OPINIÓN

Cómo maximizar la vida útil de los discos duros



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¿Cuáles son los factores específicos que influyen en la vida útil de los discos duros? ¿Y cuáles son las condiciones ambientales y de funcionamiento óptimas?

Publicado el 3 jun 2024



Rainer W. Kaese, director sénior de Desarrollo de Negocio de HDD de Toshiba Electronics Europe
Rainer W. Kaese, director sénior de Desarrollo de Negocio de HDD de Toshiba Electronics Europe

Los discos duros son extremadamente fiables y rara vez fallan. Cuando se utilizan de la forma adecuada pueden usarse generalmente más allá del período de garantía sin que se produzca un aumento notable en la tasa de fallos. Pero ¿cuáles son los factores específicos que influyen en la vida útil de los discos duros? ¿Y cuáles son las condiciones ambientales y de funcionamiento óptimas?

La fiabilidad de los discos duros es extremadamente importante, especialmente en aplicaciones profesionales. Aunque las copias de seguridad y la replicación de datos pueden brindar protección contra la pérdida de datos, la sustitución de unidades de disco defectuosas y el restablecimiento del funcionamiento regular implican recursos de personal y financieros que las empresas prefieren mantener al mínimo en la medida de lo posible.

En este punto, los principales operadores de centros de proceso de datos y los grandes proveedores cloud lo hacen excepcionalmente bien. Sus tasas de fallo suelen oscilar entre el 0,1 y el 0,2%, lo que significa que por cada 1.000 unidades HDD, sólo fallan una o dos cada año. Además, debido a unas condiciones ambientales especialmente buenas, utilizan sus discos duros mucho más allá del período de garantía sin un aumento significativo en las tasas de fallo. Como regla general, solo reemplazan sus medios de almacenamiento de datos cuando necesitan capacidad de almacenamiento adicional y reemplazan las unidades más antiguas por los últimos modelos que ofrecen una capacidad de almacenamiento mucho mayor.

Pero ¿cómo se consigue la máxima vida útil de los discos duros? Al tratarse de medios de almacenamiento con partes móviles, idealmente los discos duros prefieren un funcionamiento estable y suave ya que cualquier forma de movimiento o impacto de los dispositivos en los que se encuentran resulta fatal para sus elementos mecánicos.

Por lo tanto, los sistemas NAS y otros dispositivos que no estén instalados en un bastidor de servidores nunca deben moverse mientras estén en funcionamiento. Lo ideal es que ni siquiera se coloquen encima o debajo del escritorio, donde siempre existe el riesgo de choques o de ser golpeados con los pies. Por otra parte, el escritorio puede transferir fácilmente vibraciones al dispositivo, que actuará como un cuerpo resonante que amplifica las vibraciones rotacionales en el dispositivo. Así, y aunque los discos duros NAS, de videovigilancia y empresariales tienen una protección especial que detecta vibraciones no deseadas y ajusta los parámetros operativos para minimizarlas, esta función se ve rápidamente llevada al límite debido a vibraciones inducidas o amplificadas externamente.

Por este motivo, es importante que los discos duros estén correctamente asegurados en el dispositivo y no simplemente insertados en la carcasa. Se debe utilizar todo el material de sujeción suministrado para instalar las unidades de forma que no queden sueltas de ninguna manera.

Sin embargo, todavía es posible -especialmente en el caso de sistemas más económicos con abrazaderas o bandejas de plástico- que los HDD o las bandejas no se sujeten de forma completamente segura. En estos casos es aconsejable fijarlos con pequeños trozos de goma o materiales similares para eliminar posibles riesgos.

Los discos duros necesitan refrigeración

Las altas temperaturas son un problema para los discos duros, tanto como el movimiento. Si se calientan, sus componentes electrónicos y mecánicos dejan de funcionar correctamente y las piezas individuales se desgastan más rápidamente. Por ejemplo, bajo un calor excesivo, el aceite utilizado para lubricar el cojinete del eje puede volverse demasiado líquido y luego escaparse, con una reducción significativa de la vida útil del HDD. Por este motivo, los discos duros requieren un control continuo de la temperatura y una refrigeración fiable, especialmente bajo cargas de trabajo pesadas.

La temperatura de las unidades de disco duro puede leerse a través de la tecnología SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) y debe estar dentro del rango de temperatura especificado por el fabricante. Para los HDD empresariales, este rango es de 5 a 60°C, para sistemas NAS de 5 a 65°C y para los HDD de videovigilancia de 0 a 70°C.

La razón de estas diferencias se encuentra en que los HDD empresariales se utilizan normalmente en habitaciones con aire acondicionado, mientras que los HDD para NAS y de videovigilancia a menudo se ejecutan en entornos en los que las temperaturas no son estables, ni fáciles de controlar. Por ejemplo, los sistemas de videovigilancia se utilizan con frecuencia en almacenes o zonas de almacenamiento.

Sin embargo, el rango de temperatura indicado por los fabricantes sólo tiene importancia para la funcionalidad pura de los discos duros. Para que duren el mayor tiempo posible, las unidades HDD deben funcionar a una temperatura promedio de 40°C como máximo, dado que este es el valor que se utiliza como base en las hojas de datos para la información sobre el tiempo medio hasta el fallo (MTTF).

Un disco duro empresarial típico tiene un MTTF de 2,5 millones de horas, lo que equivale a una tasa de fallo anual (AFR) del 0,35%. Y la experiencia demuestra que, por cada 5 grados por encima de los 40°C, la tasa de fallos aumenta alrededor de un 30%. Por lo tanto, el funcionamiento continuo a 55°C significa que la AFR puede ser más del doble (0,76€). En este caso, es probable que la tasa de fallos por año por cada 1000 unidades ya no sea de entre tres y cuatro, sino más bien de siete a ocho unidades.

Especialmente en los meses de verano, cuando las temperaturas en las habitaciones sin aire acondicionado habitualmente superan los 30°C, el interior de un sistema de almacenamiento alcanza rápidamente más de 40°C. Por tanto, un NAS doméstico o de oficina está mejor ubicado en un sótano fresco que en una sala de estar soleada o en una oficina en casa.

Por su parte, los sistemas de almacenamiento profesionales deben instalarse en espacios con aire acondicionado, donde un concepto de refrigeración bien pensado garantiza que el aire frío llegue eficazmente y no se mezcle con el aire caliente que sale por la parte posterior del aparato.

Además, cuando se utilizan cargadores superiores con varias docenas de unidades HDD, es posible que las empresas también tengan que garantizar que se proporcionen temperaturas de entrada de aire muy bajas para mantener de forma permanente por debajo de 40°C las filas traseras de HDD, a las que solo llega el aire que ya ha sido calentado por los HDD delanteros.

Si la temperatura del disco duro es permanentemente superior en 15°C a la entrada de aire o a la temperatura ambiente, esto indica que hay un problema con el diseño térmico del sistema. Puede ser que el ventilador no funcione correctamente o que el flujo de aire no llegue a los discos duros de forma óptima. Este puede ser, sin duda, el caso de los dispositivos de almacenamiento de consumo cuando los fabricantes dan más prioridad a la apariencia visual que a la refrigeración eficiente.

La importancia de considerar la carga de trabajo

La vida útil de un disco duro también depende del uso o, más específicamente, de la carga de trabajo anual y, en el caso de los modelos que no están diseñados para operar 24×7, del tiempo de funcionamiento diario.

Las unidades de PC están diseñadas para una carga de trabajo de 55 TB y un tiempo de funcionamiento de ocho a 16 horas al día. Por su parte, los discos duros NAS y de videovigilancia están clasificados por su fiabilidad considerando una carga de trabajo de hasta 180 TB y pueden estar en funcionamiento las 24 horas del día. Lo mismo aplica a los discos duros empresariales, cuya alta fiabilidad se califica en base a una carga de trabajo de hasta 550 TB.

Por otra parte, para las cargas de trabajo generalmente es irrelevante si los datos se leen o se escriben. En términos de ciclos de escritura, los discos duros no están sujetos a ninguna limitación y se pueden escribir cualquier número de veces si el volumen de datos está dentro de la carga de trabajo especificada.

Así, si se exceden los límites de carga de trabajo y tiempo de operación, no significa que exista un riesgo inmediato de fallo, pero la probabilidad de fallos aumenta. Por tanto, si se desea maximizar la vida útil de los HDD deben respetarse las cargas de trabajo y los tiempos de funcionamiento especificados, proteger las unidades contra golpes y vibraciones y operarlos a una temperatura constante que no exceda un máximo de 40°C.

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