16 TB, la última frontera de los discos duros: características, innovaciones y casos de uso

Características, tecnologías innovadoras, rendimiento y costo de las unidades de disco duro Toshiba MG08 de 16 TB de clase empresarial.

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La mayor capacidad de los discos duros magnético-mecánicos, en relación con el espacio físico ocupado y el costo por gigabyte, son quizás los principales elementos que aún los hace competir con los discos de estado sólido, que siguen siendo imbatibles en términos de velocidad de lectura y escritura. Esto es valedero en PCs y portátiles, pero también y especialmente en centros de datos.

Dado que no pueden competir en términos de rendimiento, los esfuerzos de los fabricantes de discos duros mecánicos se centran, por tanto, en aumentar la capacidad lo más posible.

La tecnología de los discos duros mecánicos ha tocado y superado repetidamente lo que se consideraban sus límites físicos, utilizando innovaciones y algunos estratagemas, como llenar los discos duros con helio, un gas siete veces menos denso que el aire y que por lo tanto ofrece menos resistencia a la rotación de las placas y a los movimientos del cabezal y crea menos turbulencia, lo que permite alcanzar una mayor velocidad potencial y mayor precisión, que se traduce en incrementar la capacidad de leer y escribir más datos en las mismas superficies de las placas. La atmósfera de helio también causa menos desgaste y requiere menos energía para activar las piezas móviles, lo que supone un ahorro del 30% sobre el TCO estimado por Toshiba.

Unidades de disco duro de 16 TB Toshiba MG08: características e innovaciones
Ésta, junto con otras mejoras técnicas, son el camino seguido por Toshiba Electronics para sus unidades de disco duro de la serie MG08 Enterprise Capacity, que han alcanzado una capacidad récord de 16 terabytes. Un aumento del 14% sobre el modelo anterior de 14 TB, también basado en el diseño de helio, pero con un arreglo de ocho discos giratorios, que se convierten en nueve en el modelo de 16 TB.

La misma característica que se busca en el helio, es decir, su menor densidad, también plantea considerables retos constructivos: es muy, muy difícil poder mantenerlo en un entorno cerrado y sellado: incluso una grieta de tamaño atómico, o una porosidad de los materiales, hace que el helio se escape tarde o temprano. Por esta razón, fue necesario adoptar un nuevo tipo de soldadura láser para sellar herméticamente el cuerpo de los discos duros. Si esto no es suficiente, un sensor enviará una alarma visible en el estado SMART del disco si el helio cae por debajo del 75%.

La otra tecnología que permite capacidades similares se llama TDMR (Two Dimensional Magnetic Recording) y utiliza dos cabezales offset en lugar de uno para leer la pista magnética y así resolver el problema de la diafonía (cross-talk), es decir, una lectura falsa dada por la interferencia de las pistas adyacentes a la que se está leyendo. Aumentando intencionadamente la interferencia, pero detectando individualmente las de las pistas de la derecha y de la izquierda, pueden tomarse en cuenta y cancelarlas entre si y extrapolar así una lectura más precisa de los datos.

Los discos duros de la serie MG08 de 16 TB, de tamaño estándar de 3,5 pulgadas, tienen una velocidad de rotación de 7.200 rpm, una caché de 512 MB y están disponibles con interfaces SATA o SAS. Los datos se escriben en bloques físicos de 4 KB, pero se emulan bloques de 512 bytes. Toshiba declara una capacidad de carga de trabajo de hasta 550 TB de datos leídos o escritos al año y un MTTF (Mean Time To Failure) de 2,5 millones de horas (calculado, por supuesto, en toda la población y no en el disco individual, porque estaríamos  hablando de 285 años).

Unidades de disco duro de 16 TB: Casos de uso y aplicaciones
«Con una mayor eficiencia energética y una capacidad de 16 TB, la serie MG08 ayudará a reducir los costos como la protección de datos, Bid Data, el servicio de contenidos y el almacenamiento digital», afirma Martinez-Palomo, de Toshiba Electronics Europe. Más capacidad por disco significa, a mayor escala, menos unidades montadas en bastidor y menos gabinetes ocupados para la misma cantidad de almacenamiento disponible. Esto lo hace más relevante para las empresas que operan grandes centros de datos (proveedores de cloud computing, almacenamiento y streaming de vídeo y grandes volúmenes de datos).

Los discos MG08 también están disponibles en versiones con encriptación de disco nativa y con una opción de borrado seguro instantáneo, que se realiza invalidando las claves de encriptación sin tener que preocuparse de sobrescribir repetidamente todas las pistas del disco, una operación que -con las capacidades de las que estamos hablando- llevaría días y días. Esto es especialmente útil para aquellos proveedores de servicios que alquilan servidores o espacio de almacenamiento y que, tras haber cerrado el contrato con un cliente, necesitan poner el equipo a disposición del siguiente cliente, asegurándose, sin embargo, de que han borrado de forma irreversible los datos del cliente anterior.

Innovaciones que permitirán discos duros de 18 terabytes y más
Se necesitarán más innovaciones para aumentar aún más la capacidad máxima de los discos duros. El problema es poder invertir la polarización magnética de la superficie del disco correspondiente a la pista, sin alterar la de las pistas adyacentes cada vez más cercanas. Se hace necesario utilizar materiales más duros y resistentes, pero así también la tarea se hace más difícil.

Por esta razón Toshiba ha estado trabajando durante muchos años en dos tecnologías que adoptan en un caso un rayo láser en la cabeza (HAMR, Heat Assisted Magnetic Recording) y en el otro un emisor de microondas (MAMR, Microwave Assisted Magnetic Recording) para calentar instantáneamente la superficie de la placa, permitiendo al cabezal invertir la polarización magnética.

Otra tecnología, llamada Shingled Magnetic Recording (SMR), requiere en cambio que las pistas se registren de manera que se superpongan parcialmente, como las tejas de un tejado, permitiendo al cabezal de lectura -más estrecho que el de escritura- leer la parte expuesta.

Estas son las tecnologías que permitirán a Toshiba batir el récord actual, produciendo discos de 18 TB y más.

Redacción Cambio Digital On Line