Журнал «Компьютерра» № 40 от 31 октября 2006 года

ОКНО ДИАЛОГА: Западный экспресс

Автор: Сергей Вильянов

На прошлой неделе в Москву прилетал Алекс Блэквелл, технический директор компании Western Digital в регионе EMEA. Поговорить со столь сведущим человеком всегда интересно, и буквально через час после прибытия Алекса в гостиницу мы уже ждали его в холле, чтобы без лишних реверансов задать интересующие нас вопросы.

В самом начале беседы Алекс сделал важную оговорку:

— Хочу сразу предупредить, что к продажам я не имею никакого отношения, поэтому меня бесполезно спрашивать о доле рынка WD, маркетинговых ухищрениях и тому подобных вещах. Только технические вопросы.

Честно говоря, я всю жизнь общаюсь как раз с «продажниками», и потому ваше предложение расцениваю как большую удачу. Давайте тогда начнем именно с кухни разработчиков. Ваши коллеги из Intel уже много лет по любому поводу вспоминают закон Мура, который продолжает работать и работать. А есть ли аналог такого закона в области разработки жестких дисков?

— Да, предположение Мура, сделанное в 65-м году, что каждые полтора-два года емкость микросхем будет увеличиваться примерно вдвое, оправдалось. Но в то же время можно сказать, что рост вычислительных мощностей напрямую связан с ростом объемов носителей информации. А темпы последнего впечатляют: скажем, с 1990 до 2000 года емкость среднестатистического винчестера выросла с 20 мегабайт до 20 гигабайт, то есть в тысячу раз! И объем удваивался ежегодно, если не чаще.

То есть получается, что уже в 2007-м на рынке появятся доступные 3,5-дюймовые модели емкостью от терабайта и выше?

— Нет, я говорил о десятилетии, предшествующем двухтысячному году, а с тех пор график прироста емкости дисков стал более пологим. В 2000-м на одной пластине умещалось примерно семь гигабайт данных, сейчас — до ста шестидесяти. Но если в девяностые мы достигали увеличения объема больше эволюционными нововведениями, то теперь, когда запас традиционных возможностей практически исчерпан, пришло время революций.

Вроде технологии перпендикулярной записи? Или в ней больше маркетинга, чем революции?

— Нет, маркетинга я в ней не вижу, но надо понимать, что перпендикулярная запись, благодаря которой существенно возрастает емкость пластины, — лишь одна из многих важных технологий, внедренных в последнее время. Мы также вкладываем значительные средства в другие решения следующего поколения — например, тоннельные магнето-резистивные головки (MR-heads), дизайн которых обеспечивает повышенное соотношение сигнал/шум и, соответственно, работу с пластинами с большей плотностью записи.

Вообще, существует два направления работы, позволяющих получать на выходе жесткие диски все большей и большей емкости. Первое — увеличение числа дорожек на дюйм (Track Per Inch), второе — прирост битов на дюйм (Bit Per Inch). Увеличиваем в два раза первый показатель — удваивается емкость пластины. Та же история и со вторым, но тут в качестве бонуса мы получаем удвоение производительности диска. Однако на практике, конечно, запросто удвоить то или другое нельзя, и мы от модели к модели плавно улучшаем значения обоих показателей.

Но чем меньше биты, тем меньше головка и расстояние, на котором она перемещается над поверхностью пластины. А расстояния там, между прочим, небольшие — например, в наших новых приводах от центра одной дорожки до другой головке придется «пройти» всего лишь 250 нанометров, а «высота полета» — примерно 12 нанометров. Стоит головке промахнуться, и нужные данные будут либо не прочитаны вовсе, либо прочитаны не полностью. Добиться того, чтобы она вообще не промахивалась, не так-то просто, однако значение показателя TMR (Track Miss Registration) не должно превышать определенных показателей, чего трудно избежать, резко сокращая расстояние между дорожками. Поэтому мы все делаем постепенно, снова и снова проверяя собственные решения. В конце концов, речь идет о хранении данных, которые каждому из нас кажутся самыми ценными в мире.

И еще все содержимое жесткого диска подвержено взаимному влиянию. Возможно, вы помните, как примерно три года назад мы отказались от подшипников качения в пользу гидродинамических. И пользователи говорили: ах, новые гораздо лучше, потому что тише. Но нам не менее важно было, что гидродинамические подшипники обеспечивали большую точность позиционирования головки, а значит, мы смогли увеличить TPI.

А у этого решения были какие-то недостатки?

— Только один: мы не знали о гидродинамических подшипниках столько же, сколько удалось узнать о подшипниках качения за многие-многие годы работы с ними. И поэтому оставался небольшой риск, что не все пойдет, как мы планировали. В условиях массового производства, когда мы выпускаем около 20 миллионов жестких дисков в квартал, ошибки обходятся слишком дорого. Мне иногда приходится слышать: «Вы отстаете в гонке! Seagate вас обходит!» Знаете, в нашем — весьма и весьма конкурентном — бизнесе лучше лишний раз все проверить, чем выйти к пользователям с чем-то новым и обмануть их ожидания. В конце концов, когда вы набираете скорость на хайвэе, полезно видеть несущегося впереди гонщика, чтобы самому вовремя притормозить, если он наткнется на полицейскую засаду.

Да, но с другой стороны, никто кроме вас не выпускает «рапторы» — жесткие диски с интерфейсом SATA и со скоростью вращения шпинделя десять тысяч оборотов в минуту. Разве это не попытка оторваться в гонке?

— Думаю, это как раз маркетинговые штуки. Если вы изучите модельные линейки наших конкурентов, то без труда обнаружите в них «десятитысячники», разве что работать они будут с интерфейсами SCSI или Fibre Channel. И цена у них соответствующая. Думаю, что нежелание выпускать такие диски для массового рынка вызвано желанием подчеркнуть различие между ним и корпоративным. Мы в Western Digital считаем, что не интерфейс определяет надежность и скорость диска, а используемые в нем мотор, электроника, пластины, наконец. Потому мы предоставляем нашим клиентам чуть больший выбор. А вообще Raptor’ы — это очень успешный продукт, так что с 2003 года мы выпустили уже третье их поколение. И не намерены останавливаться на достигнутом.

Алекс, а можно задать совсем уж потребительский вопрос? Трудно добиться того, чтобы все выпускаемые жесткие диски бессбойно работали по сто двадцать лет, даже у лучших моделей есть определенный процент… слабых особей. Так вот, бытует мнение, что если диски Seagate «умирают» медленно, сигнализируя о скором визите Костлявой появлением битых секторов и странными звуками, то неидеальные WD до последнего работают безупречно, а потом внезапно отказывают, не давая ни малейшего шанса сделать резервную копию данных. Вы что-то подобное слышали о поведении своих детищ?

— Независимо от того, чей жесткий диск стоит в вашем компьютере, я бы посоветовал сделать резервную копию важных данных прямо сейчас и повторять эту процедуру регулярно. Я сам работаю в этой индустрии и делаю бэкап каждый день. Если сейчас мы зайдем в мой номер и обнаружим, что рабочий ноутбук оттуда исчез, я, конечно, расстроюсь, однако в офисе меня будет ждать копия нужных данных, и на работе кража или поломка практически не скажется. Разве что потеряется то, что сделано за последние несколько часов.

Как ни банально, но для того, чтобы «предвидеть» поломку, полезно иногда заглядывать в данные, предоставляемые технологией S.M.A.R.T. Обращайте внимание на счетчики ошибок чтения или проблемы при запуске винчестера — по ним можно многое сказать о будущем диска. Описанная же вами ситуация, когда диск начинает плодить битые секторы, обычно вызвана некачественными пластинами или отказом одной из головок. В любом случае, долго такой инвалид не протянет.

Симптомы могут меняться не только в зависимости от модели, но и от партии… И вообще, это ведь иногда неплохо — заменить винчестер на совсем новый, чтобы на практике изучить достижения этой замечательной индустрии.

— Она действительно замечательная! Я работаю в области HDD-строения с 1995 года и более интересной области электроники назвать не могу. Взять те же видеокарты — да, от года к году игры, которые делают для них, выглядят все ярче , однако само устройство остается куском текстолита с напаянными чипами. А винчестер — это и текстолит, и электронная начинка, и магнитные технологии, и гидродинамика — все, что угодно. Вся вселенная физических наук в одном небольшом устройстве!

Но это и очень сложный бизнес. Ведь сейчас осталось два действительно больших производителя, два поменьше и еще немного совсем мелких. Всего и десятка не наберется, пожалуй, а ведь в девяностых нас было больше полусотни.

Любая ошибка — кроме шуток! — сейчас может стоить потери бизнеса. Поэтому мы — очень осторожная компания. Если помните, в 1999 году мы отзывали наши жесткие диски, обнаружив ошибку в микропроцессоре контроллера двигателя. Некоторое время нам это аукалось, но в конце концов люди оценили нашу дотошность, и это благоприятно сказалось на репутации брэнда. К слову, в прошлом году я встретил инженера, который разрабатывал этот чип и допустил ошибку. Он до сих пор работает на компанию, не скрывая, впрочем, своего… героического прошлого.

А вы можете назвать его имя?

— Да, конечно, но тогда мне придется вас убить1. Возвращаясь же к ситуации с отзывом дисков, мы оперативно справились с бедой еще и потому, что по нашей базе данных легко отслеживались пути каждой партии, так что оставалось лишь связаться с дистрибьюторами и заменить дефектные экземпляры на исправные.

Кстати, у меня складывается впечатление, что люди с годами стали меньше обращать внимание на породу своего винчестера. Скорость у всех примерно одинаковая, цены тоже подравнялись, и нет особого резона приглядываться к надписям на коробке. А чем, на ваш взгляд, WD продолжает выделяться на общем фоне?

— Мы единственная компания, которая занимается только разработкой и выпуском жестких дисков. Наша прибыль, наша судьба, если хотите, зависит именно от успешности этого единственного бизнеса. Кто-то из наших коллег может компенсировать убытки одного подразделения продажей холодильников или телевизоров — мы не можем. Ну и еще надежность решений WD — все крупнейшие производители компьютеров в мире являются нашими клиентами и, смею заверить, не из-за того, что мы предлагаем самые низкие цены.

А как насчет жестких дисков для мультимедийных плейеров и телефонов?

— О, это одна из самых близких для меня тем. Мы разработали однодюймовый винчестер, который можно встретить как в карманной версии внешнего носителя WD Passport Portable, так и в различных портативных устройствах, включая плейеры и смартфоны.

И в iPod Video?

— Нет, туда мы пока не забрались. В больших айподах с недавних пор используется 1,8-дюймовый диск производства Toshiba. К слову, Apple у нее единственный крупный заказчик устройств такого рода.

Мы также выпускаем 2,5-дюймовые решения для ноутбуков и внешних накопителей повышенной емкости, но лично мне наиболее интересным кажется направление, которое в перспективе может стать для нас едва ли не важнейшим. Это жесткие диски для разных бытовых устройств, вроде спутниковых тюнеров и домашних рекордеров.

А есть принципиальная разница между жестким диском для компьютера и такого рекордера?

— Есть, но небольшая — на уровне прошивки. От винчестера, работающего в каком-нибудь бытовом устройстве, требуется не столько рекордная производительность, сколько бесшумность. Поэтому, скажем, поиск нужной дорожки будет относительно медленным, но неразличимым даже в тишине спальни, тогда как в компьютере куда важнее подать нужную порцию данных, а если пользователь это услышит, то вряд ли сильно огорчится. Но за исключением прошивки это фактически одни и те же продукты. Вы даже можете вытащить диск из спутникового тюнера, вставить в компьютер, и он будет прекрасно работать, вот только не уверен, что удастся прочитать хранящиеся на нем данные — производители бытовых устройств обожают изобретать проприетарные алгоритмы кодирования, чтобы пользователь, чего доброго, не смог порадовать друга новым фильмом или концертом рок-звезды.

По мере распространения телевидения высокой четкости спрос на жесткие диски в бытовых устройствах будет лишь расти, и мы ожидаем, что к 2010 году «бытовой» сегмент составит от четверти до трети всего бизнеса Western Digital.

Тогда возникает вопрос: что мешает вам выпускать перечисленные выше устройства целиком? Плейеры, рекордеры, те же мобильные телефоны? Ведь наверняка организовать такое производство можно.

— Вообще-то мы занимаемся производством «конечных» устройств — для этого в WD существует подразделение Branded Products2. Среди них внешние диски Passport — от совсем крошечных, шестигигабайтных, до солидных 2,5-дюймовых 160-гигабайтников. Наверное, вы слышали и о WD My Book, который можно подключить к компьютеру по USB или FireWire, — так, недавно мы выпустили Second Edition, где установлено целых два винчестера общей емкостью терабайт. Там можно либо воспользоваться всей емкостью, либо сделать так, что для операционной системы оба диска будут выглядеть как один, но каждый из них будет зеркальной копией другого.

То есть, проще говоря, это внешний RAID-массив?

— Совершенно верно. Там даже диски можно заменять — если, к примеру, с одним что-то не заладится. Мы работаем и над другими полезными новинками, однако не стоит ожидать от нас mp3-плейеров и тому подобных устройств.

Алекс, а что можно назвать «бутылочным горлышком» потребительских решений в области вичестеростроения? Или, возможно, их несколько?

— Давайте назовем «горлышки» «вызовами», так оно будет вернее. Точно могу сказать, что это не интерфейс, потому что возможностей SATA 150 и особенно SATA 300 более чем достаточно для винчестеров сегодняшнего и завтрашнего дня. Скорее, ограничения на производительность накладывает скорость вращения шпинделя и уже упомянутый показатель BPI. Те решения, которые мы продаем сейчас, имеют среднюю скорость порядка семидесяти мегабайт в секунду…

Тот, что я купил пару недель назад, WD3200KS, выдает около шестидесяти пяти. И меня удивило, что, несмотря на определенный дефицит комплектующих в московской рознице, винчестер емкостью 320 гигабайт можно взять за 115 долларов.

— Честно говоря, я понятия не имею, сколько стоят наши винчестеры. Продажи не моя область. Хотя… сто евро за 320 гигабайт… Мы явно продаем их слишком дешево. По моим ощущениям, такой диск должен стоить не меньше тысячи.

Особенно учитывая, что ровно десять лет назад я брал довольно емкий по тем временам винчестер на 1,2 гигабайта за двести пятьдесят…

— Получается, что если бы не усилия по удешевлению и совершенствованию технологий, 320-гигабайтный стоил бы примерно в триста раз дороже… Если хотите, можете выслать мне по почте чек на сумму разницы.

Если серьезно, наша индустрия не перестает удивлять уже многие годы. Вспомните первый IBM PC — его процессор работал на частоте 4,7 мегагерца, а его современные наследники с трудом преодолевают четырехгигагерцовый рубеж. Но будем снисходительны — пусть частота процессора с тех пор выросла в тысячу раз. А теперь посмотрим на жесткие диски — с пяти мегабайт в начале восьмидесятых их емкость увеличилась до пятисот гигабайт, а это уже как минимум стотысячный прирост. Вряд ли Мур, о чьем законе мы говорили вначале, мог предвидеть такие темпы.

Сейчас мы пытаемся уменьшить размеры головок жестких дисков и обеспечить их подвижность без увеличения риска касания поверхности пластины. Ведь чем меньше головка, тем ближе к магнитному слою она должна находиться, но если она все же коснется «блина» — все, плохо дело. Но не лучше, если она находится слишком далеко — тогда не удастся корректно записать или считать данные. Идеальный вариант — управлять расстоянием от головки до поверхности, и мы разработали технологию, позволяющую это сделать. Она называется Dynamic Fly Height и уже используется в винчестерах с пластинами емкостью 125 гигабайт.

Другое направление наших усилий — так называемая pico head, головка шириной один миллиметр. Эти головки позволяют, во-первых, использовать пластины с большей плотностью записи, а во-вторых, существенно сократить зазря пропадающее пространство на каждой пластине, на котором можно разместить дополнительную порцию данных.

Внедряем мы и технологию Ramp Load, которая пришла в обычные 3,5-дюймовые винчестеры из ноутбуков и серверов. Суть ее в том, что головка паркуется не над магнитной поверхностью, а над специальной площадкой за пределами диска, так что вероятность задеть пластину при выключении питания или внешнем воздействии резко снижается, позволяя нам разместить головку чуть ниже. Ну и еще, благодаря этой технологии, мы избавляемся от неприятного щелчка при выключении компьютера — вроде бы мелочь, но из разряда весьма приятных для пользователя. Этим мы занялись еще и потому, что наши диски используются в бытовых устройствах, где, как мы уже говорили, тишина — превыше всего.

А что вы думаете о будущем жестких дисков с подвижными элементами? Ведь уже не первый год анонсируются компьютерные носители информации на базе флэш-памяти, и даже ноутбуки на них начали выпускать…

— Да, «убийцы» винчестеров появляются несколько раз в год, но я не хочу искать в них недостатки. Просто скажу, что мы только что запустили завод в Таиланде, что увеличило наши производственные мощности примерно на шестьдесят процентов. Если и есть сейчас технологии, способные заменить привычные винчестеры, то пройдет еще много лет, пока они будут доведены до ума. И я могу предположить, что это будут вовсе не флэш-решения. Последние способны побеждать винчестеры только в очень компактных устройствах — например, в iPod nano, заменившем iPod Mini, который работал как раз на диске. Но когда речь идет о 3,5-дюймовых решениях, флэш вряд ли сможет конкурировать с пластинами по соотношению цена/качество.

Забавно, что первый винчестер IBM в 1956-м принципиально мало чем отличался от нынешних. Те же вращающиеся пластины, тот же магнитный слой, головки… И я думаю, что эта технология будет служить нам верой и правдой немало лет.