La raison pour de différents types de HDD : pas tous un disque de bureau

Il existe de nombreux types de disques durs. Qu’il s’agisse de celui de votre ordinateur de bureau, du disque dur du NAS ou des disques durs des serveurs, bien qu’ils se ressemblent de l’extérieur, leur intérieur est très différent. Pourquoi alors ?

Cet article fait partie de notre série « IT expliquée », dans laquelle nous expliquons de manière simple les concepts et technologies clés qui se cachent derrière les produits et innovations d’aujourd’hui. Nous mettrons régulièrement à jour cet article avec les derniers développements. Dernière mise à jour : le 14 février 2022.

Il y a une raison pour que les fabricants ne différencient pas leurs disques durs seulement par leur capacité. Seagate propose sa gamme Guardian avec BarraCuda, FireCuda, IronWolf et SkyHawk, et Exos pour le serveur, tandis que WD se différencie par la couleur avec Black, Blue, Red, Purple et Gold. La distinction entre PC, NAS et centre de données est commune à tous les fabricants.

ITdaily s’est entretenu avec Eric Maingot, ingénieur client senior chez Seagate, pour examiner le disque dur de plus près. Son expertise se concentre naturellement sur les disques Seagate, qui représentent également environ la moitié de la part de marché mondiale, mais les principes s’appliquent à tous les disques durs.

« Le rapport qualité-prix est le principal critère de choix », explique Maingot. « Les clients veulent le meilleur entraînement possible au prix le plus compétitif ». Les fabricants doivent donc s’interroger sur l’usage exact que le client souhaite faire de son disque dur. Il est parfaitement possible de placer le disque dur le plus performant fabriqué avec la technologie actuelle dans le bureau de vos grands-parents, mais il est inutile de le faire.

Environnement de bureau simple

En pratique, un environnement de bureau pour un disque dur n’est pas contraignant. Le disque se trouve généralement uniquement à l’intérieur du boîtier, il n’y a pas de vibrations et les charges de travail que le disque dur doit supporter ne sont pas insurmontables. Par conséquent, un disque de bureau est un disque Sata conçu pour cet environnement. Un cache multi-niveaux de 64 à 512 Mo est fourni pour mettre en mémoire tampon les écritures et les écrire ensuite sur le disque. Si le disque rencontre un problème, il est possible d’exécuter à nouveau le travail. Le rythme n’est pas si critique et le lecteur n’est utilisé que par un seul utilisateur à la fois.

Le rythme n’est pas si critique et le disque dur n’est utilisé que par un seul utilisateur à la fois.

Le disque dur de bureau perd également de sa pertinence dans les PC. Les disques SSD sont aujourd’hui la norme et les fabricants de disques durs s’en rendent compte. « C’est pourquoi nous avons élargi la gamme BarraCuda Q avec quelques SSD de bureau », confirme Maingot. La même chose s’applique ici : les disques SSD sont conçus pour une utilisation de bureau et peuvent être complètement écrasés 0,3 fois par jour. C’est suffisant dans ce contexte, mais pas dans un environnement d’entreprise. Après tout, le SSD n’est pas optimisé pour une utilisation intensive à long terme. Si vous avez besoin d’une utilisation prolongée, les cellules NAND du SSD s’useront plus rapidement. Les disques SSD pour ordinateurs de bureau et portables existent en deux tailles : 2,5 pouces (SATA) et M.2 (PCIe).

Les défis d’une NAS

Si vous voulez du stockage pour un NAS, les SSD sont souvent encore beaucoup trop chers et ne sont utilisés que comme composant de cache. Un disque dur NAS spécialisé comporte un intérieur plus complexe que la version standard. « Dans les environnements NAS, les disques durs sont soumis à des vibrations », déclare Maingot. « Ils doivent également pouvoir gérer les charges de travail de plusieurs utilisateurs simultanément et être activés 24/7. » Enfin, les utilisateurs placent généralement les disques NAS dans des configurations RAID, ce qui présente à nouveau des défis uniques.

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Le RAID est la principale raison pour laquelle un disque de bureau ne correspond pas à un NAS. Le micrologiciel d’un disque de bureau n’est pas conçu pour fonctionner avec le contrôleur RAID d’un NAS. Le disque de bureau veut corriger lui-même les erreurs éventuelles, tandis que le contrôleur RAID veut le faire via le volume RAID. Ce conflit entraîne des retards et, dans le pire des cas, la rupture de la configuration RAID. Les lecteurs NAS sont donc équipés du micrologiciel AgileArray, qui a été spécialement conçu pour ce contexte, précise Maingot.

Vibrations

Les vibrations constituent un deuxième problème. Comme plusieurs lecteurs travaillent intensivement côte à côte, les vibrations peuvent déplacer les têtes de lecture et d’écriture. Si tel est le cas, le disque doit se recalibrer, ce qui ralentit à nouveau l’ensemble du système. Seagate résout ce problème grâce à deux points de pivot motorisés sur la tête du disque. L’un détermine la position de l’ensemble du bras, et est identique à celui que l’on trouve dans un lecteur de bureau. L’autre se situe à l’arrière de la tête et est spécifiquement conçu pour compenser les mouvements minimes causés par les vibrations.

Un micrologiciel plus complexe et un matériel avancé différencient le lecteur NAS du lecteur de bureau. Dans le cas de Seagate, ce micrologiciel s’intègre directement dans le logiciel de marques de NAS comme Synology ou Qnap, apportant des fonctionnalités supplémentaires. Ces ajouts supplémentaires expliquent la différence de prix. Dans un ordinateur de bureau, ils ne sont d’aucune utilité, mais dans l’environnement NAS, ils sont indispensables.

SSD dans le NAS

Les disques SSD font également leur apparition dans ce domaine. Seagate elle-même a récemment introduit les SSD IronWolf spécialement pour les NAS. Les SSD ne contiennent aucune pièce mobile et ne sont donc pas sensibles aux vibrations. Cependant, il y a une différence avec le BarraCuda. Le SSD IronWolf est fondé sur la technologie Enterprise. La mémoire flash est ainsi conçue pour un plus grand volume d’écritures quotidiennes. « Comme le SSD est utilisé dans un environnement plus critique, des technologies telles que la protection des données par perte de puissance font pareillement leur apparition. Cela permet d’éviter que le SSD ne devienne illisible après une coupure de courant inattendue », ajoute Maingot. Il s’agit d’un risque faible, mais significatif qui existe avec les disques SSD grand public.

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Les vibrations peuvent déplacer une tête de lecture/écriture hors de sa position. Les HDD utilisés dans des environnements difficiles tels que les NAS et les serveurs sont donc équipés d’un matériel spécial.

Les lecteurs de surveillance sont dérivés des lecteurs NAS. Dans le cas de Seagate, il s’agit des disques Skyhawk. Ces derniers sont confrontés à des défis équivalents à ceux de l’environnement NAS, tels que les vibrations, mais les charges de travail sont différentes. Le micrologiciel des lecteurs a donc été adapté pour écrire simultanément de grandes quantités de flux vidéo. « En outre, de plus en plus d’opérations d’IA sont effectuées sur des vidéos provenant de caméras de surveillance », précise Maingot. « C’est encore un autre type de charge de travail pour lequel le lecteur doit être équipé. »

La différence avec Enterprise

Enfin, nous entrons dans l’environnement de l’entreprise, qui présente à nouveau des exigences spécifiques. explique Maingot : « Un disque qui est principalement utilisé pour archiver des données n’a pas besoin d’être aussi puissant. Le disque est généralement désactivé et la vitesse n’est pas une priorité. Des disques Sata plus lents de 5 400 tr/min sont suffisants ici. » Dans l’autre extrême, nous trouvons des serveurs qui ont juste besoin d’un stockage très puissant. « Nous nous heurtons ici aux limites de la connexion Sata. Les disques d’une vitesse de rotation de 10 000 ou 15 000 tr/min, connectés via une interface SAS, sont la norme ici. »

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Les disques Enterprise ont généralement une vitesse de rotation plus élevée et sont connectés via l’interface SAS, plus rapide.

La capacité, ensuite. Les opérateurs de centres de données souhaitent disposer d’un maximum d’espace de stockage dans un espace aussi réduit que possible, ce qui signifie qu’un boîtier de 3,5 pouces doit contenir autant de téraoctets que possible. Pour les disques d’une capacité supérieure à 12 To, la résistance de l’air ordinaire devient un problème. Ces disques durs sont donc remplis d’hélium.

Enfin, le SSD joue également un rôle ici. Les SSD d’entreprise se distinguent de leurs frères principalement par la quantité d’écritures qu’ils peuvent traiter. Un SSD de classe entreprise peut donc facilement traiter trois fois sa propre capacité de données par jour. Ce serait excessif, même dans un contexte de NAS.

MLC et SLC

Dans un environnement d’entreprise, la NAND Single Level Cell est toujours utilisée. La mémoire SLC est la variante la plus performante mais aussi, et de loin, la plus chère du flash NAND. Dans une mémoire SLC, vous trouverez exactement un bit par cellule, ce qui apporte également une fiabilité supplémentaire. Dans les SSD grand public, la technologie MLC (Multi Level Cell) est plus populaire. Cette variante peut stocker deux bits par cellule, ce qui offre une densité plus élevée et un prix plus bas pour une capacité donnée. En revanche, le MLC est légèrement plus lent et les cellules ont une durée de vie plus courte.

La mémoire SLC est la variante la plus performante mais aussi, et de loin, la plus chère du flash NAND.

Dans la pratique, on trouve désormais le SLC dans les disques grand public et le MLC dans les SSD d’entreprise. Si les charges de travail sont un peu moins intensives, il est, par exemple, intéressant d’intégrer un tampon SLC de quelques gigaoctets pour la vitesse, et de baser le reste du SSD sur du MLC. Les fabricants utilisent cette méthode depuis des années. Il existe également un produit appelé eMLC, où le « e » est l’abréviation de « Enterprise », qui permet à la mémoire MLC de bénéficier de la durée de vie des cellules SLC. Enfin, il faut mentionner TLC. Triple Level Cell-NAND peut gérer trois bits par cellule et est la deuxième variante de flash la moins chère, mais n’a pas sa place en dehors d’un appareil grand public. QLC (Quad Level Cell-NAND) est la variante la moins chère.

Sur mesure

Chaque utilisation unique présente donc ses propres défis, tant pour les disques SSD que pour les HDD. Répondre à ces défis nécessite généralement une technologie supplémentaire, ce qui fait grimper le prix. Comme tout le monde n’a pas besoin de cette technologie supplémentaire, les fabricants divisent leurs lecteurs en différents modèles. Vous devez donc faire attention et ne pas prendre un risque financier en achetant un disque moins cher qui ne convient pas à vos besoins. Ou vous pouvez prendre le risque et vous retrouver très vite au magasin.

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