OptiNAND, Western Digital reinventa l'hard disk (ma non chiamatelo hard disk ibrido)

Si chiama OptiNAND la nuova "architettura di storage" presentata da Western Digital (WD) e che punta a ripensare il classico hard disk per renderlo più veloce, capiente e affidabile. A una prima descrizione sommaria si può pensare, erroneamente, di trovarsi nuovamente davanti a un hard disk ibrido, dove accanto ai piatti viene aggiunta della memoria NAND flash.

In quel caso la memoria NAND flash opera come cache, salvando i dati ad accesso più frequente per velocizzare le operazioni del supporto meccanico, come l'apertura di alcuni programmi o l'avvio del sistema, ma non è così che funziona OptiNAND.

Si parla infatti di integrare negli hard disk una iNAND, ossia un "embedded flash drive" (EFD) come lo definisce WD, per dare forma ad hard disk più intelligenti nella gestione di alcune operazioni che avvengono sottotraccia, con benefici su diversi livelli.

Dal punto di vista della capacità, con questa tecnologia e altre innovazioni WD punta a toccare il traguardo dei 50 TB entro la fine del decennio. OptiNAND, l'uso di un SoC e novità a livello di algoritmo del firmware garantiscono un uso migliore dello spazio sui piatti e quindi un aumento della capacità.

OptiNAND, insieme alla tecnologia triple stage actuator (TSA), garantisce infatti una maggiore densità incrementando il numero di tracce scritte per pollice. "Gli hard disk", spiega WD, "generano gigabyte di metadati che possono essere usati per aumentare la densità di area. Questi dati sono troppo grandi per essere mantenuti in modo efficiente nella DRAM, mentre recuperarli quando necessari dal disco va a interferire con le operazioni del sistema e le prestazioni".

I metadati possono essere immagazzinati in OptiNAND e usati in tempo reale, liberando così spazio utile sui piatti per i dati degli utenti. Più precisamente l'azienda statunitense parla del metadato "Repeatable runout" (RRO), generato in fabbrica durante la produzione e in genere archiviato sui piatti: con OptiNAND questo dato è salvato sulla iNAND.

Un altro esempio riguarda le operazioni di scrittura, registrate per ridurre la cosiddetta "adjacent track interference" (ATI). "Nelle precedenti generazioni di hard disk, le operazioni di scrittura erano registrate a livello della traccia, mentre i refresh erano fatti per le tracce intere. OptiNAND registra le operazioni di scrittura sull'iNAND a livello di settore".

Questi metadati vengono usati per aggiornare i settori anziché intere tracce. Eliminare gli aggiornamenti in eccesso consente di posizionare le tracce più vicine tra loro senza che si verifichi una perdita di prestazioni. La prima generazione di prodotti con OptiNAND, secondo WD, offre una capacità di 20 TB in una piattaforma a nove dischi (2,2 TB/piatto) basata su tecnologia di registrazione CMR.

Per quanto concerne le prestazioni, durante un'interruzione di energia (EPO, emergency power off), OptiNAND può riversare più di 100 MB di dati scritti in cache nella iNAND mentre in passato non era possibile andare oltre i 2 MB verso la flash seriale. "Con la capacità di immagazzinare più di 100 MB di dati durante un EPO, le prestazioni di scrittura casuali in modalità WCD (write cache disabled) possono avvicinarsi a quelle della modalità WCE (write cache enabled)".

"In alcuni casi, è possibile ottenere un aumento delle prestazioni fino all'80%", ha spiegato David Hall, engineer fellow di WD. "Quei clienti che con cache di scrittura abilitata e che si stavano scontrando con i limiti di I/O, se ottengono molte più prestazioni, possono utilizzare molta più di quella capacità".

Infine, l'affidabilità: quando si verifica un'interruzione improvvisa e imprevista di energia, OptiNAND può mantenere quasi 50 volte più dati rispetto agli hard disk tradizionali che si affidano alla DRAM.

WD assicura che la nuova architettura di storage non è un punto di arrivo ma di inizio, con nuove funzionalità e aggiornamenti già delineati in una roadmap ben delineata. La nuova architettura sta entrando nelle sue fasi finali di sviluppo e l'azienda la sta testando con clienti selezionati, ma ha chiarito che intende usare OptiNAND in molti segmenti in futuro: aspettiamoci annunci specifici entro l'anno.