Битва за терабайты: может ли дефицит HDD в конечном итоге привести к замене этой технологии?

Если бы несколько месяцев назад спросить кого-нибудь из специалистов отрасли, что является самым большим ограничивающим фактором для будущего роста центров обработки данных с использованием ИИ, они, вероятно, ответили бы, что это нехватка доступных графических процессоров. Кроме того, тогда же начали распространяться сообщения о перегреве стоек Nvidia NVL72 Blackwell, а беспокойство клиентов по поводу задержек с доставкой достигло апогея. Но перенесёмся в 2026 год, и картина будет совсем иной. Вопреки всем ожиданиям, цепочка поставок микросхем остаётся впечатляюще устойчивой, но опасения переключились на нехватку других компонентов, а именно жёстких дисков корпоративного класса (HDD), сроки поставки которых в настоящее время составляют до двух лет, поскольку производители изо всех сил пытаются удовлетворить спрос со стороны рынка искусственного интеллекта.

Жёсткие диски (HDD), использующие магнитные носители для хранения информации, давно пользуются популярностью у операторов центров обработки данных благодаря своей способности обеспечивать высокую ёмкость в больших масштабах, при более низкой стоимости за терабайт по сравнению с твердотельными накопителями (SDD), где данные хранятся в интегральных схемах. Однако, запасы «хардов» фактически распроданы до 2027 года, а производители не наращивают новые мощности. И даже если бы они могли — но сейчас они этого не делают — для ввода в эксплуатацию дополнительных мощностей потребовалось бы несколько лет.

Такой поворот событий застал отрасль врасплох: хотя многие компании были достаточно умны, чтобы пополнить свои запасы графических процессоров для поддержки развёртываний этого типа, но хранилища данных стали чем-то второстепенным в иерархии приоритетов. Весь мир был сосредоточен на графических процессорах. Но внезапно люди начали понимать, что для организации крупномасштабных, сложных дата-центров им нужно нечто большее, чем просто графические процессоры и электричество. В режиме внезапно возникшего острого дефицита простых решений не так уж много, и даже тщательное планирование не означает, что проблемы, стоящие перед отраслью, внезапно исчезнут.

Один из способов, которым операторы ЦОД стремятся решить эту проблему, — это переход на флэш-память, в частности, на QLC-память (с четырёхуровневыми ячейками). Это оптимизированная по ёмкости технология памяти NAND, которая может понизить общую стоимость для операций чтения, обеспечивая увеличенную ёмкость при скорости флэш-памяти. Однако память QLC также и менее долговечна, чем другие подобные решения, такие как TLC (трёхуровневая) или SLC (одноуровневая ячейка), выдерживая 1000 циклов записи-стирания, прежде чем начнёт выходить из строя и станет нечитаемой. Для сравнения, твердотельные накопители SLC выдерживают в среднем более 100 000 циклов.

Хотя технология TLC продолжает использоваться во многих передовых средах, при правильном управлении технология QLC также может удовлетворить многие потребности высокопроизводительных рабочих нагрузок, но на менее продолжительное время. В не очень долгосрочной перспективе общая стоимость владения средой на основе QLC — не только приобретение технологии, но и учёт затрат на электроэнергию, надёжность и время безотказной работы — оказывается ниже. Некоторые крупные облачные провайдеры уже открыто заявляли о своём желании отказаться от комбинированных решений на основе жёстких дисков и SSD в пользу полностью флэш-памяти в центрах обработки данных. При их объёмах задействованной вычислительной мощности, получается выгоднее чаще менять модули краткосрочного хранения информации.

Растущая потребность в повышении энергоэффективности привела к разработке инновационных решений для хранения данных, при этом QLC-память занимает промежуточное положение между HDD и TLC SSD, обеспечивая более высокую плотность в совокупности с меньшим потреблением энергии, а также более выгодную цену, чем существующие TLC SSD. Но на этом пути тоже стали возникать проблемы, так как многие компании, чтобы избежать подобного дефицита, начали закупаться массово впрок. Это привело к тому, что производственные мощности некоторых производителей NAND-памяти тоже уже законтрактованы до конца 2026 года.

Недоступность HDD существенно ускорила этот переход [к полностью флэш-памяти], и крупные компании закупают её десятками или сотнями эксабайт в год — этот переход от них является крупным отраслевым движением. Для высокопроизводительных рабочих нагрузок обычно используются три уровня хранения: кэширующий уровень, полностью основанный на флэш-памяти NVMe, «тёплый» уровень, основанный на SSD-накопителях, и «холодный», или архивный, уровень, который традиционно состоял из жёстких дисков или стримеров (ленточных накопителей), хотя сейчас также появляются варианты для резервного копирования на основе флэш-памяти.

В долгосрочной перспективе перед отраслью встаёт важный вопрос: учитывая растущее стремление к переходу от жёстких дисков к QLC-памяти, вернётся ли отрасль когда-нибудь к традиционным HDD? Но почему же в отрасли не царит слишком большой энтузиазм по поводу потенциальных возможностей, которые открывает эта технология для дата-центров и производителей накопителей? Всё-таки, традиционно надёжные системы для ответственного резервного копирования будут пока опираться на HDD, а архивные - на стримерные ленточные накопители или Blu-ray диски, созданные по технологии M-Disk, которые позволяют хранить до 100 Гигабайт на одном носителе сотни лет, но без перезаписи.