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Três gerações de discos rígidos deste fabricante ajudaram o maior laboratório de física do mundo a acompanhar as centenas de terabytes de dados gerados a cada segundo nos experimentos do Grande Colisor de Hádrons.

Localizado no laboratório de física de partículas do Cern, o Grande Colisor de Hádrons (Lhc) está na vanguarda da pesquisa de física. Os dados resultantes das fases Executar 1 e Executar 2 já foram usados para demonstrar a existência de uma partícula subatômica não detectada anteriormente e expandiram a compreensão do Universo e sua formação.

A magnitude do CERN é surpreendente: do tamanho do grande colisor de hádrons - um acelerador de partículas circulares com um raio de 4,3 Km-, até a taxa de colisões de partículas - mais do que 1.000 milhões..., que podem ocorrer a cada segundo dentro dos detectores do experimento LHC.

Embora, volumes de dados estão na vanguarda, colisões geram 1 Petabyte (Pb) dados por segundo. Mesmo depois de filtrar apenas eventos interessantes, instalação exige que eles sejam armazenados todos os meses aproximadamente 10 PB de novos dados para análise.

Esses dados são armazenados no Centro de Dados cern e são compartilhados para análise com uma rede de 170 Centros, graças à rede global de computadores LHC (WLCG). A configuração atual de armazenamento CERN é baseada em buffers HDD, com 3.200 Jbod (apenas um monte de disco) que somam 100.000 discos rígidos (HDD) e que fornecem um total de 350 Pb.

CERN usa discos rígidos de Eletrônica de Toshiba Europe para gerenciar grandes volumes de dados desde o ano 2014; o que significa três gerações de tecnologia de disco rígido deste fabricante que forneceu o aumento da capacidade necessária.

A progressão continuará quando "as atualizações planejadas do LHC exigirem recursos de computação e armazenamento de escala além do que a tecnologia atual pode oferecer", explica Eric Bonfillou, diretor da seção de planejamento e aquisição de instalações no departamento de TI.

Cronograma en sistemas de almacenamiento

A partir de 2014, el CERN utiliza discos duros de servidor de Toshiba de alto rendimiento, fiabilidad y optimizados para las capacidades más altas. Anteriormente, Ano 2013, el CERN realizó una fase programada de apagado para prepararse para el Executar 2 para actualizar sus sistemas de almacenamiento, agregando arrays JBODs de 24 bahías con discos duros MG03SCA400 de este fabricante.

Con 4TB de capacidad por HDD, cada uno girando a 7.200 rpm y recibiendo datos a través de una interfaz de 6 GB/s, CERN ganó 96TB por cada unidad JBOD de expansión. El tiempo medio hasta el fallo (MTTF) de los HDD era 1,2 millones de horas, lo que se traduce en un pronóstico de ratio de fallo anual (AFR) de 0,72%.

De 2015 uma 2016, el CERN inició el Executar 2, ya que las necesidades de almacenamiento de datos aumentaban enormemente, por lo que añade más capacidad utilizando el nuevo modelo STA de 6TB de Toshiba. En una instalación JBOD de carga frontal de 24 bahías 4U, la capacidad bruta total se incrementó hasta 144 TB por unidade.

A partir de 2016, Toshiba aceleró el desarrollo y la introducción de nuevos modelos de HDD empresariales de alta capacidad con el fin de dar respuesta a los requerimientos globales de almacenamiento de datos en la nube los sistemas MG05 y MG06 (este llegó a capacidades de hasta 10TB por unidad), fue capaz de aumentar el MTTF a 2, 5 millones de horas, lo que se traduce en un AFR de 0.35%, el más bajo del mercado actualmente para HDD llenos de aire.

Para la Grabación Magnética Convencional (CRM) en un factor de forma de 3,5’’, la tecnología de HDD llenos de aire alcanzaba un límite de 7 platos, com 10 TB de capacidade. Si bien es teóricamente posible aumentar esta capacidad utilizando platos más delgados, el aire era un gas demasiado pesado, lo que provoca una ondulación severa.

Como alternativa, se puede utilizar la tecnología de Grabación Magnética Escalonada (SMR), pero requiere un tratamiento especial para evitar problemas graves de rendimiento y está limitada por la necesidad de sistemas de archivo especiales, adaptados a las complejidades de esta tecnología.

La actualización del almacenamiento del CERN en 2018 coincidió con el lanzamiento de la gama MG07 de Toshiba, el primero relleno de helio con hasta 14TB de capacidad por HDD. Con la adquisición de la variante de 12 Tuberculose, el CERN dobló su capacidad por JBOD hasta 288 Tuberculose.

El modelo MG07 incrementa la capacidad sin cambiar el factor de forma al utilizar helio en lugar de aire, lo que permite usar platos más delgados sin la ondulación asociada, con hasta nueve platos por unidad.

Al utilizar la tecnología CMR, el modelo MG07 es adecuado para cualquier carga de trabajo sin implicar la pérdida de rendimiento asociada con la tecnología SMR. Também, el helio crea menos fricción que el aire, reduciendo significativamente la energía requerida para hacer rotar la pila de platos.

Con una optimización precisa del motor del eje, la energía necesaria en operación se ha reducido en un tercio (de c.11W a menos de 7W) en el modelo basado en el helio de la serie MG07.

Más demanda de almacenamiento de datos

Em 2019, el LHC se apagó de nuevo para instalar nuevas actualizaciones antes de su reinicio para el Executar 3 em 2021, año en el que se prevé un aumento significativo de las demandas de almacenamiento por la aceleración de los datos generados.

Como señala Eric Bonfillou, “los productos y el soporte han cumplido los estrictos requerimientos del CERN. Nuestra infraestructura TI, en términos de potencia de computación y capacidad de almacenamiento, han escalado bien con el aumento de las necesidades informáticas científicas, aprovechando al máximo las unidades de disco duro de alta capacidad y fiabilidad de Toshiba”.

Los lanzamientos previstos de Toshiba de unidades basadas en tecnología CRM y SMR que utilizan el mismo factor de forma de 3,5” proporcionan al CERN acceso a unidades de 16 y 18TB, añadiendo 432 TB de nueva capacidad por JBOD.

Larry Martinez-Palomo, director general de la unidad de negocio de HDD en Toshiba Electronics Europe, Ressalta-se, assim: “nuestros productos Toshiba son adecuados para el almacenamiento a gran escala en centros de datos y el despliegue y la operación de tres generaciones de discos duros empresariales en el exigente entorno TI del CERN es una referencia perfecta de caso de éxito”.

En cuanto a la actividad de I+D a más largo plazo, Toshiba está desarrollando una nueva generación de tecnología de grabación magnética que aumentará aún más las capacidades para superar los 20 TB por HDD, manteniendo el factor de forma de 3,5”.

“Confiamos en que nuestra próxima generación de tecnologías HDD contribuirá a resolver los desafiantes retos futuros del CERN en materia de capacidad de almacenamiento, presupuesto de inversión, consumo de energía y fiabilidad”, apunta Martinez-Palomo.


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Por • 15 Novembro, 2019
• Seção: Estudos de caso, FOCO PRINCIPAL, Infra-estrutura, Computer Security