Gli hard disk offrono elevate capacità di archiviazione a basso costo, ma in alcuni casi i vari modelli differiscono notevolmente. Specifiche come Mean Time To Failure (MTTF) e Unrecoverable Error Rate (UER), nonché le tecnologie come Shingled Magnetic Recording (SMR) e Microwave-Assisted Magnetic Recording (MAMR), aiutano a valutare quale unità sia più adatta per una determinata applicazione. Toshiba fornisce una panoramica delle specifiche più importanti e della loro correlazione.
La sempre maggiore quantità di dati a livello aziendale e personale sta alimentando la necessità di supporti di archiviazione ad alta capacità. Gli hard disk, progettati per rispondere alle esigenze dei diversi settori di applicazione, sono ancora la soluzione più comune. All'interno del loro portafoglio, i vendor offrono unità per PC, sistemi NAS, videosorveglianza e data center, che differiscono in termini di interfacce, prestazioni e affidabilità.
Ad esempio, i modelli per PC e notebook sono solitamente progettati per garantire un’operatività di 8-16 ore al giorno e un carico di lavoro annuale pari a 55TB, mentre gli hard disk per sistemi NAS, di sorveglianza e di classe enterprise devono supportare un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e gestire carichi di lavoro più elevati.
“La capacità e il prezzo non sono gli unici criteri che dovrebbero determinare la scelta di un hard disk. È necessario prendere in considerazione anche altre specifiche, come l'affidabilità e la capacità di gestire condizioni operative difficili, in modo che le applicazioni ricevano i dati in modo affidabile senza metterli a rischio” ha dichiarato Rainer W. Kaese, Senior Manager, HDD Business Development di Toshiba Electronics Europe GmbH.
Gli HDD affidabili riducono gli interventi di manutenzione
MTTF è un valore statistico compreso, a seconda del modello, tra 1 e 2,5 milioni di ore che indica il tempo medio di funzionamento dell'HDD fino all’insorgere del guasto. Questo valore ha però una valenza limitata, le unità possono danneggiarsi in qualsiasi momento rendendo necessari backup regolari e configurazioni RAID per evitare eventuali perdite di dati. Al contrario con un numero maggiore di unità, l'MTTF aiuta a stimare la frequenza con cui potrebbero verificarsi i guasti. Con un MTTF di 1 milione di ore e 1 milione di unità, si prevede un guasto all’ora, o con 1.000 unità uno ogni 1.000 ore.
Per gli hard disk che operano 24/7, l’Annual Failure Rate (AFR) può essere determinato in base all’MTTF, che è più indicativo come valore percentuale. Semplificando, si può calcolare come tempo di funzionamento annuo di 8.760 ore diviso per l'MTTF in ore e moltiplicato per 100. Un drive di classe enteprise con un MTTF di 1,4 milioni di ore ha un AFR dello 0,625%. In un data center con 100.000 unità, si prevede che ogni anno 625 di queste si guasteranno e dovranno essere sostituite. Se l'operatore opta per drive con un MTTF pari a 2,5 milioni di ore, l'AFR scende allo 0,35% e probabilmente nello stesso periodo si guasteranno solo 350 hard disk, riducendo in modo significativo gli interventi di manutenzione.
Le condizioni ambientali adeguate sono essenziali
Meno gravi dei guasti sono gli errori di lettura, in genere compensati dalla correzione interna. Questo non sempre riesce, motivo per cui l'UER è un parametro fondamentale. Polvere, radiazioni elettromagnetiche o un'operazione di scrittura non eseguita correttamente sono tra le ragioni principali che rendono illeggibili i dati memorizzati. Gli hard disk per PC, NAS e sistemi sorveglianza hanno una frequenza di 1 su 1.014, in media con un errore di bit non correggibile ogni 1.014 bit letti, ovvero ogni 12,5TB. Al contrario, gli hard disk di classe enterprise hanno un UER pari 1 su 1.015 con un errore di lettura solo ogni 125TB.
MTTF e UER si ottengono solo se gli hard disk vengono utilizzati nelle condizioni ambientali specificate dal produttore. Generalmente i drive per PC sono progettati per funzionare a una temperatura compresa tra 0°C e 60°C, mentre quelli di classe enterprise tra 5°C e 55°C. Inoltre, i vendor forniscono informazioni sulla resistenza a urti e vibrazioni, gli HDD NAS e di classe enterprise sono meno sensibili rispetto a quelli per PC o sistemi di sorveglianza, poiché sono integrati in un unico sistema. Le vibrazioni di rotazione possono amplificarsi a vicenda, per cui i modelli NAS ed enterprise integrano speciali rilevatori di vibrazioni e meccanismi di controllo che registrano e compensano questo fenomeno.
La scrittura è più veloce sulle tracce di dati esterni
Oltre all'affidabilità, i fattori più importanti sono le prestazioni e il consumo energetico. Gli HDD con una velocità di rotazione pari a 10.500 o 15.000 giri al minuto (RPM) offrono le prestazioni migliori, anche se da qualche anno sono stati sostituiti da SSD. Gli hard disk di classe enterprise con 7.200 RPM garantiscono già un rendimento sequenziale fino a 280MB/s e 400 operazioni di input/output al secondo (IOPS). Tuttavia, le prestazioni degli HDD diminuiscono in base al livello di riempimento, perché le tracce di dati esterni e di prima scrittura sui dischi magnetici rotanti sono più lunghe e contengono più dati di quelle interne. Durante una rotazione, la testina di lettura-scrittura può semplicemente scrivere o leggere più dati all'esterno che all'interno.
In genere, tutte le categorie di hard disk sono dotate di interfaccia SATA, ad eccezione degli HDD ad alte prestazioni disponibili esclusivamente con SAS. Oggi la velocità di trasferimento dati pari a 6 Gbit/s (denominata SATA 3.3) è uno standard di riferimento per l'interfaccia SATA, retrocompatibile con le versioni da 3 e 1,5 Gbit/s. Lo standard SAS attualmente in uso è SAS-3.0 e garantisce una velocità di trasferimento dati pari a 12 GBit/s, recompatibile anche con 6, 3 e 1,5 GBit/s. Gli HDD di classe enterprise sono disponibili con SATA o SAS, quest’ultima interfaccia offre una maggiore potenza del segnale, la protezione dei dati end-to-end e la doppia porta ma è costosa e ha consumi energetici leggermente superiori rispetto a SATA. Per le aziende che vogliono ottimizzare i costi energetici esistono altre leve, prima di tutto l'ammodernamento dell'infrastruttura degli hard disk. La maggior parte dell'energia è utilizzata per la rotazione dei dischi, la capacità di archiviazione e il carico di lavoro influiscono in minima parte sul consumo, di conseguenza pochi drive ad alta capacità sono più economici di molti HDD di piccole dimensioni.
SMR e MAMR offrono più spazio di archiviazione
I modelli di HDD si distinguono anche per la tecnologia di registrazione utilizzata. In uso da diversi anni, la tecnologia CMR ha raggiunto il suo limite di 16TB per drive, la tecnologia SMR, utilizzata soprattutto per gli HDD dei PC e per i sistemi di videosorveglianza, permette invece di aumentare la densità di archiviazione lavorando con tracce di dati sovrapposte.
La tecnologia MARM è invece sfruttata dagli hard disk di classe enterprise con una maggiore capacità. La testina di scrittura è dotata di un elemento che genera microonde e aiuta a focalizzare il flusso magnetico, in modo da ridurre l’energia magnetica per la scrittura, può quindi essere più piccola e scrivere bit più densamente. Attualmente questa tecnologia permette di raggiungere 18 e 20TB e, grazie ai progressi in futuro si potranno avere unità fino a 30TB.
“Le classificazioni dei produttori di hard disk per PC, NAS, sorveglianza o aziendali sono già una buona guida. Ma se l'utente comprende anche i dati tecnici, è più facile trovare e utilizzare in modo ottimale il miglior hard disk possibile per la rispettiva applicazione, perché applicazioni diverse richiedono modelli di hard disk differenti”, ha concluso Rainer W. Kaese.
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