Welche Trends die HDD wieder relevant machen

Festplatten speichern Daten zuverlässig und basieren auf bewährter Technologie. Dank hoher Kapazitäten bei niedrigen Kosten pro Kapazitätseinheit sind sie eine hervorragende Grundlage für die Datenspeicherung in verschiedenen Branchen und Anwendungen, wie Rechenzentren, Videoüberwachung, Gaming und Cloud Computing. Doch was bringt die Zukunft für Festplatten? Toshiba wirft einen Blick auf die wichtigsten Trends, die die Rolle von Festplatten im Datenzeitalter beeinflussen werden:

Kapazität und Kosten – ein Balanceakt für Festplatten

Die Hersteller von Festplatten treiben Forschung und Entwicklung intensiv voran. So stellen sie sicher, dass Festplatten konkurrenzfähig bleiben. Erst kürzlich hat Toshiba ein Modell der MG10F-Serie mit 22 TB auf den Markt gebracht, das auf Conventional Magnetic Recording (CMR) und zehn Magnetscheiben in einem 3,5-Zoll-Gehäuse mit Heliumfüllung setzt. Im Vergleich zum Vorgängermodell ist die Speicherkapazität um zehn Prozent gestiegen. Den Entwicklern ist es gelungen, mehr Speicher im gleichen Formfaktor unterzubringen, und das bei gleichem Stromverbrauch und annähernd gleichen Kosten. Dieser Punkt spielt eine entscheidende Rolle: Derzeit haben Festplatten pro Kapazitätseinheit einen deutlichen Kostenvorteil gegenüber Flash-Speichern, sie kosten nur etwa ein Siebtel. Solange dieser Kostenvorteil besteht, bleiben Festplatten attraktiv. Für Rechenzentrumsbetreiber macht es einfach keinen Sinn, die Kapazität zu erhöhen, wenn dadurch die Kosten steigen.

Damit Festplatten eines Tages sogar 40 oder 50 TB speichern können, ohne dass sich die Kosten denen von Flash-Speichern annähern, müssen zwei Voraussetzungen erfüllt sein: Erstens muss es auch in Zukunft eine Nachfrage nach höheren Kapazitäten geben - denn ohne entsprechende Nachfrage wird es keine weitere Produktentwicklung geben. Diese Nachfrage ist heute und wohl auch in Zukunft vorhanden: Selbst Festplatten mit 100 TB könnten in unserer datengetriebenen Gesellschaft schon heute in kürzester Zeit gefüllt werden, und diese Entwicklung wird sich in Zukunft eher noch beschleunigen.

Zweitens müssen die höheren Kapazitäten technologisch realisierbar sein. Hersteller wie Toshiba investieren deshalb in die schrittweise Weiterentwicklung der Festplattentechnologie und erproben laufend Verbesserungen bei Materialien und Prozessen. Diese Anstrengungen werden fortgesetzt, solange die Nachfrage nach Festplatten mit höheren Kapazitäten anhält.

Nachhaltigkeitsanforderungen von Rechenzentrumsbetreibern werden steigen

Rechenzentren sind nach wie vor auf Festplatten als Speichermedium angewiesen. Dies gilt insbesondere für die großen Anlagen der Hyperscaler, auf denen Cloud-Dienste basieren. Hier ist die Kapazitätssteigerung von 2 auf 22 TB pro Platte ein großer Fortschritt. Höhere Kapazitäten bei gleichem Formfaktor ermöglichen eine bessere Ausnutzung des Platzes im Rack - was gerade für urbane Standorte wichtig ist, wo der Platz oft begrenzt ist. Zudem werden in Rechenzentren immer mehr einzelne Festplatten zu Verbünden zusammengeschlossen. Dadurch entstehen größere und schnellere Speichersysteme. Bis zu 24 Festplatten in einem Gehäuse sind längst üblich, und die Zahl der Laufwerke wird weiter steigen - schon heute sind Systeme mit 60 oder 100 Festplatten verfügbar.

Der zweite große Trend im Rechenzentrum ist die Nachhaltigkeit. Festplatten können hier in zweierlei Hinsicht punkten. Zum einen durch ihre Energieeffizienz: Wurden früher für das Drehen der Spindel mit den Magnetscheiben typischerweise 10 Watt pro Laufwerk benötigt, konnte der Verbrauch durch das Füllen der Gehäuse mit Helium statt Luft auf etwa 7 bis 8 Watt gesenkt werden. Noch energieeffizienter kann man nur werden, wenn man die Speicherkapazität erhöht, so dass der Verbrauch pro TB sinkt - die neuen Modelle mit höherer Kapazität tragen also zu einem nachhaltigeren Rechenzentrumsbetrieb bei. Darüber hinaus denken die Betreiber darüber nach, wie sie die Festplatten stromsparender einsetzen können, etwa durch die Nutzung von Idle- und Stand-by-Modi.

Zweitens kann das Recycling von Festplatten die Nachhaltigkeit von Rechenzentren verbessern. Die erste große Welle von Festplatten wurde vor sechs oder sieben Jahren in Rechenzentren installiert, um Cloud-Dienste bereitzustellen und auszubauen. Diese Festplatten erreichen nun das Ende ihres Lebenszyklus und werden entsorgt. Festplatten bestehen zu einem großen Teil aus Aluminium und Kupfer und lassen sich daher leichter recyceln als andere Komponenten und Materialien wie Leiterplatten, Chips und Kunststoffe.
Es ist daher zu erwarten, dass Festplatten zu einem integralen Bestandteil der Kreislaufwirtschaft werden, die auf dem Recycling und der Wiederverwendung von Produkten basiert.

Herstellern und Kunden arbeiten stärken zusammen

Die meisten Festplatten werden in Cloud- und Unternehmensanwendungen eingesetzt. Deren Betreiber erwarten von den HDD-Anbietern zunehmend eine partnerschaftliche Zusammenarbeit, um gemeinsam die besten Technologien und Konfigurationen für ihre ganz spezifischen Installationen zu finden. Aus diesem Grund betreibt beispielsweise Toshiba ein europäisches HDD-Labor, in dem verschiedene HDD-Kombinationen Funktions- und Leistungstests unterzogen werden.

Erst kürzlich wurde dort ein JBOD-Gehäuse (Just a Bunch of Disks) im Top-Loader-Design mit 78 18-TB-Festplatten bestückt, das insgesamt 1,4 Petabyte zur Verfügung stellt und an einen Server angeschlossen ist. In dieser Infrastruktur kann die Leistung einer einzelnen Festplatte, aber auch die Leistung einer beliebigen Kombination der 78 Festplatten ermittelt werden: Einzelne Laufwerke können gezielt angesteuert und weitere inkrementell zugeschaltet werden.Sind alle 78 Festplatten aktiv, erreicht das System einen Datendurchsatz von fast 17 GB/s.

Diese Infrastruktur kann auch genutzt werden, um herauszufinden, wie verschiedene Festplattenmodelle zusammenarbeiten und welche Konfiguration für die jeweilige Aufgabe am besten geeignet ist. Dies erspart den Unternehmen Investitionen in Anschlüsse und Festplatten für Testzwecke, die nicht immer kosteneffektiv sind. Zuletzt wurden im HDD Lab von Toshiba HDD-Kombinationen getestet, die schnell genug für Datenarchivierung, Videostreaming, den Betrieb von Webshops und die Bereitstellung von Daten beispielsweise für Navigationssysteme sind. Diese Zusammenarbeit mit den Herstellern ist entscheidend für Unternehmen, die Festplatten in großem Umfang einsetzen und die Lebensdauer ihrer Anlagen verlängern wollen.

Relevanz von Festplatten in der Videoüberwachung bleibt hoch

Nicht zuletzt in der Videoüberwachung steigen die Anforderungen an die Datenspeicherung durch höher auflösende Videostreams, die rund um die Uhr aufgezeichnet werden.
Wird Speicher in den Kameras selbst benötigt, so handelt es sich in der Regel um Flash-Speicher, während zentrale Videorekorder meist mit einer oder mehreren Festplatten ausgestattet sind. In einigen Teilen der Welt, wie z. B. der EU, wo die meisten Videos aufgrund der Datenschutz-Grundverordnung nur kurze Zeit gespeichert werden dürfen, könnten Systemanbieter auch SSDs mit geringer Kapazität in Betracht ziehen - schließlich sind die Kosten für HDDs und SSDs mit geringer Speicherkapazität in einigen Szenarien ähnlich. Allerdings ist die Videoüberwachung eine sehr schreibintensive Anwendung - das regelmäßige Überschreiben von Daten, die jeweils nur für wenige Tage gespeichert werden, würde Flash-Speicher schnell verschleißen. Festplatten hingegen unterliegen dieser Einschränkung nicht und können beliebig oft beschrieben werden.

„Festplatten haben eine glänzende Zukunft, da Unternehmen weiterhin auf Speichermedien angewiesen sind, die hohe Kapazitäten zu niedrigen Kosten bereitstellen“, betont Rainer W. Kaese, Senior Manager, HDD Business Development bei Toshiba Electronics Europe.