Два актуатора для жестких дисков

До сих пор основным способом повышения быстродействия жестких дисков было увеличение скорости вращения пластин. Уже в начале 2000-х появились винчестеры, вращающиеся со скоростью 10 тыс. и даже 15 тыс. об./мин (rotation per minute, RPM).

Однако повышение RPM приводит к значительному увеличению энергопотребления и тепловыделения диска, а также вибрации, поэтому высокоскоростные жесткие диски выпускались только в 2,5-дюйм форм-факторе и значительно проигрывали по емкости более медленным 3,5-дюйм винчестерам со скоростью вращения 5400 и 7200 об./мин.

Твердотельные накопители (SSD), которые благодаря отсутствию механики работают намного быстрее, потребляют значительно меньше энергии, выделяют меньше тепла и не создают вибрацию, достаточно быстро вытеснили винчестеры со скоростью 10 тыс. и 15 тыс. RPM, и сейчас выпускаются жесткие диски только со скоростью 5400 и 7200 RPM.

Но в 2023 г. Seagate, а затем и Western Digital выпустили жесткие диски (HDD), в которых для увеличения производительности устанавливается не один, а два так называемых актуатора (устройства для позиционирования головки считывания/записи данных с пластин диска).

«Мультиактуаторная» технология позволяет за счет распараллеливания операций считывания/записи улучшить быстродействие жесткого диска без увеличения его RPM. Большинство выпускаемых сейчас жестких дисков состоят из нескольких пластин, актуатора с несколькими коромыслами и несколькими головками считывания/записи – по числу установленных внутри диска пластин. Однако поскольку актуатор один, то невозможно одновременно считывать данные сразу с нескольких пластин или параллельно записывать данные на одну пластину и считывать данные с другой. В результате производительность жесткого диска сильно зависит от того, как быстро актуатор сможет перемещать головку считывания/записи между отдельными участками пластины, и чем больше плотность размещения данных на пластине, тем больше задержки при чтении из-за того, что актуатору нужно найти данные на пластине.

Мультиактуаторная технология разделяет одиночный актуатор, которым до сих оснащались жесткие диски, на два (возможно, в будущем их будет три и даже больше). В жестком диске с такой технологией на одной оси находятся два актуатора, у каждого из которых свои коромысла, головки чтения/записи и привод, поэтому они работают независимо друг от друга, и за счет параллелизма их операций возрастает скорость чтения данных и общая производительность накопителя.

Если мультиактуаторный жесткий диск снабжен интерфейсом SAS, то хост-компьютер, к которому он подключен, будет видеть его как два независимых логических устройства хранения LUN одинаковой емкости. Если же жесткий диск использует интерфейс SATA, то хост будет видеть его как один LUN.

Выигрыш в производительности за счет мультиактуаторной технологии хорошо виден, если сравнить по быстродействию использующий ее 18-Тбайт жесткий диск Seagate Exos 2X18 с диском Seagate Exos X18 той же емкости, в котором только один актуатор. Если у первого накопителя максимальная скорость передачи данных в установившемся режиме равна 554 Мбит/с, а скорость выборочного чтения – 304 операций ввода-вывода в секунду (IOPS), то у второго эти показатели равны соответственно 270 Мбит/с и 170 IOPS, т. е. накопитель с двумя актуаторами считывает данные примерно вдвое быстрее.

Если брать скорость выборочной записи, то использование двух актуаторов мало улучшает этот показатель (у Exos 2X18 и Exos X18 он равен соответственно 560 и 550 IOPS). Однако следует учитывать, что сейчас жесткие диски большой емкости с несколькими пластинами в основном используются для хранения «холодных» данных, которые редко перезаписываются («горячие» данные обычно хранятся на более быстрых твердотельных дисках), поэтому для пользователей систем хранения важнее скорость чтения установленных в СХД жестких дисков, а не скорость записи.