HDD (Hard Disk Drive, жёсткий диск) — электромеханическое устройство хранения данных: алюминиевые или стеклянные пластины (блины), покрытые магнитным слоем, вращаются со скоростью 5400–15 000 RPM. Считывающая головка на актуаторном рычаге перемещается над поверхностью и читает/записывает данные через электромагнитный принцип. В 2024 году HDD остаётся незаменимым для холодного хранения данных большого объёма из-за низкой стоимости за терабайт.
Как работает HDD
Данные организованы в треки (концентрические окружности на пластине) и секторы (дуги трека, традиционно 512 байт, современные — 4096 байт / Advanced Format). Для чтения блока данных: 1) контроллер вычисляет физическое положение (цилиндр, головка, сектор — CHS-адресация или LBA), 2) подаёт команду на перемещение головки — seek time 3–10 мс, 3) ждёт нужный сектор — rotational latency 2–6 мс при 7200 RPM, 4) считывает данные — transfer time. Суммарная random read latency: 8–15 мс.
Серверный SAS 15000 RPM: seek ~3,5 мс, rotational latency ~2 мс. Серверный SATA 7200 RPM: seek ~8 мс, rotational latency ~4,2 мс. IOPS: 100–200 случайных vs 100–200 МБ/с последовательно. SSD даёт 10 000–500 000 IOPS — разница принципиальная для баз данных.
Виды серверных HDD
- SATA HDD (3,5 дюйма) — 1–22 ТБ, 7200 RPM, SATA 6 Гбит/с, для архивного хранения
- SAS HDD (2,5 / 3,5 дюйма) — 600 ГБ – 24 ТБ, 7200–15 000 RPM, SAS 12 Гбит/с, для RAID в продакшне
- NL-SAS (Near-Line SAS) — 4–20 ТБ, 7200 RPM, SAS-интерфейс, оптимален для backup-серверов
История HDD
Первый жёсткий диск IBM 350 (1956): объём 5 МБ, размер — шкаф, аренда $3200/мес. В 1980 году Seagate выпустила ST-506 (5 МБ, 5,25 дюйма) для персональных компьютеров. HDD 3,5 дюйма стандартизированы с 1983 года (Rodime RO3055). Рекордная ёмкость 2023 года: Seagate Exos X24 — 24 ТБ на пластинах с HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording). SSD вытеснил HDD из tier-1 хранилища к 2015–2018 годам, но HDD доминирует в tier-2/tier-3 из-за соотношения $0,015/ГБ vs $0,05–0,10/ГБ у SSD.
HDD в хостинге
В современном хостинге HDD применяется для: backup-серверов, архивного хранения (cold tier), файловых серверов с большими объёмами, хранилищ видео и медиа. HDD-хостинг для веб-сайтов в 2024 году — архаизм; стандартом стал NVMe-хостинг. В RAID 1/5/6/10 HDD по-прежнему активно используются на NAS-серверах и в SAN-системах резервного хранения.
S.M.A.R.T. мониторинг HDD
S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) — встроенная диагностика дисков. Ключевые атрибуты для прогнозирования отказа: Reallocated Sector Count (RAW>0 — тревога), Uncorrectable Sector Count, Current Pending Sector Count, Spin Retry Count. Утилиты: smartctl -a /dev/sda (Linux, пакет smartmontools), IPMI на серверах автоматически отслеживает S.M.A.R.T. Backblaze публикует ежегодные отчёты о надёжности дисков на основе данных сотен тысяч HDD в production — ценный источник для выбора модели при покупке.
HAMR, SMR и технологии плотной записи
Seagate HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) — лазер нагревает участок пластины перед записью, снижая коэрцитивность. Позволяет достичь плотности 3+ ТБ/кв. дюйм против 1 ТБ/кв. дюйм у традиционного PMR. Доступна с 2020 года в IronWolf Pro и Exos серии. SMR (Shingled Magnetic Recording) — треки перекрываются как черепица, в 1,25× плотнее CMR. Запись медленная (нужен rewrite соседних треков при обновлении данных), чтение — нормальное. SMR-диски неподходят для RAID и серверов из-за деградации производительности при случайной записи. Всегда проверяйте тип записи перед покупкой серверного HDD.