Las unidades de disco duro (HDD) brindan altas capacidades de almacenamiento a bajo costo, pero los modelos de HDD pueden diferir considerablemente.
La capacidad y el precio no son los únicos criterios que deben determinar la elección de HDD. También se deben tener en cuenta otras especificaciones, como la confiabilidad y la capacidad para manejar condiciones operativas desafiantes.
Los discos duros siguen siendo la forma más común de almacenamiento de datos y, a menudo, los más adecuados para almacenar volúmenes de datos cada vez mayores. La tecnología HDD aún se está desarrollando y es significativamente más económica por unidad de capacidad que el almacenamiento flash.
Este artículo es el primero de dos que brindan una descripción general de las especificaciones de HDD más importantes.
En este artículo, veremos el tiempo medio de falla (MTTF), la tasa de falla anual (AFR) y la tasa de error irrecuperable (UER), y cómo difieren entre las diferentes clases de unidades.
El segundo artículo profundizará en las tasas de datos sostenidas, Serial ATA (SATA) versus SCSI adjunto en serie (SAS), tamaños de escritura en bloque, seguridad en el disco y cómo los fabricantes aumentan la densidad del disco.
Discos duros especificados para diferentes aplicaciones
Pero no todos los discos duros son adecuados para todas las aplicaciones. Las unidades se adaptan específicamente a diferentes áreas de aplicación y difieren en términos de interfaz, rendimiento y confiabilidad.
Los HDD de PC, por ejemplo, generalmente están diseñados para un tiempo de funcionamiento diario de ocho a 16 horas y una carga de trabajo anual de 55 TB (terabytes), por lo que no se pueden usar en sistemas o servidores de almacenamiento conectado a la red (NAS). Aunque son más baratos, se desgastarían rápidamente debido al uso continuo y aumentaría la probabilidad de falla.
Los discos duros empresariales deben admitir el funcionamiento las 24 horas del día, los 7 días de la semana y hacer frente a cargas de trabajo más altas. Para NAS y unidades de vigilancia, generalmente es de 18 TB al año, mientras que para unidades empresariales es de 550 TB al año.
Las especificaciones del fabricante para MTTF solo se aplican si se cumple este valor, conocido como “tasa de carga de trabajo” o “carga de trabajo nominal” en las hojas de datos. Si se excede la carga de trabajo nominal, el HDD no fallará inmediatamente, pero la probabilidad de falla aumenta y el MTTF disminuye.
MTTF y AFR: cálculos importantes
MTTF es un valor estadístico que describe el tiempo de funcionamiento promedio hasta que falla el HDD. Dependiendo del modelo de HDD, se encuentra entre un millón y 2,5 millones de horas. Para una sola unidad, eso tiene una importancia limitada. Una unidad puede fallar en cualquier momento, por lo que se requieren copias de seguridad periódicas y configuraciones RAID para protegerse contra la pérdida de datos.
Sin embargo, con una mayor cantidad de discos duros, MTTF ayuda a estimar la frecuencia con la que podrían ocurrir fallas. Con un MTTF de un millón de horas y un millón de unidades, se esperaría una falla de la unidad cada hora, o con 1000 unidades habría una falla cada 1000 horas.
Para discos duros en funcionamiento las 24 horas, los 7 días de la semana, la tasa de falla anual (AFR) se puede determinar a partir de MTTF, que es más intuitivo como valor porcentual.
Simplificado, esto se puede calcular de la siguiente manera: Tiempo operativo anual de 8.760 horas dividido por MTTF en horas multiplicado por 100.
Por lo tanto, una unidad empresarial con MTTF de 1,4 millones de horas tiene un AFR de 0,625 %, y en un centro de datos con 100 000 unidades, se esperaría que 625 fallaran por año. Si el operador opta por unidades empresariales con un MTTF de 2,5 millones de horas, la AFR es del 0,35 % y es probable que solo 350 discos duros fallen en el mismo período, 275 menos. De este modo, se reducen significativamente los costosos trabajos de mantenimiento.
UER: elegir los convertidores adecuados para el medio ambiente
Menos graves que los fallos son los errores de lectura, que normalmente se compensan con la corrección interna de errores. Esto no siempre tiene éxito, por lo que UER es una especificación clave de HDD.
Las fuentes de UER pueden variar: el polvo, la radiación electromagnética o una operación de escritura mal ejecutada se encuentran entre las razones principales.
Para PC, NAS y HDD de vigilancia, UER es 1 en 1014, con un error incorregible que ocurre en promedio cada 1014 bits leídos, o cada 12,5 TB. Por el contrario, los discos duros empresariales con una UER de 1 en 1015 experimentan un error de lectura solo cada 125 TB.
Si la carga de trabajo anual de un disco duro de PC (55 TB) se distribuye de manera uniforme, hay un error de lectura incorregible aproximadamente cada 2,7 meses. Sin embargo, si se enfrentara a la carga de trabajo anual de un disco duro empresarial (550 TB), habría un error cada 0,27 meses o cada ocho días.
MTTF y UER como se especifica solo se logran si los discos duros se usan dentro de los parámetros ambientales para los que están destinados. Las unidades de PC, por ejemplo, generalmente están diseñadas para funcionar a temperaturas entre 0 °C y 60 °C, mientras que las unidades empresariales están diseñadas para operar entre 5 °C y 55 °C porque se instalan en salas con aire acondicionado.
Los fabricantes también brindan información sobre la sensibilidad a golpes y vibraciones. Los discos duros NAS y empresariales son algo menos sensibles. Debido a que varios de ellos están incorporados en un dispositivo, sus vibraciones rotacionales pueden amplificarse entre sí, pero las matrices de almacenamiento tienen sensores de vibración y mecanismos de control para compensar esto.
Rainer W. Kaese es gerente sénior de desarrollo comercial en productos de almacenamiento en Toshiba Electronics Europe.