CERN und Toshiba: ein Tandem, das sich mit der Datenspeicherung und -sicherheit befasst

Drei Generationen von Festplatten dieses Herstellers haben dem größten Physiklabor der Welt geholfen, die Hunderte von Terabyte an Daten zu verfolgen, die jede Sekunde in den Large Hadron Collider-Experimenten generiert werden..

Befindet sich im Teilchenphysiklabor der Cern, der Large Hadron Collider (Lhc) ist an der Spitze der Physikforschung. Die Daten, die sich aus den Phasen ergeben Ausführen 1 Und Ausführen 2 wurden bereits verwendet, um die Existenz eines bisher unentdeckten subatomaren Teilchens nachzuweisen und haben das Verständnis des Universums und seiner Bildung erweitert..

Die Größe des CERN ist erschütternd: von der Größe des großen Hadronenkolliders - einem kreisförmigen Teilchenbeschleuniger mit einem Radius von 4,3 Km-, bis zur Rate der Teilchenkollisionen -mehr als 1.000 Millionen-, die jede Sekunde innerhalb der Detektoren des LHC-Experiments auftreten können.

Obwohl, Datenmengen liegen an der Spitze, da Kollisionen 1 Petabyte (Pb) Daten pro Sekunde. Auch nach Filterung nur interessanter Ereignisse, Die Installation erfordert, dass sie ungefähr jeden Monat gespeichert werden 10 PB neuer Daten zur Analyse.

Diese Daten werden im CERN-Rechenzentrum gespeichert und zur Analyse mit einem Netzwerk von 170 Zentren, dank des globalen LHC-Computing-Netzwerks (WLCG). Die aktuelle Speicherkonfiguration des CERN basiert auf HDD-Puffern, Mit 3.200 Jbod (nur ein Haufen Scheibe) die sich addieren 100.000 Festplatten (Hdd) und die insgesamt eine Gesamtsumme von 350 Pb.

Das CERN verwendet Festplatten von Toshiba Electronics Europe große Datenmengen aus dem Jahr zu verwalten 2014; das bedeutet drei Generationen von Festplattentechnologie dieses Herstellers, die die erforderliche Kapazitätserhöhung.

Die Progression wird fortgesetzt, wenn "geplante LHC-Upgrades eine Skalierung von Rechen- und Speicherressourcen erfordern, die über das hinausgehen, was die aktuelle Technologie bieten kann"., erklärt Eric Bonfillou, Leiter der Planungs- und Beschaffungsabteilung der Einrichtungen in der IT-Abteilung.

Zeitleiste auf Speichersystemen

Von 2014, CERN verwendet leistungsstarke Toshiba-Server-Festplatten, Zuverlässigkeit und optimiert für höchste Kapazitäten. Zuvor, im Jahr 2013, Das CERN führte eine geplante Abschaltphase durch, um sich auf die Ausführen 2 , um Ihre Speichersysteme zu aktualisieren, Hinzufügen von JBODs-Arrays von 24 Schächte mit mg03sca400 Festplatten dieses Herstellers.

Mit 4 TB Kapazität pro Festplatte, jeder dreht sich an 7.200 und empfangen Daten über eine Schnittstelle von 6 GB/s, CERN verdiente 96 TB für jede JBOD-Erweiterungseinheit. Die durchschnittliche Ausfallzeit (Mttf) von hdds war 1,2 Millionen von Stunden, was sich in einer jährlichen Ausfallquote-Prognose niederschlägt (Afr) von 0,72%.

von 2015 An 2016, Das CERN initiierte die Ausführen 2, da der Datenspeicherbedarf drastisch zunimmt, mit Toshibas neuem 6TB STA-Modell wird mehr Kapazität. In einer Front-Loading-JBOD-Installation von 24 4U-Buchten, Gesamtbruttokapazität auf 144 TB pro Laufwerk.

Von 2016, Toshiba beschleunigte die Entwicklung und Einführung neuer HDD-Modelle für Unternehmen mit hoher Kapazität, um die globalen Cloud-Datenspeicheranforderungen für die MG05- und MG06-Systeme zu erfüllen. (dies erreichte Kapazitäten von bis zu 10 TB pro Einheit), konnte die MTTF auf 2, 5 Millionen von Stunden, was sich in einem AFR von 0.35%, die niedrigste auf dem Markt derzeit für luftgefüllte HDDs.

Für konventionelle magnetische Aufzeichnung (Crm) in einem Formfaktor von 3,5'', luftgefüllte HDD-Technologie erreichte eine Grenze von 7 Geschirr, Mit 10 TB Kapazität. Zwar ist es theoretisch möglich, diese Kapazität mit dünneren Platten zu erhöhen, die Luft war zu schwer ein Gas, verursacht schwere Wellen.

Alternativ, Stepped Magnetic Recording Technologie kann verwendet werden (Smr), erfordert jedoch eine besondere Behandlung, um schwerwiegende Leistungsprobleme zu vermeiden, und wird durch die Notwendigkeit spezieller Dateisysteme eingeschränkt, an die Komplexität dieser Technologie angepasst.

Aktualisierung der CERN-Speicher in 2018 mit der Markteinführung der MG07-Serie von Toshiba zusammenfiel,, der erste Heliumfüller mit bis zu 14 TB Kapazität pro FESTPLATTE. Mit dem Erwerb der Variante der 12 Tb, Das CERN verdoppelte seine Kapazität um JBOD, bis 288 Tb.

Das MG07-Modell erhöht die Kapazität, ohne den Formfaktor durch Verwendung von Helium anstelle von Luft zu ändern, so dass dünnere Gerichte ohne die damit verbundene Welligkeit verwendet werden können, mit bis zu neun Gerichten pro Einheit.

Bei Verwendung der CMR-Technologie, Das MG07-Modell ist für jede Arbeitslast geeignet, ohne dass dies zu Leistungseinbußen im Zusammenhang mit der SMR-Technologie führt. Außerdem, Helium erzeugt weniger Reibung als Luft, deutlich reduzierend die Energie, die benötigt wird, um den Tellerstapel zu drehen.

Mit präziser Wellenmotoroptimierung, die im Betrieb benötigte Energie um ein Drittel reduziert (von ca. 11W bis unter 7W) im Helium-basierten Modell der MG07-Serie.

Mehr Nachfrage nach Datenspeicherung

In 2019, Der LHC wurde wieder ausgeschaltet, um neue Updates zu installieren, bevor er für die Ausführen 3 In 2021, Jahr, in dem aufgrund der Beschleunigung der erzeugten Daten mit einem deutlichen Anstieg des Lagerbedarfs gerechnet wird.

Wie Eric Bonfillou betont, "Die Produkte und der Support haben die strengen Anforderungen der Cern-. Unsere IT-Infrastruktur, in Bezug auf Rechenleistung und Speicherkapazität, haben sich gut mit dem steigenden wissenschaftlichen Rechenbedarf, das Beste aus Toshibas hochleistungsstarken, zuverlässigen Festplatten zu machen".

Toshibas geplante Einführung von CRM- und SMR-Technologie-basierten Laufwerken mit demselben 3,5-"-Formfaktor ermöglicht CERN den Zugriff auf CRM- und SMR-Laufwerke 16 und 18 TB, Hinzufügen 432 TB mit neuer Kapazität von JBOD.

Larry Martinez-Palomo, General Manager des Geschäftsbereichs HDD bei Toshiba Electronics Europe, so heißt es: "Unsere Toshiba-Produkte eignen sich für großflächige Speicherung in Rechenzentren, und die Bereitstellung und der Betrieb von drei Generationen von Unternehmensfestplatten in der anspruchsvollen IT-Umgebung von cern ist eine perfekte Fallreferenz.".

Im Hinblick auf die längerfristige F&E-Aktivität, Toshiba entwickelt eine neue Generation magnetischer Aufzeichnungstechnologie, die die Fähigkeiten zur 20 TB pro Festplatte, Aufrechterhaltung des 3,5"-Formfaktors.

"Wir sind zuversichtlich, dass unsere nächste Generation von HDD-Technologien dazu beitragen wird, die zukünftigen Herausforderungen der Speicherkapazität des CERN zu lösen., Investitionshaushalt, Stromverbrauch und Zuverlässigkeit", Punkte Martinez-Palomo.

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