Terlepas dari kenyataan bahwa seiring waktu, semakin banyak trek ditempatkan pada setiap milimeter persegi piringan, dan kepala baca / tulis menjadi lebih kompleks setiap beberapa tahun, keandalan hard drive terus berkembang. Maka, perusahaan Backblaze yang bergerak di bidang penyimpanan data telah menyiapkan laporan untuk kuartal kedua tahun 2020 yang didedikasikan untuk hard drive yang digunakan di dalamnya. Ternyata, tingkat tahunan kegagalan disk telah turun secara signifikan dibandingkan tahun lalu.
Apakah ini berarti HDD menjadi lebih andal dari waktu ke waktu? Bagaimana teknologi perekaman magnetik yang menjanjikan seperti MAMR dan HAMR dapat memengaruhi keandalan hard drive dalam beberapa dekade mendatang?
Jalur dari "mega" ke "tera"
HDD pertama mulai dijual pada 1950-an. Itu adalah IBM 350 dengan kapasitas 3,75 MB. Perangkat ini dibungkus dalam casing 152x172x74 cm, yang mencakup 50 disk dengan diameter 24 inci (610 mm). Jika Anda kembali ke zaman kita, ternyata hard drive modern terbaik 3,5 inci (sekitar 14,7 × 10,2 × 2,6 cm) dapat menyimpan data hingga 18 TB menggunakan teknologi perekaman konvensional (bukan ubin).
Mekanisme Internal Hard Drive
IBM 350 Di IBM 350, piringan diputar pada 1200 rpm. Dan dalam beberapa dekade terakhir, hard disk telah berkembang untuk mengurangi diameter pelat dan meningkatkan kecepatan rotasinya (nilai tipikal adalah 5400-15000 rpm). Perbaikan lainnya termasuk menempatkan kepala baca / tulis lebih dekat ke permukaan piring.
Perangkat penyimpanan IBM 1301 DSU (Disc Storage Unit) keluar pada tahun 1961. Itu adalah desain inovatif di mana setiap piring memiliki kepala baca / tulisnya sendiri. Inovasi lain dari model ini adalah kepala melayang di atas permukaan cakram yang berputar di bawah aksi gaya aerodinamis. Ini memungkinkan untuk mengurangi jarak antara kepala dan permukaan cakram.
Setelah 46 tahun pengembangan, IBM menjual bisnis HDD-nya ke Hitachi pada tahun 2003. Pada saat itu, kapasitas hard drive telah meningkat 48.000 kali lipat, dan ukurannya berkurang 29.161 kali. Konsumsi daya turun dari lebih dari 2,3 kW menjadi sekitar 10 watt (untuk model desktop), dan harga per megabyte turun dari $ 68.000 menjadi $ 0,002. Pada saat yang sama, jumlah pelat berkurang dari puluhan menjadi paling banyak dua.
Meningkatkan kepadatan penyimpanan
Perangkat mekanis dan elektronik, serta komputer, selalu berkembang ke arah miniaturisasi. Komputer tabung atau relai besar tahun 1940-an dan 50-an berevolusi menjadi sistem transistor yang tidak terlalu besar, dan kemudian menjadi miniatur keajaiban teknologi modern yang didasarkan pada sirkuit terpadu khusus. Hard drive telah menempuh jalur yang sama.
Internal Seagate MicroDrive 1-inch HDD
Kontrol elektronik hard drive telah mengalami semua kesenangan dari pengembangan VLSI, mereka menggunakan drive servo yang semakin akurat dan ekonomis. Kemajuan dalam ilmu material telah menghasilkan pelat yang lebih ringan dan halus (kaca atau aluminium) dengan lapisan magnet yang ditingkatkan. Kepadatan rekaman meningkat. Pencipta hard drive menjadi lebih baik dalam memahami kekhasan elemen masing-masing (sirkuit mikro, solder, drive, kepala baca / tulis) dan peningkatan revolusioner pada karakteristik mereka tidak terjadi segera, tetapi secara bertahap, melalui perbaikan kecil.
Enam hard drive terbuka - dari 8 "hingga 1" ( sumber )
Meskipun setidaknya ada dua upaya untuk mengecilkan hard drive secara serius, mengambil bentuk 1.3 " HP Kittyhawk pada tahun 1992 dan 1" Microdrive pada tahun 1999, pasar Hasilnya, dia membuat pilihan, dengan fokus pada model faktor bentuk 3,5 dan 2,5 inci. Microdrives telah disebut-sebut sebagai alternatif dari kartu CompactFlash berbasis NAND, dengan alasan kekuatannya sebagai kapasitas penyimpanan yang lebih tinggi dan siklus penulisan ulang yang hampir tidak terbatas, sehingga cocok untuk sistem tertanam.
Seperti dalam kasus serupa lainnya, keterbatasan fisik pada kecepatan tulis dan waktu akses acak ke data pada akhirnya menjadikan HDD sebagai tamu yang paling diinginkan di mana hal terpenting adalah kemampuan untuk menyimpan informasi dalam jumlah besar dengan murah dan andal. Hal ini memungkinkan pasar HDD untuk beradaptasi dengan sistem desktop dan server, serta kebutuhan pengawasan video dan cadangan data (di sini mereka bersaing dengan drive tape).
Alasan kegagalan hard drive
Meskipun bagian mekanis hard drive sering dianggap sebagai titik terlemah, kegagalan hard drive dapat disebabkan oleh lebih dari sekadar bagian tersebut. Di antara alasan tersebut adalah sebagai berikut:
- Faktor manusia.
- Kegagalan perangkat keras (mekanis, elektronik).
- Kerusakan firmware.
- Faktor lingkungan (suhu, kelembaban).
- Sumber Daya listrik.
Hard disk diuji untuk ketahanan guncangan saat daya dimatikan atau selama pengoperasian (piringan berputar, kepala baca / tulis tidak diparkir). Jika disk mengalami tekanan yang lebih kuat daripada yang dirancang, drive yang bertanggung jawab atas pergerakan kepala dapat rusak, kepala dapat bertabrakan dengan permukaan pelat disk. Jika disk tidak mengalami pengaruh seperti itu, maka alasan utama kegagalannya, kemungkinan besar, adalah keausan alami. Produsen hard drive memberi mereka waktu rata-rata untuk gagal (MTBF, Mean Time Before Failure), yang memberikan gambaran tentang berapa lama hard drive dapat bekerja dalam kondisi normal.
MTBF diperoleh dengan mengekstrapolasi data keausan perangkat selama periode waktu tertentu. Ada standar yang digunakan untuk menghitung indikator ini. MTBF untuk hard drive biasanya berkisar antara 100.000 hingga 1 juta jam. Oleh karena itu, untuk benar-benar menguji disk tersebut, diperlukan waktu 10 hingga 100 tahun untuk mengamatinya. Pada saat yang sama, produsen, saat menentukan MTBF untuk disk, melanjutkan dari asumsi bahwa disk akan berfungsi dalam kondisi yang disarankan. Di sinilah drive berfungsi di perusahaan penyimpanan seperti Backblaze.
Jelas, jika hard drive Anda terkena benturan yang sangat kuat (menjatuhkannya ke lantai batu, misalnya), atau jika terjadi kegagalan serius pada catu daya drive (misalnya, lonjakan daya), masa pakai HDD akan berkurang. Yang kurang jelas adalah keandalan hard drive dapat dipengaruhi oleh cacat produksi yang tidak hanya terjadi pada hard drive. Mereka adalah alasan mengapa metrik seperti "tingkat kegagalan yang dapat diterima" berlaku untuk sebagian besar produk.
Ini bukan tentang pengguna. Ini tentang jalur produksi
Hard drive menunjukkan nilai MTBF yang tinggi. Dapat dipahami bahwa Backblaze berusaha untuk memastikan bahwa hampir 130.000 HDD-nya akan dengan senang hati "hidup" hingga usia lanjut dan dengan tenang pensiun ke dunia yang lebih baik (biasanya ke pabrik penghancur besi tua). Tetapi bahkan perusahaan seperti Backblaze melaporkan Tingkat Kegagalan Tahunan (AFR) 1,07% pada Q1 2020. Ini, untungnya bagi mereka, adalah yang terendah sejak mereka mulai menerbitkan laporan semacam itu pada 2013. Pada kuartal pertama 2019, misalnya, AFR-nya 1,56%.
Di salah satu materi sayaDikatakan bahwa selama produksi perangkat yang mencakup sirkuit terintegrasi, cacat dapat muncul di dalamnya, yang tidak segera muncul, tetapi setelah beberapa saat, selama pengoperasian perangkat. Seiring waktu, faktor - faktor seperti electromigration, heat stress, mechanical stress dapat menyebabkan kegagalan pada sirkuit mikro. Jadi, koneksi kabel dalam kasus sirkuit mikro dapat putus, perpindahan listrik dapat merusak koneksi yang disolder dan sirkuit mikro itu sendiri (terutama setelah terpapar pelepasan muatan listrik statis pada perangkat).
Komponen mekanis hard drive bergantung pada keakuratan kepatuhan terhadap toleransi teknologi dan kualitas pelumasan komponen yang bergerak. Sebelumnya, ada masalah seperti menempelnya blok kepala magnet pada permukaan hard disk (stiction ). Namun seiring berjalannya waktu, karakteristik pelumas semakin membaik dan head block tidak bisa lagi keluar dari area parkir. Akibatnya, masalah ini sedikit banyak telah diselesaikan hari ini.
Namun, bagaimanapun, pada setiap tahapan proses produksi selalu ada peluang untuk merusak sesuatu. Ini pada akhirnya memanifestasikan dirinya sebagai sesuatu yang menurunkan angka MTBF yang cantik. Hard drive yang gagal berada di sisi gelap kurva tingkat kegagalan. Kurva ini ditandai dengan puncak yang tinggi di awal, yang menunjukkan kegagalan karena cacat produksi yang serius. Kemudian jumlah cacat berkurang dan terlihat cukup tenang hingga perangkat habis masa berlakunya, setelah itu naik lagi.
Apa berikutnya?
Waktunya telah tiba untuk HAMR
Hard drive seperti yang kita ketahui adalah contoh hasil akhir dari proses manufaktur yang disetel dengan baik. Banyak masalah yang mengganggu perangkat ini selama lima tahun terakhir telah diperbaiki atau diatasi. Perubahan yang relatif terlihat dalam produksi HDD, seperti peralihan ke produksi drive berisi helium ,belum berdampak signifikan pada tingkat kegagalannya. Perubahan lainnya seperti perpindahan dari Perpendicular Magnetic Recording ( PMR ) ke Heat-Assisted Magnetic Recording ( HAMR)) tidak akan secara signifikan mempengaruhi umur hard drive. Dan ini asalkan teknologi baru tidak membawa masalah baru dengan mereka.
Secara umum, masa depan teknologi HDD terlihat, dalam segala hal, agak membosankan. Itu akan menjadi fasilitas penyimpanan berbiaya rendah dan berkapasitas besar yang dapat bekerja secara normal setidaknya selama belasan tahun. Prinsip dasar pembuatan hard drive, khususnya magnetisasi bagian-bagian kecil pelat, dapat berkembang sedemikian rupa ketika peran "bagian" ini akan dimainkan oleh masing-masing molekul. Dan jika Anda menambahkan sesuatu seperti HAMR di sini, ternyata Anda dapat mengharapkan peningkatan yang signifikan dalam masa pakai penyimpanan informasi di HDD.
Hard drive memiliki keunggulan signifikan dibandingkan NAND, yang menggunakan kapasitor kecil untuk menyimpan muatan dan menggunakan metode untuk menulis data yang secara fisik merusak kapasitor tersebut. Batasan fisik dari memori tersebut jauh lebih parah daripada yang berlaku untuk hard drive. Hal ini mengarah pada desain memori yang lebih kompleks, misalnya, pembuatan drive berdasarkan sel memori yang mampu menyimpan empat bit (Quad-Level Cell, QLC). Saat bekerja dengan sel seperti itu, 16 level tegangan harus dibedakan. Karena kerumitan memori QLC, ternyata SSD yang sesuai dalam banyak skenario hanya sedikit lebih cepat daripada hard drive 5400 rpm. Ini terutama berlaku untuk penundaan akses data.
Hasil
Hard drive pertama saya adalah Seagate 20 atau 30 megabyte di IBM PS / 2 (386SX). Komputer ini dibawa pulang kerja oleh ayah saya. Mereka beralih ke PC baru dan mungkin ingin membebaskan gudang dari teknologi lama. Pada masa MS DOS, 20-30 MB sudah cukup untuk OS, dan untuk banyak game, dan untuk WordPerfect 5.1, dan banyak lagi. Tentu saja, jumlah memori ini pada akhir tahun 90-an tampak konyol. Kemudian, berbicara tentang hard disk, mereka beroperasi bukan dengan megabyte, tetapi dengan gigabyte.
Terlepas dari kenyataan bahwa saya telah memiliki banyak desktop dan laptop sejak itu, ironisnya, satu-satunya drive yang, bisa dikatakan, mati di tangan saya adalah SSD. Ini, serta publikasi tentang hard drive, seperti laporan Backblaze, memberi saya keyakinan kuat bahwa hari-hari ketika piringan HDD terakhir akan berhenti berputar sudah sangat jauh. Mungkin perkiraan ini akan berubah hanya jika sesuatu seperti teknologi 3D XPoint memungkinkan pembuatan drive yang cukup besar dan terjangkau. Sementara itu, biarkan semuanya berjalan seperti biasa.
Pernahkah Anda mengalami kegagalan hard drive?
