Статья о преимуществах и недостатках гибридных жестких дисков, совместивших в себе сильные стороны HDD и SSD дисков

За последние десять лет или около того, твердотельные накопители (SSD) завоевали популярность в мире ИТ. Во-первых, они проникли в ноутбуки и мобильные устройства с их малым форм-фактором и отсутствием движущихся частей. Теперь они делают свой путь в корпоративных системах хранения данных. Используя ту же флэш-память, найденную в USB дисках, мобильных телефонах и SD картах, они предлагают длинный список преимуществ против их электромеханических аналогов - твердотельных жестких дисков. SSD диски для компьютера не имеют движущихся частей, они более устойчивы к ударам и другим формам физического повреждения, и они молниеносны по своей скорости считывания и записи данных.

Мощности для хранения HDD выросли довольно последовательно - в настоящее время, массивные 3TB и 4ТБ диски находятся в зоне доступности, и даже 8 Тб и 10 Тбайт гиганты проложили свой путь на рынок. Жесткие диски набирают скорость до 15000 оборотов в минуту. Они шумнее, горячее, требуют больше энергии, чем их флэш-аналоги.

Итак, почему мы не можем отбросить наши жесткие диски и твердотельные накопители? Ответ прост: стоимость одного гигабайта SSD-накопителя - заметно дороже. По состоянию на январь 2015 года, жесткий диск на 1 ТБ может стоить около $ 50, а эквивалентные расходы на SSD - около $ 380 - $ 400.

В 2010 году число производителей, начиная с Seagate и Samsung, начали вводить третий вариант в мире приводов в попытке преодолеть ценовой разрыв и производительность между жесткими дисками и SSD-накопителями, предложив гибридный вариант. С тех пор Western Digital и Toshiba также начали делать гибридные диски. Гибридный привод обеспечивает некоторые лучшие особенности обеих технологий, объединив скорость SSD с экономической эффективностью электромеханического HDD.

Как работает гибридный жесткий диск компьютера

Основа гибридного жесткого диска - объединение кэша с вращающимися электромагнитными пластинами твердотельного HDD. Твердотельный гибридный привод (SSHD), как правило, состоит из 8, 16 или 32 ГБ флэш-емкостей и большего HDD для хранения часть данных. Идея заключается в том, что «горячие данные» должны быть доступны быстро или часто (например, операционной системой). Эти данные можно кэшировать на SSD и они в результате извлекаются быстрее, чем если бы они хранились на самих пластинах. Это тот же принцип, как установка жесткого диска и SSD на настольной машине, то есть, двойной диск и гибридное решение, за исключением того, что оптимизация производительности встроена в прошивку и адаптируется к потребностям хранения. Эти адаптивные или методы самообучения оптимизации устраняют необходимость вручную перемещать файлы / приложения на соответствующие жесткие диски.

В настоящее время имеется два режима работы для всех гибридных жестких дисков, или SSHD. Во-первых, собственно оптимизированный режим, или самостоятельный режим, который определяет «горячие» и «холодные» данные для записи на диск. Для хост-машине привод не отличается традиционным внутренним устройством хранения.

Другой режим SSHD является принимающим оптимизированным режимом, или хост-режимом закрепления. В этом формате, хозяин машины обозначает, какие данные горячие и холодные с помощью своей операционной системы, драйверов устройств, а в отдельных случаях, посредством программного обеспечения. Хост-машина регулярно посылает обозначения на диск через интерфейс SATA и инструктирует привод, как нужно сохранить данные.

Преимущества гибридного хранения данных на диске

Ключевое преимущество использования гибридного устройства для хранения – повышенная производительность с высоким запасом хранения, без значительного увеличения стоимости (около $ 100 за 1TB SSHD), сохраняя при этом высокий потенциал. SSHDs имеют емкость жесткого диска для компьютера с повышенной скоростью поиска для кэшированных данных на твердотельный жесткий диск HDD – причем не так дорого, как в случае с SSD.

Кроме того, гибридный жесткий диск обеспечивает компьютеру более быстрый доступ к критически важным данным, есть и другие преимущества, связанные с флэш-памятью, применяемой также на SSHDs. Например, если калибровка сделана правильно, вы можете уменьшить напряжение и износ на диске, приводящей к увеличению продолжительности жизни, чем на традиционных твердотельных жестких дисках.

Недостатки гибридных жестких дисков

Хотя, гибридные диски – отличное решение, они не совершенны. Получение данных с жесткого диска так же быстро, как на традиционных твердотельных HDD. Гибридные диски по-прежнему уязвимы, к физическому повреждению, и вы не извлечете выгоду из тишины на SSD.

Поскольку мы являемся специалистами в области восстановления данных, мы должны обсудить последствия восстановления данных при гибридном хранении. Хорошая новость: твердотельный часть SSHD используется в основном в качестве кэша или для хранения файлов операционной системы, и вы вряд ли потеряете данные в той части диска. Если вам удастся потерять данные из твердотельной области гибридного диска, восстановление представляет свои собственные проблемы, такие, как альтернативные методы организации данных.

В общем, гибридные диски могут предложить многое как потребителям, так и бизнес-пользователей, стремящимся к скорости SSD, в то же время ищущих стоимости за гигабайт жесткого диска. Это отличный способ, чтобы преодолеть разрыв между твердотельным HDD и скоростным SSD.

Гибридные диски SSHD - что за птица?

• Блог компании King Servers

В нашей работе частенько приходится иметь дело с разнообразными накопителями информации, включая винчестеры и твердотельные накопители информации. При этом иногда попадаются и достаточно необычные устройства, которые не распространены повсеместно. К примеру, SSHD - гибридные винчестеры. Вероятно, на Хабре есть люди, которые хорошо знакомы с этим типом накопителей информации, но есть и те, кто даже не слышал о подобных «гибридах».

Так вот, гибридные винчестеры, в первую очередь - компромиссное решение, позволяющее как увеличить общую производительность системы, в которой они установлены, так и снизить цену такой системы.

Ведь, несмотря на широкую распространенность, твердотельные накопители еще довольно дороги, и вряд ли в скором времени наступит момент, когда цена таких накопителей значительно упадет.

Обычные жесткие диски - недороги, в большинстве своем, но их производительность ограничена, выше определенного предела «прыгнуть» нельзя. Поэтому и появились гибридные жесткие диски. SSHD появились еще несколько лет назад, и вначале были чистой воды экзотикой, которую мало кто воспринимал всерьез (и мало кто знал о них). Главным достоинством гибридного жесткого диска является увеличение общей производительности системы, в которой они установлены, с использованием всего одного дискового отсека (а не двух, если использовать и SSD, и обычного жесткого диска). Сейчас появились модели «гибридов» небольших размеров, например, с толщиной всего в 7 мм (именно такова модель ST500LM000 от Seagate), что позволяет устанавливать такие диски в нетбуки/ультрабуки.

Принцип работы SSHD основывается на кэшировании наиболее часто используемых данных с использованием флеш-памяти, то есть SSD-части «гибрида». Уже при первом запуске операционной системы на ноутбуке/ПК с «гибридом» в энергонезависимую часть памяти SSHD помещаются файлы, которые нужны операционной системе для загрузки. В результате скорость запуска ОС увеличивается, и весьма значительно.

Гибридный диск, кстати, показывает практически аналогичные результаты скорости передачи файлов по сравнению с обычными жесткими дисками. Но разница в работе разных типов устройств становится очень заметной, если сравнивать время доступа к файлам (Access Time). К примеру, если взять диск Seagate ST500LT032 емкостью 500 ГБ и сравнить с «гибридом» ST500LM000 аналогичной емкости, то скорость доступа к файлам будет 24,2 и 0,3 мс.

Что касается предельность скорости интерфейса, то разница уже не в разы, а в 15%. В первом случае 101 МБ/с, во втором - 115 МБ/с.

Недостатки тоже есть, и в первую очередь, это - невозможность уместить все критичные данные на SSD-части SSHD диска. Обычно SSD в «гибриде» устанавливается объемом в 8 ГБ, иногда - больше (например, нередки модели с 32 ГБ флеш-памяти), но тогда такой диск будет уже дороже.

По цене «гибриды» лишь немного превышают цену обычных жестких дисков. Если взять уже упоминавшиеся выше модели, то цена Seagate Laptop Thin SSHD ST500LM000 составляет 73-75 долларов, а Seagate ST500LT032 - около 50 долларов США.

Так что, если вы хотите увеличить скорость загрузки ОС, а также общую производительность своего ноутбука/десктопного ПК, рекомендуем использовать «гибриды». Ну, это в случае, если для вас важна экономия. Если нет - тогда стоит использовать SSD и обычные винчестеры по отдельности.

Только ленивый, глухой и вдобавок слепой айтишник сегодня не знает о преимуществах SSD. Рынок SSD стремительно развивается, появляются и исчезают новые игроки, инвестируются средства в усовершеноствованные технологии . Твердотельные накопители еще несколько лет назад дали рынку такой пинок, от которого всех производителей до сих пор колбасит. Причем перестраивается не только рынок самих накопителей, но и вслед за ним рынок контроллеров, СХД, ОС и приложений.
Однако SSD ёмкости по сравнению с традиционными пока остаются крайне дорогими. Приходится постоянно лавировать между скоростью и ёмкостью, и на уровне корпоративном и на уровне обычных пользователей и SOHO. Enterprise отдельная песня, оставим её в стороне. А вот на уровне обычных пользователей сейчас есть решения хранений на SSD, HDD и гибридные варианты. Причем по моему опыту SSD это хорошо, но всегда мало, а HDD всегда слишком медленно. Самым оптимальным вариантом является именно гибридный вариант, в котором "горячие" данные доступны быстро, а покрывшиеся пылью дистрибутивы или музыка лежат и спокойно ждут своего часа на медленном хранилище. В идеале сюда бы добавить совсем медленное хранилище для редко используемых данных (семейного фото видео архива на 2 тб), но это пока реализовано только в виде DVD BRD, облаков, NAS. В общем гибрид SSD + HDD выглядит почти мечтой.
Реализовать мечту пользователя об идеальном хранилище на сегодня позволяют:

• Бытовые контроллеры SATA (Intel smart response, какие то поделки от китая)
• Windows 8 (8.1) в виде Storage spaces
• SSD + HDD в ручном варианте

Бытовые контроллеры SATA.

• простота инсталляции и эксплуатации
• отказ SSD не угражает данным (есть дубликат на HDD)
• почти хардварно

• поддержка только ОС Microsoft (насколько я знаю),
• невозможность вручную указать файлы которые хотелось бы хранить на SSD,
• кэш ограничен только 20 гб (остальную ёмкость SSD можно использовать вроде).
• Ну а если режим стоял IDE или AHCI, то придется немного повозиться с ОС сначала.

Windows 8 (8.1) в виде Storage spaces.

Никто не знал а я Batman! Действительно - мало кто знает что Microsoft начиная с Windows 8 предоставляет отличные функции по созданию дисковых массивов доступных ранее только для очень дорогих RAID контроллеров. Storage spaces это очень круто, меня даже пугает такой прогресс (чего же ожидать в Windows 9?) Думаю производителей крутых контроллеров этот подход тоже пугает, по этой причине никто громко об этой технологии не говорит, чтобы не обрушить рынок. Установленной Windows скармливают разные диски (HDD, SSD) и выбирают из вариантов (скорость, надежность, скорость и надежность), в общем строят RAID в том виде в котором хочется. Управляемость тут обалденная просто. Плюсы:

• всеядность (USB, SATA, IDE, SAS, PCIe...). Не проверял все варианты.
• огромное количество вариантов использования дисков
• динамические размеры дисковых пространств
• бесплатность (за ОС вы уже заплатили)
• можно самостоятельно решать какие файлы будут всегда на SSD

• необходимы навыки построения массивов, ну хотя бы понимать что делаешь.
• насколько я знаю нельзя установить ОС на такой гибридный диск, то есть под ОС отдельный диск нужен.

SSD + HDD в ручном варианте

Распространённый вариант. Когда не хочется заморачиваться с более сложными вариантами. Поставили ОС на SSD? Сколько Gb из этой ОС требуется считывать каждый день, и сколько файлов не будут прочитаны ни разу? То есть огромная часть дорогого дискового пространства будет использована для хранения файлов которые можно хранить на дешевом диске. Плюсы:

• управляемость (пользователь решает что и где хранить)
• предсказуемость (отработанная технология)

• высокая цена (с учетом потерянного места на SSD под "лишние" файлы)
• управляемость (требуется ручками переносить файлы на быстрое или медленное хранилище)

SSHD - гибридные диски (два в одном).

User friendly вариант. Seagate в этом сегменте пока в лидерах. Обычный жесткий диск снабдили огромным кешем SSD. В эксплуатации ничем не отличается от обычного жесткого диска, не управляем, работает по алгоритмам заложенным производителем на заводе. Вообще не требует обслуживания, особой установки. Я был уверен что на рынке они полностью заменят обычные HDD. Плюсы:

• невысокая цена
• простейщая установка и эксплуатация

• нет управления (возможно есть при использовании Intel smart response)
• не заменить отдельно компоненты (заменить только SSD не выйдет)

А что в итоге?

При всём многообразии вариантов продавать современные ПК, с приличными процессорами, видеокартами, быстрой памятью и при этом устаревшими HDD я считаю практически преступлением. Любой современный ПК, будь то офисный или домашний, будет упираться именно в диски. Зачем вкладывать в процессоры, видео если упрется в жесткий диск, это же деньги потребителя на ветер.
И что я вижу на рынке? Сколько пользователей Smart Response вы знаете? Сколько моделей SSHD лежит на полках близлежащего магазина? А у его поставщика на складах? Сколько вам известно пользователей Windows использующих Storage spaces? При том что SSHD являются самым простым в инстяляции вариантом, при покупке пользователь по прежнему сравнивает просто ёмкость дисков. Даже айтишники и гики предпочитают использовать отдельно SSD и HDD (или облака).
До сих пор большая часть basic линеек ПК и ноутбуков известных брендов продается с HDD. Мало того, ноутбуки продаются даже с HDD 5400 rpm! И ведь покупают.

И я понять не могу - что происходит? Такой прогресс в технологиях, и такой разрыв в продажах. Выбирая на сайте дистриба ПК от HP или DELL, мне даже посмотреть не на что. Никто из них не предлагает рабочих станций с гибридными хранилищами и даже с SSD не найти. Это какой то заговор, какой то кризис здравого смысла.
IT всегда считалась отраслью идущей в авангарде технологий. Но не сейчас, не в плане ПК и ноутбуков. Возникли какие то барьеры, причем не технологические или производственные, а системные, рыночные.
Мои варианты ответов на вопрос - почему гибридные варианты хранения по продажам уступают классическим:

1. Сложность использования. Отметается, разница в HDD и SSHD с точки зрения сложности эксплуатации нулевая.
2. Высокая волантильность рынка. Потредители привыкли что главное в диске - его объем.
3. Недолговечность SSD. Принимается частично. Технология была уязвима в начале, но сегодня приличного SSD хватает на 2-5 лет обычной эксплуатации. Бытовые HDD сейчас такие, что не все из них 3 года отрабатывают, так что в плане надежности еще вопрос кто кого. В случае гибридов допускаю повышенный износ, т.к. именно горячие данные будут выжигать диск, но для этого и существуют контроллеры - выбирать данные которые нужны не один два раза, а постоянно. Хотя, допускаю что именно из-за надежности вендоры ПК не используют активно SSD. Есть рипутационные риски.
4. Высокая цена. Помилуйте - 8 гб кеша ssd увеличивают ценник диска на 1 т.р. или меньше. Был 1700 руб., стал 2500 руб. Сравните со стоимостью остальных компонентов. Да лучше на процессоре, системной плате и памяти сэкономить, они все вместе не повлияют на производительность системы так как это сделает быстрая дисковая подсистема.
5. Заговор производителей. Вполне вероятно что Seagate или еще кто то обладает патентами на технологии необходимые для производства гибридов. В свою очередь крупные веендоры ПК не хотят допускать монополии Seagate или кого то ещё, и намеренно не используют технологию на которую есть монополия. Однако используют же они CPU Intel...
6. Реальный прирост производительности не так велик. Этого просто не может быть, потому что не может быть.

Ещё есть варианты?