Western Digital stellt »OptiNAND«-Architektur vor

Western Digital behauptet, die Festplatte neu erfunden zu haben. Das sind nicht eben bescheidene Worte. Eine neue Architektur namens »OptiNAND« kombiniert Festplatten mit integrierten iNAND-Flash-Laufwerken. Komplett neu ist der Ansatz allerdings nicht, nur waren hybride Festplatten bislang am Markt gescheitert. Eine andere Datenverarbeitung sowie mehr Performance und Kapazität sollen das jetzt ändern.

Western Digital stellt »OptiNAND«-Architektur vorAuf der HDD Re-Imagine-Veranstaltung des Unternehmens (am 31. August) verkündete Western Digital (WD), die Festplatte neu erfunden zu haben. De facto integriert die neue Architektur namens OptiNAND HDD-Festplatten mit integrierten iNAND-Flash-Laufwerken. Hyperscale-Cloud-, CSP-Anbieter, Partner aus dem Smart-Video-Bereich sowie NAS-Hersteller sollen von dem Konzept überzeugt werden können. Meilenstein sei eine neue Flächendichte der Laufwerke, und höhere Performance.

WD OptiNAND ist eine Plattform, die iNAND, Controller und Firmware auf der Leiterplatte einer Festplatte kombinieren. Der iNAND ist derzeit ein 64 Layer Dynamic-Flash-Paket (BICS3), welches die Metadaten der Festplatte verwaltet, nicht aber die Nutzdaten. Dies ist der Unterschied zu hybriden Festplatten (SSHD) und soll die behaupteten Vorteile erzeugen. WD bezeichnet den optimierten Flash als EFD (Embedded Flash Drive).

Laut WD bieten diese Flash-erweiterten Laufwerke eine verbesserte Kapazität, Leistung und Zuverlässigkeit. Aus diesem Grund sollen Hyperscaler großes Interesse an der neuen Technologie für ihre kalten Daten- und Archivschichten zeigen.

Laut Herstellerangaben ergeben sich folgende Vorteile:

Kapazität: Das Laufwerk arbeitet mit verbesserten Firmware-Algorithmen, die die Vorteile erweiterter Metadaten nutzen. Diese werden auf iNAND ausgelagert, um mehr Tracks per Inch (TPI) und damit eine höhere Flächendichte zu ermöglichen.

Leistung: Die Latenzzeit des Laufwerks wurde durch proprietäre Optimierungen der Laufwerksfirmware verbessert. Diese zielt darauf ab, dass weniger ATI-Aktualisierungen (ATI = Adjacent Track Interference) erforderlich sind und die Notwendigkeit der Cache-Flushes im Modus mit aktiviertem Schreib-Cache reduziert wird.

Verlässlichkeit: Im Falle eines Not-Aus-Szenarios (EPO) sollen sich fast 50-mal mehr Nutzerdaten sichern lassen.

Verfügbarkeit: Die neue Flash-Laufwerksarchitektur mit OptiNAND-Technologie wird für das gesamte Portfolio an Laufwerken und Speicherplattformen des Unternehmens verfügbar sein, verspricht der Hersteller. Sie soll auch als Grundlage für zukünftige Designs und Innovationen dienen, mit weiteren Fortschritten in Bezug auf Intelligenz, Zuverlässigkeit und Kapazität. Das Unternehmen wird laut Selbstaussage noch in diesem Jahr mit der Ankündigung marktspezifischer, anwendungsoptimierter Produkte für sein gesamtes Portfolio beginnen.

Die iNAND-Technologie kann sowohl SLC für schreibintensive Operationen als auch TLC für leseintensive Operationen im selben Gerät aktivieren. Dazu tragen Technologien bei, wie ein dreistufiger Aktuator (TSA) sowie die HelioSeal. Das soll das breite Anwendungsspektrum ermöglichen, und längerfristig auch die Kosten senken.

WD OptiNAND sollen bisher 2,2 TByte pro Speicherschicht liefern, wodurch die Kapazitätsgewinne der ePMR-Technologie ausgebaut würden. OptiNAND wird zunächst als 64-GByte-Nutzlast auf HDDs der 20-TByte-Klasse von WD an Testkunden ausgeliefert, die derzeit bei Cloud-Anbietern und anderen Großkunden getestet werden. Das Unternehmen sieht in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts auch einen Weg zu OptiNAND-fähigen ePMR-Laufwerken mit 50 TByte.

»Angetrieben durch das Wachstum von künstlicher Intelligenz (KI), maschinellem Lernen (ML), Blockchain, IoT, Sensoren und mehr, gibt es keinen Zweifel, dass neue Speicherinnovationen für das heutige, exponentielle Datenwachstum benötigt werden«, kommentiert Ed Burns, Research Director für Festplattenlaufwerke bei IDC. »Als einziges Unternehmen, das sowohl Flash- als auch HDDs herstellt, kann Western Digital auf einzigartige Weise seine hauseigenen Fähigkeiten nutzen, um die Flächendichtekurve von ePMR-Laufwerken über Generationen hinweg zu erweitern und Kunden dabei zu helfen, die wachsenden Anforderungen einer digitalen Wirtschaft zu erfüllen.«

Anmerkung der Redaktion

Michael Baumann, speicherguide.de Western Digital ist es wichtig, dass es sich nicht um hybride Festplatten handelt. Der Grund ist, dass diese zu teuer waren, offenbar schlecht funktionierten und eine sehr begrenzte Betriebssystem-Unterstützung boten. WD betont, dass bei OptiNAND alle Daten von den HDD-Platten gelesen und auf diese geschrieben werden.

Insofern ist es eine Innovation. In der Tat kann WD auf eine Geschichte von Neuerungen in der Festplattenarchitektur zurückblicken, wie beispielsweise die ersten hermetisch versiegelten und mit Helium gefüllten HDDs. Allerdings zogen auch Seagate und Toshiba jeweils nach.

Die Helium-Technologie wurde im Jahr 2013 von HGST entwickelt, das jetzt Teil von WD ist, ebenso SanDisk. Die jetzige vertikale Integration von Flash, die mit der HDD-Technologie von WD-/HGST-Seite zusammen mit der Flash-Technologie von Sandisk-Seite möglich wurde, ist für die Schaffung einer Plattform wie OptiNAND wohl Voraussetzung.

Statt 512 MByte DRAM in einer 18 TByte HDD können nun 64 GByte iNAND pro Platteneinheit genutzt werden. Zudem können auf dem Flash-Speicher Metadaten, anders als bei DRAM, auch über die Stromzufuhr hinaus vorgehalten werden. Und WD erreicht damit auch wohl die 20 TByte-Grenze pro Medium.

Nur sind enthusiastische Ankündigungen auch immer mit Vorsicht zu genießen: Vor 2017 war man sich einig, dass die wärmeunterstützte, magnetische Aufzeichnung (HAMR) dazu beitragen würde, die Speicherdichte für HDDs nachhaltig erhöhen zu können, nachdem der traditionellen horizontalen magnetischen Aufzeichnungen (PMR) die Puste ausgegangen war. WD überraschte im vierten Quartal 2017 mit der Ankündigung, bei zukünftigen Festplatten auf mikrowellenunterstützte magnetische Aufzeichnung (MAMR) zu setzen.

Seagate hatte dennoch bei HAMR All-in gesetzt und auch 20-TB-HDDs auf den Markt gebracht. Toshiba hingegen hat Flux-Control-MAMR (FC-MAMR) in seiner MG09-Serie von 16-TByte- und 18-TByte-Festplatten etabliert. Später versprach WD MAMR-Laufwerke für Festplatten mit mehr als 16 TByte, zog sich jedoch schließlich zugunsten von energieverstärktem PMR (ePMR) davon zurück.

Entwicklungen gibt es also durchaus bei der Festplatte, wenn auch Flash-Vertreter (und sogar Tape-Anhänger) diese als limitiert ansehen. OptiNAND ist sicherlich eine Weiterentwicklung der WD-Produktlinien. Ob dies eine Neuerfindung der Festplatte sein wird, wie der Anbieter behauptet, bleibt ebenso abzuwarten, wie die restverbliebenen Anbieter nachziehen können. Ein interessanter Ansatz scheint es jedenfalls zu sein, der es wert ist, weiter beobachtet zu werden.