resistenti, ma così diventa più diffiicle

Per questo Toshiba sta lavorando da molti anni su due tecnologie che adottano in un caso un raggio laser sulla testina (HAMR, Heat Assisted Magnetic Recording) e nell’altro un emettitore di microonde (MAMR, Microwave Assisted Magnetic Recording) per riscaldare istantaneamente la superficie del piatto, permettendo alla testina di invertire la polarizzazione magnetica.

Una ulteriore tecnologia, chiamata Shingled Magnetic Recording (SMR) prevede invece che le tracce vengano registrate in modo che siano siano parzialmente sovrapposte tra loro, come le tegole di un tetto, permettendo comunque alla testina di lettura – più stretta di quella di scrittura – di leggere la porzione esposta.

Queste sono le tecnologie che permetteranno di superare il record attuale di Toshiba, producendo dischi da 18 TB e più.