Wie lässt sich mehr Speicher bereitstellen, ohne dass Stromverbrauch, Platzbedarf und Betriebskosten im gleichen Maß wachsen? Mit UltraSMR verbindet Western Digital höhere HDD-Kapazitäten mit einer darauf abgestimmten Softwarearchitektur.
Für AI-Infrastrukturen ist nicht allein die verfügbare Rechenleistung entscheidend. Auch die zugrunde liegende Speicherlandschaft muss wirtschaftlich wachsen können. Dabei konkurrieren Storage, GPUs und weitere Komponenten um begrenzte Ressourcen – insbesondere Stromversorgung, Fläche und Budget. Höhere Kapazität pro Laufwerk kann helfen, diese Ressourcen effizienter einzusetzen.
Mehr Kapazität pro Laufwerk verändert die Storage-Planung
Western Digital nennt für UltraSMR bis zu 23 Prozent mehr Kapazität gegenüber CMR und bis zu 20 Prozent weniger benötigte Laufwerke. Voraussetzung ist eine Softwareumgebung, die den Einsatz von SMR unterstützt.
Was diese Zahlen für die Planung bedeuten, lässt sich an zwei unterschiedlichen Zielen verdeutlichen: Entweder soll innerhalb einer bestimmten Anzahl von Laufwerksplätzen mehr Kapazität entstehen. Oder eine festgelegte Datenmenge soll mit weniger Laufwerken gespeichert werden. Beide Betrachtungen beginnen bei derselben Frage: Wie viel Speicher lässt sich pro belegtem Laufwerksplatz bereitstellen?
Dabei sollten Kapazitätsvorteil und Gesamteinsparung getrennt bewertet werden. Ein höherer Kapazitätswert allein sagt noch nicht aus, wie groß der wirtschaftliche Vorteil einer konkreten Installation ausfällt.
Warum Speicherdichte über die Festplatte hinauswirkt
Jede HDD benötigt einen Platz im Gehäuse, eine Anbindung an das System und elektrische Energie. Die dabei entstehende Wärme muss abgeführt werden. Deshalb betrachtet Western Digital die Wirtschaftlichkeit nicht nur anhand des Laufwerkspreises, sondern auch über Kennzahlen wie Kosten pro Terabyte, Watt pro Terabyte und Kapazität pro Laufwerksplatz.
Eine höhere Speicherdichte kann somit mehrere Kostenbereiche beeinflussen. Für dieselbe Datenmenge werden potenziell weniger Laufwerke benötigt. Das kann den Energiebedarf der Storage-Ebene reduzieren und den Bedarf an zusätzlichen Gehäusen oder Rack-Flächen begrenzen. Die damit verbundenen Vorteile betreffen sowohl Investitionen als auch den laufenden Betrieb.
Gerade in AI-Rechenzentren ist dieser Zusammenhang relevant: Energie und Budget, die für Storage benötigt werden, stehen nicht gleichzeitig für zusätzliche Rechenleistung zur Verfügung. Western Digital stellt deshalb Gesamtbetriebskosten und Energieeffizienz in den Mittelpunkt seiner Argumentation für höhere HDD-Kapazitäten.
Für eine Projektbewertung sollte daraus keine isolierte Betrachtung des günstigsten Terabytes werden. Sinnvoller ist die Gesamtfrage: Welche Architektur erfüllt die benötigte Kapazität und Leistung über die geplante Nutzungsdauer mit dem passenden Ressourcenaufwand?
CMR, herkömmliches SMR und UltraSMR im Vergleich
Die Gegenüberstellung sollte nicht als pauschales Urteil verstanden werden, dass eine Technologie für jede Anwendung überlegen ist. Für die Auswahl bleiben die Anforderungen des jeweiligen Projekts entscheidend.
Was hinter dem Kapazitätsvorteil steckt
SMR steht für Shingled Magnetic Recording. Dabei werden Datenspuren teilweise überlappend geschrieben – vergleichbar mit Dachschindeln. Gegenüber konventioneller Aufzeichnung können dadurch mehr Spuren auf derselben magnetischen Oberfläche untergebracht werden. Die überlappenden Spuren werden in Zonen organisiert.
UltraSMR ergänzt dieses Prinzip um weiterentwickelte Kodierungs- und Fehlerkorrekturverfahren. Dazu gehören Distributed Sector Format und Soft-Decoded Track ECC. Vereinfacht gesagt verbessern diese Verfahren die Möglichkeiten, dicht geschriebene Daten zuverlässig zu rekonstruieren. Dadurch werden engere Spurabstände und eine höhere Speicherdichte möglich.
Der Kapazitätsgewinn hat eine wichtige Konsequenz für die Architektur: Innerhalb der entsprechenden SMR-Zonen müssen Schreibvorgänge sequenziell erfolgen. Bestehende Daten lassen sich dort nicht beliebig direkt überschreiben. Zufällige Lesezugriffe bleiben hingegen möglich. Genau deshalb gehört die Software zur Entscheidung über den Einsatz der Laufwerke.
Welche Anwendungen für UltraSMR interessant sind
Die von Western Digital beschriebenen Einsatzfelder haben häufig eine Gemeinsamkeit: Daten werden zusammenhängend geschrieben und danach überwiegend gelesen oder länger aufbewahrt. Dazu gehören insbesondere folgende Szenarien.
AI-Trainingsdaten: Einmal vorbereitete Datensätze werden für verschiedene Trainingsläufe wiederholt gelesen. Neue Daten können hinzukommen, ohne bestehende Inhalte laufend an derselben Stelle ändern zu müssen.
Cloud-Backups und ausgewählte Cloud-Speicherdienste: Besonders interessant sind versionierte Ablagen, bei denen neue Dateistände zusätzlich gespeichert werden und vorherige Versionen erhalten bleiben.
Cold Storage und Archive: Langfristig aufbewahrte Daten werden häufig einmal geschrieben und anschließend nur noch bei Bedarf abgerufen.
Smart Video und Surveillance: Kontinuierliche Videoaufzeichnungen erzeugen große, überwiegend sequenzielle Datenströme.
Content Delivery Networks: Häufig abgerufene Inhalte können lokal gespeichert und in größeren zeitlichen Abständen aktualisiert werden.
Für die Bewertung zählt jedoch das tatsächliche Verhalten der Anwendung. Die Bezeichnung „Backup“, „AI“ oder „Cloud“ allein sollte daher noch keine Entscheidung für eine bestimmte Laufwerkstechnologie auslösen.
Warum die Softwareanpassung entscheidend ist
Bei Host-managed SMR muss die Host-Software die Schreibregeln der Laufwerke berücksichtigen. Anders als bei laufwerksintern verwaltetem SMR übernimmt nicht allein die HDD-Firmware die notwendige Organisation. Eine unveränderte CMR-Umgebung kann deshalb nicht grundsätzlich vorausgesetzt werden.
Allerdings muss nicht jede Anwendung diese Aufgabe selbst übernehmen. Geeignete Dateisysteme können die sequenziellen Schreibanforderungen unterhalb der Anwendung verwalten. So lässt sich die notwendige Anpassung auf einer anderen Ebene der Architektur umsetzen.
Die praktische Frage lautet deshalb: An welcher Stelle soll die SMR-Verwaltung stattfinden – in einer fertigen Lösung, in der Storage-Software, im Dateisystem oder direkt in der Anwendung?
Vier Wege zur Einführung von UltraSMR
Western Digital beschreibt vier Implementierungswege. Ein vollständiger Austausch der bestehenden Umgebung ist dafür nicht grundsätzlich erforderlich.
1. Vorintegrierte Storage-Lösung
Eine vorintegrierte Appliance übernimmt die SMR-Verwaltung innerhalb der Lösung. Laut Western Digital ist dies der Ansatz mit dem geringsten Konfigurationsaufwand: Die technischen Besonderheiten werden gegenüber den angebundenen Anwendungen weitgehend verborgen.
Für die Projektplanung liegt der Schwerpunkt damit auf der Auswahl und Prüfung der Gesamtlösung. Zu klären wäre beispielsweise, ob ihre Schnittstellen, Erweiterungsmöglichkeiten und Leistungsmerkmale zu den vorhandenen Anwendungen passen.
2. Software-defined Storage mit nativer SMR-Unterstützung
Bei diesem Ansatz ist die Unterstützung bereits in der Storage-Plattform vorgesehen. Entsprechende SDS-Lösungen sollen den Zugang zu SMR erleichtern, ohne dass Unternehmen dafür eine eigene Implementierung entwickeln müssen. Western Digital beschreibt solche Softwareangebote als wichtigen Schritt, um die Technologie auch außerhalb großer Hyperscale-Umgebungen zugänglich zu machen.
Hier sollte die Bewertung nicht bei der grundsätzlichen SMR-Unterstützung enden. Ebenso wichtig wären die Anforderungen an Betrieb, Datenverfügbarkeit, Administration und spätere Erweiterungen.
3. SMR-Verwaltung über das Dateisystem
Ein geeigneter Dateisystemansatz übernimmt die Zonen- und Schreibverwaltung unterhalb der darüberliegenden Software. Die Zoned-Storage-Dokumentation nennt beispielsweise Btrfs und XFS als Dateisysteme mit entsprechender Unterstützung. Anwendungen müssen die zugrunde liegenden Schreibregeln dadurch nicht zwingend selbst umsetzen.
Für eine bestehende Umgebung wäre hier insbesondere zu prüfen, welche Dateisystem-, Betriebssystem- und Softwarekombination tatsächlich eingesetzt werden soll. Der Ansatz sollte anhand der vorgesehenen Konfiguration bewertet werden, nicht nur anhand eines grundsätzlichen Kompatibilitätsmerkmals.
4. Individuelle Integration in den eigenen Software-Stack
Eine weitere Möglichkeit ist die direkte Umsetzung der SMR-Verwaltung in der Anwendung oder im eigenen Storage-Stack. Damit lassen sich Datenplatzierung und Schreibverhalten gezielt steuern, allerdings mit entsprechendem Entwicklungsaufwand.
Als technische Schnittstelle kann beispielsweise zonefs dienen. Es macht die Zonen sichtbar, nimmt der Anwendung aber nicht die Verantwortung ab, deren Schreibregeln einzuhalten.
Dieser Weg sollte daher vor allem anhand der eigenen Entwicklungsressourcen und des erwarteten Optimierungspotenzials beurteilt werden.
Die Migration als Infrastrukturentscheidung betrachten
Für eine fundierte Bewertung bietet sich ein Vergleich mehrerer konkreter Szenarien an: die bisherige Architektur, eine Erweiterung mit CMR und eine geeignete UltraSMR-Konfiguration.
Dabei sollten nicht nur Laufwerkskapazitäten gegenübergestellt werden. Auch Softwarekosten, Integrationsaufwand, Betriebsanforderungen und verfügbare Entwicklungsressourcen gehören in die Betrachtung. Ebenso sollte vorab feststehen, anhand welcher Kriterien die Lösung beurteilt wird – etwa benötigte Kapazität, Schreib- und Leseleistung, Energiebedarf und Erweiterbarkeit.
So wird aus der Frage „Welche HDD bietet mehr Terabyte?“ eine belastbare Architekturentscheidung.
Mehr Kapazität ist der Anfang – die passende Umsetzung macht den Unterschied
UltraSMR verbindet höhere Speicherdichte mit einer bewussten Entscheidung über die Softwarearchitektur. Für dein Projekt sollte deshalb nicht allein der Kapazitätsvorteil zählen, sondern das Zusammenspiel aus Anwendung, Implementierung und Betrieb.
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