Избыточные массивы независимых дисков превосходят диски мэйнфреймов

Дэвид Паттерсон, Гарт Гибсон и Рэнди Кац из Калифорнийского университета в Беркли представили статью «Дело об избыточных массивах недорогих дисков (RAID)» в 1988 году, в которой утверждалось, что массив из нескольких недорогих дисков, предназначенных для приложений ПК, может превзойти один большой дорогой мэйнфреймовый диск.

Концепция зеркалирования уже была хорошо известна, и некоторые системы хранения уже были построены вокруг массивов небольших дисков, однако их аббревиатура (позже измененная на Redundant Array of Independent Disks) стимулировала интерес к подходу и привлекла коммерческих поставщиков.

Новаторская работа, которая привела к RAID, включает зеркальное дисковое хранилище Tandem Computers в ее Non-Stop Architecture и зеркальные подсистемные дисковые накопители RA8X (теперь известные как RAID уровня 1) DEC в ее системах HSC50 и HSC 70 в начале 1980-х годов. DataVault Thinking Machines использовал коды исправления ошибок (RAID 2) в массиве дисковых накопителей. Накопитель IBM 353 использовал аналогичный подход в начале 1960-х годов. Патентные заявки инженеров IBM, Нормана Кена Оучи (1977) и Брайана Кларка и др. (1988) раскрыли методы, используемые в последующих версиях RAID. Ранние независимые поставщики RAID включают Adaptec и Array Technology, которая была основана в 1987 году и последовательно приобретена Seagate, Tandem и EMC.

Развился ряд стандартных схем, называемых уровнями, каждая из которых имеет множество вариаций. Уровни RAID и связанные с ними форматы данных стандартизированы Ассоциацией индустрии сетевых систем хранения данных (SNIA) в стандарте Common RAID Disk Drive Format (DDF). Сегодня большинство серверных и сетевых хранилищ основаны на RAID, и многие пользователи ПК используют аппаратные или программные RAID-системы на своих собственных машинах.

Магниторезистивная головка и новые носители увеличивают скорость чтения и плотность данных

IBM объявила о крупном отходе от традиционной катушечно-катушечной ленты для хранения больших объемов данных в 1984 году. Приблизительно 25% от размера стандартной 10,5-дюймовой катушки ленты, подсистема магнитной ленты IBM 3480 использовала новый, более простой в обращении прямоугольный картридж емкостью 200 МБ размером 4 x 5 x 1 дюйм, который отвечал спросу на меньший размер, обеспечивая при этом более высокую скорость передачи данных, повышенную надежность и сниженные затраты на обслуживание.

Формат привлек других производителей, включая Fujitsu, M4 Data, Overland Data, StorageTek и Victor Data Systems (VDS), которые производили совместимые с 3480 продукты до начала 2000-х годов. DEC, Philips и другие поставщики предложили переименованные системы. Форм-фактор прямоугольного картриджа по-прежнему используется сегодня в современных ленточных накопителях.

Разработанный на предприятии IBM в Тусоне, штат Аризона, посвященном передовым ленточным накопителям и блокам управления хранением, 3840 включал в себя важные новые функции. К ним относятся первое успешное коммерческое использование магниторезистивных (MR) тонкопленочных считывающих головок в приложении магнитной записи, многобитовый код исправления ошибок, включенный встроенным программным обеспечением (микрокодом), устранение высоких вакуумных колонн за счет использования буферов и новая лента из диоксида хрома. DuPont представила ленту из частиц диоксида хрома (CrO2) в конце 1960-х годов из-за ее более высокой коэрцитивной силы и магнитной стабильности по сравнению с оксидом железа и лицензировала ее для BASF, Memorex и Sony для аудио- и видеозаписи . IBM улучшила носитель с помощью связующих и смазочных материалов для приложений систем обработки данных.

Семейство 18-дорожечных головок 3480 было расширено до 36 дорожек в приводе 3490E в 1991 году. Вместе с более длинной хромодиоксидной лентой 3490E обеспечивал 800 МБ памяти в том же формате картриджа, что и 3480. Позднее технология сжатия данных с улучшенными возможностями записи данных (IDRC) увеличила емкость 3490E до более чем 2,4 ГБ.

VAXcluster позволяет совместно использовать пул блочного хранения

Системы хранения данных включают в себя несколько устройств хранения, таких как жесткие диски и ленточные накопители, с уровнями аппаратного и программного обеспечения для создания надежного, высокопроизводительного сетевого устройства. Ранние системы были подключены к одному компьютеру через выделенные интерфейсные устройства .

Концепция динамического обмена хранимыми данными между независимыми сетевыми компьютерами появилась в 1970-х годах с такими системами, как набор протоколов DECnet корпорации Digital Equipment Corporation, которые поддерживали обмен файлами (обслуживание) по последовательным, LAN, WAN, спутниковым каналам и т. д. VAXcluster от DEC, анонсированный в мае 1983 года, позволял до 15 компьютерам VAX, каждый из которых запускал свою собственную копию VMS, обмениваться файлами через распределенный менеджер блокировок в пуле устройств хранения (диски, ленты и т. д.), управляемых несколькими иерархическими контроллерами хранения (HSC). Широкое внедрение VAXcluster сделало HSC одним из самых успешных продуктов DEC.

Сетевое хранилище (NAS) от Auspex в 1989 году использовало выделенный сервер хранения файлового уровня, работающий под управлением распределенной сетевой файловой системы (NFS) Sun для UNIX через стандартные соединения Ethernet. В 1993 году NetApp представила более дешевое и более масштабируемое файловое серверное устройство, включающее SMB/CIFS (Server Message Block / Common Internet File System) для Windows. Система NetApp в конечном итоге заняла лидирующие позиции на рынке NAS, а также появилась в недорогих потребительских приложениях резервного копирования.

Сети хранения данных (SAN) от Brocade в 1997 году с коммутируемыми сетями Fibre Channel предоставляли пулы блочного хранения для клиентов и серверов, имеющих собственные файловые системы. Наложенная файловая система SAN позволяла совместно использовать копии файлов, хранящихся на общих носителях, между несколькими серверами с разными операционными системами. Поскольку NAS и SAN развивались совместно с постоянно растущей скоростью, они по сути устранили расстояние как ограничение производительности сетевой системы.

Персональный компьютер выводит выпуск жестких дисков на новый уровень

Анализируя историю рынка дисковых накопителей в 1998 году, президент отраслевого аналитика Disk/Trend Джеймс Портер описал появление в 1980 году 5,25-дюймового 5-мегабайтного накопителя Seagate ST506 как модель, «которая вызвала самые большие изменения в отрасли».

Основанная в 1978 году Финисом Коннером, Сайедом Ифтикаром, Дугом Махоном, Томом Митчеллом и Элом Шугартом, компания Seagate Technology разработала жесткие диски с технологией «Winchester», соответствующие физическому размеру накопителя «Minifloppy» компании Shugart Associates, для обслуживания быстро растущего рынка настольных персональных компьютеров (ПК). Это внедрение установило интерфейс и форм-фактор ST506 в качестве отраслевых стандартов. Оно также закрепило за Seagate статус «мгновенного лидера в отрасли».

Tandon в том же году выпустила конкурирующую модель 5,25 дюйма. Еще десять производителей выпустили продукцию в 1981 году, включая устройства, лицензированные у Seagate компаниями Texas Instruments и Honeywell Bull. С выпуском 10 МБ ST412 в конце 1981 года Seagate стала основным поставщиком для XT, первого ПК IBM, содержащего жесткий диск. После IBM AT в 1984 году жесткие диски стали стандартным оборудованием для всех новых персональных компьютеров.

Для обслуживания небольших и портативных ПК в 1983 году компания Rodime, Гленротес, Шотландия, представила первый 3,5-дюймовый жесткий диск, R0351/352, устройства, которые использовали меньший диаметр носителя и соответствовали отраслевому стандарту форм-фактора 3,5-дюймового дискеты . За Rodime быстро последовали Microcomputer Memories, Microscience International и MiniScribe. Джон Сквайрс и Терри Джонсон из MiniScribe объединились с Finis Conner, чтобы представить 3,5-дюймовое семейство Conner Peripherals, Inc. CP340 в 1987 году. К 1989 году Conner стала самой быстрорастущей компанией в истории Америки. 3,5-дюймовый жесткий диск оставался основным размером, используемым в ПК на протяжении более 25 лет, составляя более 80% из 100 миллионов единиц, поставленных в 1996 году . 3,5-дюймовый форм-фактор продолжает использоваться и сегодня как в корпоративных, так и в персональных системах хранения данных, которым требуется максимальная емкость.

Для компьютеров малого бизнеса требуются жесткие диски меньшего физического размера

Переход к более компактным и недорогим компьютерам для бизнеса и инженерии в конце 1970-х годов, таким как IBM 4331 и мини-компьютеры от Data General, DEC, Hewlett-Packard Prime, Wang и других, инициировал переход с дисков диаметром 14 дюймов на диски диаметром 8 дюймов.

Накопитель IBM 62PC (Piccolo) емкостью 65 МБ, представленный в 1979 году, использовал шесть 8-дюймовых дисков с одной поверхностью, выделенной для данных сервопозиционирования. Накопитель использовал секторное сервопозиционирование и привод с вращающейся звуковой катушкой для устранения температурных эффектов. Более низкое энергопотребление малого диаметра диска устраняло необходимость во внешнем воздушном охлаждении и упрощало интеграцию устройства как подсистемы в различные машины.

Герметичная конструкция корпуса диска обеспечивала снижение загрязнения поверхности диска и повышала надежность. IBM также продавала устройство как подключаемое устройство хранения данных с прямым доступом 3310 (DASD). 360 000 единиц были поставлены с января 1979 года по февраль 1990 года.

Шесть других поставщиков (BASF, International Memories, Micropolis, New World Computer, Pertec, Shugart Associates) представили конкурирующие 8-дюймовые диски в 1979 году. Вскоре за ними последовали Priam и Quantum. Небольшие физические размеры и низкие требования к энергопотреблению моделей емкостью 10, 20, 30 и 40 МБ оказались популярными среди пользователей мини-компьютеров, хотя первоначальная стоимость за мегабайт была выше, чем у старых 14-дюймовых дисков. Всего через год после Piccolo, в 1980 году, Seagate Technology представила диск диаметром 5,25 дюйма, чтобы удовлетворить еще меньшие требования к физическому размеру и энергопотреблению растущего рынка персональных компьютеров.