Binomio capacidad /eficiencia en infraestructuras de almacenamiento

Es cierto que los discos duros de 16TB no son una tecnología nueva. Sin embargo, la nueva unidad empresarial MG08 de Toshiba es el primer producto que ofrece esta capacidad de almacenamiento utilizando la tecnología de grabación magnética convencional. En los discos duros de Toshiba se emplea la grabación magnética perpendicular (PMR), mientras que otros fabricantes utilizan diferentes métodos de grabación, que aportan ventajas y también desventajas.

En comparación con la serie MG07 de hasta 14 TB, Toshiba se refiere a la tecnología incorporada en la serie MG08 como tecnología TDMR (grabación magnética bidimensional) para describir un diseño que utiliza dos cabezales de lectura en lugar de uno. Debido al incremento de los requerimientos de densidad de almacenamiento para alcanzar la capacidad total de 16TB, es posible que se produzca una interferencia durante la lectura de una pista a través de las pistas adyacentes. Sin embargo, cuando se utilizan dos cabezales de lectura que están ligeramente desplazados, es posible comparar ambas señales y eliminar la interferencia de las pistas adyacentes mediante un post-procesamiento adecuado de la señal. Este método ya está siendo utilizado por varios fabricantes, incluso en unidades de menor capacidad.

PWC y PLP para lectura-modificación-escritura

Toshiba combina un búfer de memoria de 512 MB como caché de escritura persistente (PWC) con protección frente a la pérdida de potencia (PLP), lo que significa que el contenido de la caché se conserva en caso de un fallo de alimentación. Estas características, hasta ahora comunes en los SSD de la empresa, deben garantizar que no queden datos corruptos en el caso de fallos en el suministro eléctrico debido a los cambios de comando iniciados por la unidad.

Esto también es importante en las unidades de disco duro modernas, ya que el MG08 escribe sectores en bloques de 4kb mientras que, en muchos entornos, todavía son habituales los sectores de 512 bytes. Las operaciones de escritura sobre datos almacenados conducen a las llamadas operaciones de lectura-modificación-escritura (RMW) que reorganizan los sectores.

La especificación MG08 también incluye una referencia a los sensores de vibración, otra indicación de que la unidad HDD puede utilizarse en grandes racks con cientos de unidades. En términos de fiabilidad, el MG08 ofrece 2,5 millones de horas de MTTF (tiempo promedio hasta el fallo) y una garantía de cinco años.

El resultado es importante

A los productos de almacenamiento se les exige equilibrar la capacidad de almacenamiento, el rendimiento, la fiabilidad, los requerimientos de energía y los costes. Para muchos clientes, el uso de tecnología probada es una consideración importante, especialmente porque los clientes a menudo solicitan decenas de miles de HDD a la vez. Una instalación exitosa debe ofrecer la capacidad total de almacenamiento esperada y un rendimiento dentro del rango de potencia especificado, así como unos costes y tasas de fallo predecibles.

Los requerimientos de alimentación de una sola unidad pueden impactar en los requerimientos de alimentación de racks completos o incluso de secciones del centro de datos, incluyendo la necesidad de refrigeración. Sin embargo, la migración desde discos duros de menor capacidad a HDD de 16 TB puede eliminar la necesidad de servidores adicionales o racks completos, al actualizar los centros de datos establecidos a una mayor capacidad, ya que la infraestructura existente puede soportar estas unidades.

Otros enfoques y una mirada al futuro

Las tecnologías que se utilizan actualmente en la industria de discos duros incluyen SMR (grabación magnética escalonada), HAMR (grabación magnética asistida por calor) y MAMR (grabación magnética asistida por microondas). SMR superpone las pistas de forma deliberada para aumentar la densidad de datos, aunque, en la práctica, esto se realiza a expensas del rendimiento de escritura, lo que limita su idoneidad para tareas de archivado secuenciales puras en el segmento empresarial.

HAMR es una tecnología que puede conducir a mayores densidades de almacenamiento en el futuro. Sin embargo, dado que el material magnetizable en los discos de almacenamiento es más difícil de magnetizar o cambiar, con el objetivo de garantizar la integridad de los datos, es necesario utilizar más potencia para "voltear" los bits magnéticos durante el proceso de escritura. Como consecuencia, el tamaño del cabezal de escritura no puede reducirse por debajo de un tamaño mínimo, lo que a su vez limita la densidad de almacenamiento. Si la escritura es compatible con la entrada de energía térmica selectiva, se puede utilizar menos potencia magnética para la escritura, lo que resulta en un cabezal de escritura más pequeño, pistas más estrechas y mayor densidad de almacenamiento. Esto significa que la magnetización debe realizarse utilizando la energía de un diodo láser. Sin embargo, el requerimiento de energía tiene un impacto en los costes operativos en grandes instalaciones y también implica desafíos térmicos. Además, todavía existen recelos sobre la fiabilidad a largo plazo de los diodos láser.

Otro enfoque es MAMR, que utiliza un transmisor de microondas (oscilador de par de giro) en el cabezal de escritura para generar ondas en el rango de 20 GHz a 40 GHz. Estas se introducen en el medio magnético como energía auxiliar, por lo que el proceso de escritura requiere menos energía. Toshiba incorporará esta tecnología en futuros productos.

La serie MG08 en detalle

El diseño del MG08 se basa en nueve discos (platos) y un relleno de helio que reduce la fricción. Todos los modelos giran a 7.200 rpm y están diseñados para una operación continua 24/7 con una capacidad de carga de trabajo anual de 550TB (lectura y escritura). El MTTF se produce a 2,5 millones de horas, lo que corresponde a una tasa de error anual esperada de 0.35% dentro del período de garantía.

Las unidades están disponibles con un tamaño de bloque de sectores 4k nativos y con emulación de 512 bytes para dar soporte a instalaciones heredadas. Están disponibles con una interfaz SATA de 6 Gb/s o SAS de 12 Gb/s en un formato de 3,5".

Los modelos MG08 son los más adecuados para su uso en infraestructuras de almacenamiento en las que las unidades se sitúan en la capa para la disponibilidad permanente de datos. Esto incluye servidores en la nube, aplicaciones de almacenamiento basadas en archivos y objetos, backup y aplicaciones de cumplimiento.