CERN e Toshiba: um tandem que progride para abordar o armazenamento e a segurança de dados

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 física. Os dados resultantes das fases Correr 1 E Correr 2 já foram usados para demonstrar a existência de uma partícula subatômica não detectada anteriormente e ampliaram a compreensão do Universo e sua formação.

A magnitude do CERN é impressionante: 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 no lead, uma vez que colisões geram 1 petabyte (PB) de dados por segundo. Mesmo depois de filtrar apenas eventos interessantes, a instalação exige que eles sejam salvos aproximadamente todos os meses 10 PB de novos dados para análise.

Esses dados são armazenados no Centro de Dados cern e compartilhados para análise com uma rede de 170 Centros, graças à rede global de computação LHC (WLCG). A configuração de armazenamento atual do 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 Toshiba Electronics Europa para gerenciar grandes volumes de dados do ano 2014; o que significa três gerações de tecnologia de disco rígido deste fabricante que forneceu a capacidade necessária aumenta.

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

Cronograma em sistemas de armazenamento

De 2014, O CERN usa discos rígidos do servidor Toshiba de alto desempenho, confiabilidade e otimizado para as mais altas capacidades. Anteriormente, no ano 2013, O CERN conduziu uma fase de desligamento programada para se preparar para o Correr 2 para atualizar seus sistemas de armazenamento, adicionando matrizes JBODs de 24 baias com mg03sca400 discos rígidos deste fabricante.

Com capacidade de 4 TB por HDD, cada um voltando-se para 7.200 rpm e recebimento de dados através de uma interface de 6 GB/s, CERN ganhou 96TB para cada unidade de expansão JBOD. O tempo médio para falhar (MTTF) de HDDS foi 1,2 milhões de horas, que se traduz em uma previsão anual de relação de falha (AFR) de 0,72%.

De 2015 Para 2016, CERN iniciou o Correr 2, à medida que as necessidades de armazenamento de dados aumentaram drasticamente, por isso adiciona mais capacidade usando o novo modelo STA de 6 TB da Toshiba. Em uma instalação JBOD de carregamento frontal de 24 Baías 4U, capacidade bruta total aumentou para 144 TB por unidade.

De 2016, A Toshiba acelerou o desenvolvimento e a introdução de novos modelos HDD corporativos de alta capacidade para atender aos requisitos globais de armazenamento de dados em nuvem para os sistemas MG05 e MG06 (isso atingiu capacidades de até 10TB por unidade), foi capaz de aumentar o MTTF para 2, 5 milhões de horas, que se traduz em um AFR de 0.35%, o mais baixo do mercado atualmente para HDDs cheios de ar.

Para gravação magnética convencional (CRM) em um fator de forma de 3,5'', Tecnologia HDD preenchida pelo ar atingiu um limite de 7 Louça, Com 10 Capacidade de TB. Embora seja teoricamente possível aumentar essa capacidade usando placas mais finas, o ar era muito pesado um gás, causando ondulação severa.

Alternativamente, A tecnologia de gravação magnética escalonado pode ser usada (Smr), mas requer tratamento especial para evitar problemas sérios de desempenho e é limitado pela necessidade de sistemas de arquivos especiais, adaptado às complexidades desta tecnologia.

Atualizando o armazenamento cern em 2018 coincidiu com o lançamento da linha MG07 da Toshiba, o primeiro enchimento de hélio com capacidade de até 14TB por HDD. Com a aquisição da variante de 12 Tb, CERN dobrou sua capacidade pela JBOD até 288 Tb.

O modelo MG07 aumenta a capacidade sem alterar o fator de forma usando hélio em vez de ar, permitindo que pratos mais finos sejam usados sem a ondulação associada, com até nove pratos por unidade.

Ao usar a tecnologia CMR, o modelo MG07 é adequado para qualquer carga de trabalho sem implicar a perda de desempenho associada à tecnologia SMR. Além disso, hélio cria menos atrito do que o ar, reduzindo significativamente a energia necessária para girar a pilha de pratos.

Com otimização precisa do motor do eixo, a energia necessária na operação foi reduzida em um terço (de c.11W a menos de 7W) no modelo baseado em hélio da série MG07.

Mais demanda por armazenamento de dados

Em 2019, o LHC foi desligado novamente para instalar novas atualizações antes de reiniciar para o Correr 3 Em 2021, ano em que um aumento significativo nas demandas de armazenamento é esperado devido à aceleração dos dados gerados.

Como Eric Bonfillou aponta, "os produtos e o suporte atenderam aos requisitos rigorosos do Cern. Nossa infraestrutura de TI, em termos de poder computacional e capacidade de armazenamento, escalaram bem com o aumento das necessidades científicas de computação, aproveitando ao máximo os discos rígidos de alta capacidade e confiável da Toshiba".

Os lançamentos planejados da Toshiba de drives baseados em tecnologia CRM e SMR usando o mesmo fator de forma de 3,5" fornecem ao CERN acesso a drives DE CRM e SMR 16 e 18TB, Adicionando 432 Nova capacidade TB por JBOD.

Larry Martinez-Palomo, gerente geral da unidade de negócios HDD na Toshiba Electronics Europe, por isso diz: "nossos produtos Toshiba são adequados para armazenamento em larga escala em data centers e a implantação e operação de três gerações de discos rígidos corporativos no exigente ambiente de TI do Cern é uma referência perfeita para casos".

Em termos de atividade de P&D de longo prazo, A Toshiba está desenvolvendo uma nova geração de tecnologia de gravação magnética que aumentará ainda mais as capacidades para superar o 20 TB por HDD, mantendo o fator de forma de 3,5".

"Estamos confiantes de que nossa próxima geração de tecnologias HDD ajudará a resolver os desafios futuros de capacidade de armazenamento do CERN., orçamento de investimento, consumo de energia e confiabilidade", pontos Martinez-Palomo.

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