Harde schijven: welke soorten zijn er?

Alieke van Sommeren
0

Inhoudsopgave

    Ondanks dat er alternatieven bestaan voor het opslaan van grote hoeveelheden data, blijven harde schijven voorlopig een essentiële rol spelen. In dit artikel zullen we ingaan op het meest geschikte type (interne) harde schijf voor verschillende doeleinden en de belangrijkste technische termen bespreken.


    Ontvang gratis informatie en tips over hardware zoals harde schijven, schrijf je in voor de nieuwsbrief:

    Ontvang elke week het laatste IT-nieuws, de handigste tips en speciale aanbiedingen.

     

    SSD vs HDD

    Harde schijven zullen nog steeds een belangrijke rol blijven spelen in opslag oplossingen, in feite wordt verwacht dat er rond 2025 harde schijven met een capaciteit van 30 of 40 terabyte beschikbaar zullen zijn en zelfs 100 TB enkele jaren later.

    Dit klinkt misschien gek aangezien ssd’s een beter alternatief zijn voor harde schijven. Dit komt mede doordat ssd’s:

    • Sneller zijn
    • Stiller zijn
    • Lagere energieverbruik dan harde schijven
    • Zijn stootbestendiger dan harde schijven

    Wel staat hier tegenover dat ze een stuk duurder zijn en een lagere opslagcapaciteit hebben.

    Hierdoor zullen bedrijven die grote hoeveelheden opslagruimte nodig hebben, zoals Facebook, Google en Amazon, ofwel de grote datacenters, in de toekomst waarschijnlijk geen ssd’s gebruiken, maar harde schijven. Ook moet er rekening gehouden worden met het feit dat fabrikanten van ssd’s niet in staat zijn om genoeg ssd’s te produceren om aan de grote vraag naar opslagruimte te voldoen, laat staan de aanzienlijk hogere kosten.

    Harde schijven voor consumenten

    Consumenten gebruiken steeds minder harde schijven die ronddraaien, maar er zijn nog drie belangrijke toepassingen voor deze technologie:

    • Veel opslagcapaciteit voor desktopcomputers,
    • Veel opslagcapaciteit voor NAS-systemen
    • USB-schijven voor back-ups.

    Fabrikanten zoals Seagate, Toshiba en Western Digital bieden speciale harde schijven aan voor die specifieke toepassingen, zoals bijvoorbeeld de Western Digital Red Pro voor NAS-systemen.

    Hoe werken harde schijven?

    In wezen functioneren harde schijven op dezelfde manier als 60 jaar geleden: een arm met een lees- en schrijfkop die is gemonteerd op een as wordt over een draaiende magnetische schijf (platter) verplaatst, zodat elk spoor bereikt kan worden.

    De lees- en schrijfkop kan magnetische deeltjes magnetiseren of hun magnetisatie lezen. Sindsdien hebben technici de mechanica verbeterd en de elektronica geoptimaliseerd, zodat er zo veel mogelijk bits op de beschikbare ruimte kunnen worden opgeslagen.

    Zo is in de afgelopen tien jaar de maximale opslagcapaciteit van een enkele 3,5 inch harde schijf gestegen van 4 tot 20 TB. Momenteel levert Seagate zelfs harde schijven van 24 TB.

    Harde schijf: capaciteit verhogende trucs

    Om de capaciteit van harde schijven te verhogen, maken fabrikanten gebruik van verschillende technieken. Hieronder geven we een overzicht van de technieken die gebruikt worden en bespreken hoe we deze technieken nou werken.

    Harde schijven gevuld met helium

    Zo introduceerde Western Digital in 2013 de eerste harde schijf die gevuld was met helium, onder het label van zijn dochteronderneming HGST.

    Edelgas zoals helium vermindert wrijving door lucht, waardoor dunnere platters kunnen worden gebruikt. Hierdoor is het mogelijk om extra platters toe te voegen, wat de capaciteit verhoogt en tegelijkertijd het energieverbruik vermindert.

    Shingled Magnetic Recording

    Shingled Magnetic Recording (SMR) was de volgende techniek die werd geintroduceerd. Seagate was de eerste fabrikant die een 8TB harde schijf met deze techniek uitbracht. Bij SMR wordt er geen ruimte gelaten tussen de afzonderlijke sporen, in plaats daarvan wordt een deel van een eerder opgeslagen spoor overschreven waardoor deze kleiner wordt en er meer sporen op de platter passen.

    Conventional Magnetic Recording

    Voor de leeskop zijn de sporen die ontstaan door SMR voldoende breed. Dit werkt goed voor harde schijven die voor koude opslag worden gebruikt, maar voor inhoud die vaak verandert is het beter om een harde schijf met Conventional Magnetic Recording (CMR) te gebruiken.

    Om het zwakkere magnetische veld van de smallere sporen te compenseren, gebruiken fabrikanten sinds een paar jaar één of zelfs twee extra leeskoppen. Deze techniek, genaamd Two Dimensional Magnetic Recording (TDMR), elimineert signalen van de omliggende sporen en versterkt het gewenste signaal. Bovendien blijven fabrikanten het magnetische materiaal dat wordt gebruikt verbeteren.

    Technologische beperkingen bij harde schijven

    Met de huidige technologie is het echter moeilijk om een harde schijf met een capaciteit groter dan 20 TB te maken. Bij die capaciteit zijn de meeste technieken al toegepast, het aantal platters is opgelopen tot tien en de dikte van een enkele platter is slechts ongeveer 0,5 millimeter.

    harde schijven van desktop tot NAS versies

    Wat is er nodig voor nog meer opslagcapaciteit in harde schijven?

    Er is potentieel voor nog meer opslagcapaciteit, maar dit vereist dat de schrijfkoppen worden ondersteund door een extra energiebron. Fabrikanten zoals Toshiba en Western Digital gebruiken microgolfzenders die in de kop zijn ingebouwd (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR) voor een capaciteit tot ongeveer 40 TB. Seagate gebruikt laserdiodes (Heat Assisted Magnetic Recording, HAMR) en streeft naar een capaciteit van 100 TB. Dit zou echter pas rond 2030 haalbaar zijn.

    De focus in de strijd om grotere opslagcapaciteit ligt voornamelijk op de eisen van datacenters, die een enorme vraag hebben naar zo goedkoop mogelijke massaopslag. De ontwikkelingen hebben echter ook hun weg gevonden naar de goedkopere modellen voor consumenten.


    Meer lezen over opslag en opslagtechnieken? Schrijf je in voor onze nieuwsbrief:

    Blijf op de hoogte!

    Schrijf je in voor de c't nieuwsbrief en ontvang elke week het laatste IT-nieuws, de handigste tips en speciale aanbiedingen.

    Levensduur van harde schijven

    Veilig opgeslagen

    Als fabrikanten steeds grotere opslagcapaciteiten in dezelfde ruimte van de behuizingen realiseren, stelt dat de vraag naar de veiligheid van de data. Harde schijven worden geleverd met een Mean Time To Failure (MTTF) van tussen 600.000 en 2,5 miljoen uur.

    Fabrikanten berekenen een defect bij 1,45 tot 0,35 procent van alle schijven van hetzelfde type binnen een jaar (Annualised Failure Rate, AFR). In de praktijk is de kans op uitval echter aanzienlijk groter, namelijk tot 5 procent per jaar.

    Niet foutloos

    Harde schijven zijn echter ook tijdens het gebruik niet vrij van fouten. De zwakke signalen van de lees­koppen leveren af en toe onjuiste waarden op, maar dankzij een uitgekiende foutcorrectie leidt dat zelden tot leesfouten.

    Toch geven de fabrikanten ook een maximum aantal niet-corrigeerbare fouten op, dat voor desktopschijven gewoonlijk ligt rond de 1 fout per 1014 gelezen bits, voor NAS- en servermodellen tot een macht van tien beter.

    Die specificatie betekent niet dat er zeker een fout zal optreden bij het kopiëren van 10 TB, want ook die specificatie is slechts een statis­tische waarde. Er zijn veel aanwijzingen dat leesfouten in de praktijk veel minder vaak voorkomen.

    Welke harde schijf moet ik kiezen?

    Alle drie de fabrikanten hebben schijven voor gebruik als opslag in pc’s in hun portfolio, maar de verscheiden­heid aan modellen neemt af.

    De normale Barracuda van Seagate werkt met Shingled Magnetic Recording, de capaciteit daarvan ligt op 2 tot 8 TB. Ter vergelijking: het 8TB-model was wat lawaai­erig, maar verbruikte weinig energie.

    harde schijven - prijzen vergeleken

    De desktopschijven van Western Digital eindigen bij 10 TB met de snelle maar lawaaierige Western Digitial Black. De lang­zamere Western Digital Blue heeft een maximum van 6 TB. Met de Blue moet je ook voorzichtig zijn, want de meeste capa­citeiten zijn er in verschillende versies: met SMR en met CMR.

    Toshiba is de enige fabrikant van harde schijven die ook met helium gevulde modellen aanbiedt voor gebruik in desktop-pc’s. De harde schijven uit de X300-serie zijn snel dankzij CMR, de schijven uit de langzamere P300-serie werken deels met SMR.

    Lagere capaciteiten kun je mogelijk ook nog opvullen met een grotere ssd. Hoewel de snellere modellen van de fabrikant vaak meer geluid produceren dan hun tragere tegenhangers, dit is het gevolg van de hogere rotatiesnelheid (7200 toeren per minuut in plaats van 5400 toeren per minuut).

    Wat is een NAS harde schijf?

    Wat de mechanische constructie betreft, verschillen NAS-schijven maar weinig van desktopschijven. Maar hun firmware is meer geoptimaliseerd voor gelijktijdige toegang door meerdere gebruikers en voor RAID.

    Sommige NAS-schijven zijn voorzien van sensors om trillingen van naburige harde schijven te detecteren. ­Daardoor kan de firmware zijn eigen sporen snel en accu­raat controleren ondanks de verstoringen.

    Het overzicht van de verschillende series van de fabri­kanten is op een andere manier gecompliceerder dan bij desktopschijven. Toshiba heeft de N300, Seagate de Ironwolf en de betere Ironwolf Pro.

    Sinds de onduidelijkheid over de niet-aangekondigde SMR-technologie in de eenvoudige NAS-schijven, biedt Western Digital een reeks van drie modellen aan van de Western Digital Red:

    • Western Digital Red met capaciteiten tussen 2 en 6 TB en SMR
    • Western Digital Red Plus met maximaal 14 TB en CMR
    • De snellere Western Digital Red Pro met maximaal 20 TB.

    Hoe werken harde schijven voor de NAS?

    Harde schijven speciaal ontworpen voor NAS-systemen, zoals Seagate’s Ironwolf en Ironwolf Pro, kunnen continu draaien en mogen meer data verplaatsen onder garantie dan harde schijven speciaal ontworpen voor desktopcomputers. Zo geeft Seagate bijvoorbeeld een workload-rating van:

    • 55 TB per jaar voor de Barracuda-modellen
    • 180 TB per jaar voor de Ironwolf
    • 300 TB per jaar voor de Ironwolf Pro.

    Het betekent niet dat een harde schijf onmiddellijk faalt wanneer de workload-rating bereikt is, maar het betekent wel dat reparatie niet langer gratis wordt. Hoewel harde schijven vaak betrouwbaar zijn, is het niet een kwestie of een harde schijf het zal begeven, maar wanneer dat gebeurt.

    Daarom is het bijna grove nalatigheid te noemen om niet voor een back-up te zorgen, bijvoorbeeld op een usb-schijf.

    Conclusie

    Al met al zijn er verschillende soorten harde schijven, elk met hun eigen toepassingen en specificaties. Zo zijn er bijvoorbeeld NAS-schijven die speciaal zijn ontworpen voor continu gebruik en een grotere hoeveelheid dataverplaatsing onder garantie hebben dan desktopmodellen.

    Ook zijn er harde schijven met helium gevuld, waardoor dunnere platters mogelijk zijn en extra platters kunnen worden geïnstalleerd. Technieken zoals Shingled Magnetic Recording (SMR) en Two Dimensional Magnetic Recording (TDMR) worden gebruikt om meer informatie op een enkele platter op te slaan.

    Ook zijn er technieken zoals Microwave Assisted Magnetic Recording (MAMR) en Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR) die worden gebruikt om de harde schijf capaciteit te verhogen.

    Hou hier dus rekening mee wanneer je van plan bent om een nieuwe harde schijf aan te schaffen bij bijvoorbeeld Megekko, Alternate, Azerty, Bol.com of Amazon.

    Lees meer over hardware in c't magazine 10/2023

    Deel dit artikel

    Alieke van Sommeren
    Alieke van SommerenTypen geleerd op een 8086 met DOS 5.0 en al vroeg zelf aan het pc-(ver)bouwen geslagen. Speelt graag pc-games, houdt van gadgets en klikt ook wat rond op een MacBook.

    Lees ook

    Usb-dockingstations voor harde schijven en ssd’s

    Vaak worden te klein geworden schijven nog wel een tijdje bewaard, voordat ze definitief opgeruimd worden. Met een usb-dockingstation kun je snel cont...

    Toshiba N300-serie NAS-schijven

    De N300-serie schijven van Toshiba is speciaal bedoeld voor NAS-systemen, wat onder meer blijkt uit de workload in aantal terabytes per jaar.

    0 Praat mee
    avatar
      Abonneer  
    Laat het mij weten wanneer er