Все новости от 21 декабря 2001 г.

Главное в хранении данных – надёжность

Рассказ о предельно миниатюрных (даже в сравнении с нынешними) обиталищах для огромных колоний данных, построенных на основе “магнитных пушек” с лазерным прицелом и подогревом, мог бы быть озаглавлен по аналогии с известной комедией примерно так: “Дорогая, я уменьшил вычислительный центр”. Благодаря государственному финансированию исследований и здоровой конкуренции подобные фантазии могут материализоваться уже в следующем купленном вами жестком диске.

В октябре отделение передовых технологий (Advanced Technology Projects; Гейзерсберг, шт. Мэриленд) Национального института науки и техники США (NIST) выделило два гранта на разработку новаторских решений давно известной проблемы суперпарамагнетизма. Суть дела заключается в том, что с уменьшением размеров намагниченных участков поверхности и промежутков между ними их магнитной стабильности начинают угрожать тепловые потоки в материале. Со временем это приводит к потере информации.

Исследователи из компании General Electric, корпораций IBM и Imation и Университета штата Калифорния в Сан-Диего предложили обойти проблему путем формирования на поверхности диска рельефа из “гребней и канавок” — примерно как на лазерном CD. При этом участки магнитного материала, несущие полезную информацию, оказываются в определенной мере изолированы от остальной части диска и от протекающих в ней тепловых процессов.

“Наш подход предполагает формирование на поверхности носителя физического рельефа с линейными размерами элементов менее 50 нм, — поясняет Брэд Рейц, ведущий исследователь из GE Research and Development (Нискаюна, шт. Нью-Йорк). — Своего рода инъекция технологий оптических дисков в производство магнитных”.

По словам Рейца, около 20 исследователей из четырех перечисленных организаций реализуют рассчитанную на два года программу создания жесткого диска терабайтного объема, пригодного для массового производства. Представители GE внесут в проект свое знание материалов; специалисты Imation будут заниматься самим диском, а технологи из IBM применят свой опыт для разработки остальных компонентов жестких дисков и организации производства. NIST предоставил для финансирования проекта около 2,9 млн. долл., а три компании — еще примерно по миллиону каждая.

Однако ряд других специалистов полагают, что даже при использовании более качественных по сравнению с применяемыми в настоящее время материалов, подобных тем, что разрабатывают GE и Imation, запись данных на диски предлагаемой конструкции может оказаться крайне трудноразрешимой задачей.

Именно этой проблемой в настоящее время занимаются участники проекта, под который был выделен второй грант. Предлагаемая технология называется HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording — магнитная запись с применением теплового воздействия). Исследовательские работы ведут консорциум National Storage Industry Consortium и фирма Seagate Technology.

Специалисты, занятые в проекте HAMR, утверждают, что устойчивые к воздействию нормальных тепловых процессов магнитные материалы у них уже есть, но теперь нужно научиться делать на них запись — записывающие головки обычной конструкции не обеспечивают достаточной индукции поля для перемагничивания такого материала.

Предлагаемое решение — кратковременный нагрев области записи лазерным лучом. Как поясняет старший вице-президент Seagate Марк Крайдер, отвечающий за исследовательскую деятельность, нагретый перед записью материал легче поддается намагничиванию. Затем он остывает и данные оказываются надежно зафиксированными.

Крайдер признает, что команде HAMR еще предстоит решить ряд проблем, прежде чем станет возможным массовое производство таких дисков (по его предположениям, это должно произойти в течение ближайших пяти лет).

“Есть две основные сложности. Первая — как сделать интегрированную записывающую головку, которая позволила бы соединить тепловое и магнитное воздействия во времени и в нужной точке поверхности носителя, — пояснил Крайдер. — Вторая — как обеспечить изолированный нагрев области малого размера, такой, в которую помещается запись одного бита”. Есть, правда, еще и третья серьезная задача — подбор и/или разработка смазочных материалов для механизма перемещения записывающей головки.

Крайдер отказался назвать число специалистов, работающих по проекту HAMR, но известно, что в исследованиях участвуют также представители корпорации Advanced Research (Миннеаполис, шт. Миннесота), фирмы MEMS Optical (Хантсвилл, шт. Алабама), Университета Карнеги — Меллона (Питтсбург, шт. Пенсильвания) и Университета штата Аризона (Тусон). NIST выделил на этот проект около 10,7 млн. долл., компании-участники — еще около 11 млн.

Следует также иметь в виду, что некоторые пользователи не считают возможным доверять хранение ответственных данных новым, недостаточно, по их мнению, проверенным технологиям. “Затратив 10 лет на сбор данных, трудно не быть консерватором в вопросе перехода на средства хранения, едва вышедшие из стен исследовательской лаборатории”, — объясняет свою позицию Бен Аллен, системный инженер из Лаборатории теории вычислений и вычислительной техники Университета штата Миннесота (Миннеаполис).

Аналитики отрасли в основном с ним согласны и полагают, что исследовательская фаза описанных проектов имеет все шансы затянуться на более продолжительный срок, чем намеченные 2—5 лет.

“Нам еще предстоит добиться, чтобы эти кусочки магнитного материала сохраняли приданную им ориентацию поля, — признает аналитик из корпорации International Data Дейв Рейнзел, работающий в Хатчинсоне (шт. Миннесота). — Как и накопители на магнитной ленте, традиционные жесткие диски, по всей вероятности, останутся на ведущих позициях значительно дольше, чем предполагают исследователи”.

“До тех пор, пока старые технологии решают стоящие перед ними задачи и развиваются достаточно высокими темпами (т. е. поспевают за ростом потребностей или даже опережают его), поток инвестиций не хлынет в новые направления, так что революционным нововведениям придется до времени довольствоваться лишь некоторыми нишами рынка”, — констатировал Рейнзел.

Анонсированная IBM этим летом технология Pixie Dust сулит, по его мнению, появление намного более привлекательного решения существующих проблем, поскольку лишь дополняет уже существующее производство некоторыми усовершенствованиями, касающимися химии применяемых материалов, что требует значительно меньших дополнительных затрат со стороны конечных пользователей.

С ним согласен и аналитик из исследовательской фирмы Giga Information (Санта-Клара, шт. Калифорния) Роб Эндерле: “Оптимизм сторонников новых технологий представляется мне неоправданным... Если нам удастся справиться с поставленной задачей хотя бы за несколько десятилетий, это уже будет чудом. Их предложения очень интересны, но слишком сильно отличаются от всего, к чему мы привыкли”.