I data center sono la struttura portante della nostra infrastruttura digitale. Tuttavia, consumano molta energia. La spinta verso la sostenibilità e gli obiettivi di zero emissioni sono quindi una delle principali priorità per il funzionamento dei moderni data center. L’obiettivo di queste iniziative sostenibili impone di ridurre al minimo il consumo energetico come priorità assoluta, anche durante l’elaborazione di grandi quantità di dati, la maggior parte dei quali è memorizzata su hard disk (HDD). Toshiba ha creato il suo HDD Innovation Lab a Düsseldorf, in Germania, per aiutare gli architetti di data center e altri professionisti IT a identificare le configurazioni di archiviazione ottimali basate su HDD.
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Benchmarking per un futuro più green
L’HDD Innovation Lab di Toshiba mette a disposizione una piattaforma per le attività di proof-of-concept e la configurazione di architetture specifiche. Una caratteristica fondamentale della struttura è la sua capacità di eseguire analisi comparative su varie architetture di archiviazione HDD. Fondamentalmente, la struttura è dotata di accurate apparecchiature per l’analisi della potenza che consentono di ottenere parametri di riferimento sul consumo energetico. Queste misurazioni dettagliate costituiscono la base dei Lab Report di Toshiba.
Gli esperti del laboratorio eseguono le valutazioni degli HDD in base alle esigenze specifiche dei clienti. Grazie alla combinazione di componenti essenziali, tra cui vari server, JBoD (Just a Bunch of Disks), chassis, controller, cavi e software, il laboratorio consente ai partner di ottimizzare le prestazioni e l’efficienza. L’obiettivo principale è aiutare le aziende a sfruttare al massimo il potenziale delle proprie soluzioni di archiviazione.
Valutazione di un ‘JBOD green’
Un esempio del lavoro svolto dal laboratorio nel campo del risparmio energetico è stata la valutazione del JBOD PROMIS VTrak J5960 4U a 60 alloggiamenti con caricamento dall’alto, un sistema promosso per il suo ‘DNA green’. In precedenza, Toshiba aveva valutato questo JBOD utilizzando 60 HDD Toshiba Enterprise SAS da 18TB, per un totale di 1080TB in una configurazione a doppio modulo I/O (IOM). Da allora, la capacità degli HDD è aumentata fino a 24TB per unità.
Il laboratorio si è concentrato su funzionalità, prestazioni e consumo energetico, confermando le specifiche ‘JBOD green’ di PROMISE. Questo test è stato significativo poiché i sistemi di archiviazione su larga scala nell’ordine dei petabyte stanno adottando sempre più spesso unità SATA rispetto a SAS per ottimizzare i costi e l’efficienza energetica. La configurazione utilizzava 60 HDD Toshiba SATA Enterprise da 24TB (modello MG11ACA24TE) in una versione IOM singola del JBOD (J5960sS). Questa configurazione ha raggiunto una capacità di quasi 1,5PB.
Con un’altezza pari a 4U e una lunghezza dello chassis di soli 666 mm, J5960 è estremamente compatto. È di dimensioni pari a quelle di un tipico chassis per server 2U e si inserisce facilmente nei rack standard, a differenza di molti JBOD che superano i 1.000 mm e richiedono rack più lunghi o cablaggi complessi. Gli IOM hot-swappable sono accessibili dalla parte anteriore, mentre il cablaggio rimane collegato nella parte posteriore. Questo design semplifica le operazioni di sostituzione sul campo, evitando il fastidio di dover districarsi tra cavi di alimentazione e trasmissione.
Una caratteristica meccanica distintiva del JBOD è il suo coperchio, che rimane fissato al rack quando l’unità viene estratta per la manutenzione. Ciò consente un facile accesso per la sostituzione del drive anche quando è installato in alto in un rack. Ogni HDD è fissato a un vassoio metallico con quattro viti per garantire un montaggio stabile e sicuro, evitando vibrazioni e movimenti. I LED di stato rimangono spenti durante il normale funzionamento e si attivano solo quando il coperchio viene aperto, riducendo così al minimo il consumo energetico.
I test sono stati condotti utilizzando un sistema operativo Linux Host (Red Hat 9.5) e un adattatore bus host Broadcom (HBA9500-16e). Il singolo IOM è stato collegato all’HBA utilizzando due cavi mini-SAS HD. Le misurazioni di potenza sono state eseguite utilizzando un analizzatore di potenza Rohde & Schwarz HMC8015 ad alta precisione.
Risultati principali
Il JBOD, con drive raw, ha registrato un consumo energetico in standby pari a 286W. Un consumo inferiore a 300W in standby è eccezionale, poiché la maggior parte dei JBOD a 60 alloggiamenti parte solitamente da 400W o più. Sotto carico di lavoro, il consumo energetico è rimasto relativamente basso, rimanendo al di sotto dei 611W anche con un carico di lavoro misto, a conferma dell’efficienza energetica del ‘JBOD green’ di PROMISE.
| Carico di lavoro | Potenza (W) | IOPS | Larghezza di banda (MB/s) |
| Scrittura sequenziale (1024k) | 528 | 6169 | |
| Lettura sequenziale (1024k) | 546 | 7395 | |
| Carico di Lavoro misto | 611 | 6310 | 1869 |
I test hanno inoltre confermato un elevato fattore Lambda pari a 0,96, indicando che il rapporto tra la potenza reattiva generata dalle unità di alimentazione è estremamente basso (pari al 4% della potenza totale), un fattore cruciale per i data center su larga scala.
Nonostante l’utilizzo di drive SATA economici, il sistema ha dimostrato un throughput elevato. Utilizzando lo strumento di test I/O flessibile (strumento fio), i test hanno prodotto risultati significativi in termini di larghezza di banda. Il risultato ottenuto, compreso tra 6GB/s e7 GB/s, è sufficiente per le applicazioni collegate a 10/25/40GbE.
Anche i parametri termici sono stati sorprendenti, garantendo il raffreddamento ottimale necessario per la durata e l’affidabilità degli HDD. La temperatura massima raggiunta dagli HDD è stata di 36°C con un carico di lavoro misto, garantendo un delta di temperatura massimo di soli 14°C al di sopra dei 23°C ambientali.
Conclusioni
Il Lab Report di Toshiba conferma che PROMISE VTrak J5960 è un JBOD compatto, efficiente dal punto di vista energetico e di facile manutenzione con 60 alloggiamenti e caricamento dall’alto. Quando è completamente equipaggiato con unità SATA Toshiba da 24TB, il sistema offre una capacità di quasi 1,5PB, mantenendo un consumo energetico in standby estremamente basso (inferiore a 300W) e impiegando solo 611W con un carico di lavoro misto. Questa combinazione di densità, prestazioni (throughput di 6-7 GB/s e 6k IOPS in carichi di lavoro misti) e raffreddamento efficiente rende questa configurazione come una soluzione ideale per le aziende che vogliono ottimizzare sia i costi che l’efficienza energetica nei propri sistemi di archiviazione su larga scala.
