La capacidad y el precio de la unidad de disco duro (HDD) no son las únicas formas de determinar la elección de la unidad implementada. Se deben tener en cuenta otras especificaciones, como el protocolo de conexión, la eficiencia energética e incluso cómo las unidades escriben bloques de datos en los platos.
Este artículo es el segundo de dos que brindan una descripción general de las especificaciones de HDD más importantes. En el primero, analizamos el tiempo medio de falla (MTTF), la tasa de falla anual (AFR) y la tasa de error irrecuperable (UER).
En este artículo, veremos velocidades de datos sostenidas, Serial ATA (SATA) versus SCSI conectado en serie (SAS), conectividad, tamaños de escritura en bloque, seguridad en el disco y métodos para aumentar la densidad del disco, como la grabación magnética dividida (SMR). ) y grabación magnética asistida por microondas (MAMR).
El exterior supera al interior: HDD ‘velocidad de datos sostenida’
Además de la confiabilidad, las especificaciones más importantes para los discos duros son el rendimiento y el consumo de energía.
El mayor rendimiento lo ofrecen los HDD que funcionan a 10.500 rpm o 15.000 rpm, pero han sido desplazados cada vez más por las unidades de estado sólido (SSD). Sin embargo, los discos duros empresariales de 7200 rpm aún ofrecen un rendimiento secuencial de hasta 280 MBps y hasta 400 operaciones de entrada/salida por segundo (IOPS). Los sistemas de almacenamiento con unas pocas docenas de estas unidades pueden alcanzar más de 5 GBps y 10 000 IOPS, lo que es suficiente para muchas aplicaciones modernas.
Habiendo dicho eso, el rendimiento de los HDD disminuye con su nivel de llenado porque las pistas de datos externas en los discos magnéticos giratorios son más largas y contienen más datos que las que están más adentro. Por lo tanto, la “velocidad de datos sostenida” establecida por los fabricantes en las hojas de datos siempre se refiere a las pistas exteriores. Más adentro, el valor puede caer a aproximadamente dos tercios de eso.
Para las empresas que desean optimizar los costos de energía, la consideración más importante es la modernización de su infraestructura HDD. Dado que la mayor parte de la energía utilizada por un disco duro es necesaria para la rotación del eje, la capacidad de almacenamiento y la carga de trabajo tienen solo una pequeña influencia, por lo que unos pocos discos duros de alta capacidad son más económicos que muchos pequeños.
SATA vs SAS y costos de energía
Los discos duros empresariales están disponibles con interfaces SATA o SAS, y SAS ofrece características importantes de las que carece SATA, que incluyen mayor intensidad de señal, protección de datos de extremo a extremo y puerto dual.
Pero, por lo general, los discos duros se conectan a través de una interfaz SATA; solo los discos duros de rendimiento de 10 000/15 000 rpm están disponibles con una interfaz SAS. Hoy en día, una velocidad de datos de 6 Gbps (llamada SATA 3.3) es estándar, con compatibilidad con versiones anteriores.
Sin embargo, SAS es más caro y tiene requisitos de energía ligeramente más altos.
De 512 a 4: los diferentes tamaños de bloque ofrecen flexibilidad
En las hojas de datos de HDD empresariales, generalmente hay una indicación del tamaño del bloque. Este es el tamaño de los bloques lógicos que se pueden escribir o leer desde un disco duro. En el pasado, esto siempre era de 512 bytes, por lo que las unidades tenían un sector nativo de 512 bytes. Posteriormente, se introdujeron sectores más grandes de 4kb para escribir y leer bloques más grandes, lo que facilita la gestión de discos duros de gran capacidad. Además, la corrección de errores también funciona de manera más eficiente con bloques más grandes.
Los sistemas operativos y de archivos modernos pueden manejar sectores nativos de 4kb en discos duros, pero las versiones anteriores a menudo no pueden hacerlo. Así, se desarrolló el formato 512e, que utiliza sectores de 4kb pero emula ocho sectores de 512 bytes en cada uno de ellos. Los sistemas operativos y de archivos más antiguos pueden escribir y leer bloques de 512 bytes como de costumbre.
Sin embargo, al escribir, puede haber una pérdida de velocidad si no se escribe todo el sector de 4kb. El disco duro primero debe leer todo el sector de 4kb para llenar una o más de sus áreas emuladas de 512 bytes y luego volver a escribir el sector, por lo que se incurre en una operación de lectura adicional.
Los diferentes tamaños de bloque en los discos duros empresariales brindan a las empresas la flexibilidad de elegir las unidades que mejor se adapten a sus archivos y sistemas operativos.
Opciones de seguridad HDD: SED y SIE
Los discos duros empresariales también ofrecen opciones de seguridad flexibles, como unidades de autocifrado (SED) y limpieza instantánea de borrado (SIE). Este último es la variante de Toshiba de la funcionalidad de borrado instantáneo ampliamente disponible.
SED es un cifrado basado en hardware directamente a través del disco duro, que es muy seguro y descarga el procesamiento del sistema en el que está instalada la unidad. SIE es una opción para borrar de forma segura todos los datos de inmediato en lugar de pasar por largos procesos de sobrescritura.
SMR y MAMR para una mayor densidad de almacenamiento
Los modelos HDD también difieren en relación con la tecnología de grabación utilizada con la grabación magnética convencional (CMR), SMR y MAMR disponibles.
La CMR ha estado en uso durante años y anteriormente se denominaba grabación magnética perpendicular (PMR) para distinguirla de una tecnología anterior, la grabación magnética longitudinal (LMR). PMR ha estado en uso durante 15 años, por lo que ahora se llama “convencional” y ha alcanzado su límite de 16 TB por unidad.
SMR aumenta la densidad de almacenamiento al trabajar con pistas de datos superpuestas y, por lo tanto, proporciona una mayor densidad de grabación. La lectura de las pistas funciona como antes, pero al sobrescribir una pista existente, primero se deben leer los datos de la pista superpuesta y luego volver a escribirlos con los nuevos datos. Esto puede causar fluctuaciones en la velocidad de escritura, pero los cachés y los algoritmos de almacenamiento en caché están diseñados para manejarlos.
SMR se usa principalmente con PC y HDD de vigilancia porque no tienen que manejar altas cargas de escritura sostenidas con accesos aleatorios. Para escrituras ocasionales o flujos de datos secuenciales, como los que entregan las cámaras de vigilancia, SMR es ideal.
Mientras tanto, los discos duros empresariales de mayor capacidad confían en MAMR. Un elemento generador de microondas en el cabezal de escritura ayuda a enfocar el flujo magnético para que se necesite menos energía magnética para escribir. Por lo tanto, el cabezal de escritura puede ser más pequeño y escribir bits de forma más densa.
Actualmente, MAMR se usa en discos duros de 18 TB y 20 TB y, con los avances en esta tecnología, se pueden esperar discos duros de hasta 30 TB en el futuro.
Dado que no es necesario escribir datos superpuestos, MAMR no está sujeto a las restricciones y limitaciones de rendimiento asociadas con la tecnología SMR. Una combinación de MAMR y SMR también es técnicamente posible, pero no muy frecuente. Con una combinación de estos dos métodos, no pasará mucho tiempo antes de que la industria pueda beneficiarse de capacidades de hasta 40 TB, pero con las limitaciones de rendimiento típicas de SMR cuando se trata de acceso de escritura aleatorio.
Rainer W. Kaese es gerente sénior de desarrollo comercial en productos de almacenamiento en Toshiba Electronics Europe.