Harde schijven verbruiken ook in ruststand veel energie. Het automatisch uitschakelen van afzonderlijke schijven bespaart daar tot 45 procent van.
Lees verder na de advertentie
Energieverbruik van opslag
Artificiële intelligentie verbruikt veel energie. Bijna wekelijks verschijnt er nieuws over een verder stijgende vraag door nieuwe datacenters. Niet alleen de rekenunits dragen bij aan dat energieverbruik, maar ook de opslag – of het nu om SSD’s of harde schijven gaat maakt in eerste instantie niet uit.
Harde schijven zijn veel goedkoper dan SSD’s als je kijkt naar de prijs per terabyte. Voor grote hoeveelheden data worden daarom nog steeds grote hardeschijfarrays gebruikt. Draaiende harde schijven verbruiken echter veel energie en daarom zoekt men naar methoden om ze zo vaak mogelijk uit te schakelen.
Een moderne heliumschijf verbruikt ongeveer 7 watt wanneer hij in ruststand draait. Het energieverbruik daalt door het uitschakelen van de motor tot ongeveer 1,5 watt. Volgens onze metingen verbruiken sommige Toshiba-schijven zelfs slechts 0,5 watt.
Hoe meer harde schijven er op dat moment niet nodig zijn, des te meer energie er kan worden bespaard. Bij opslagsystemen voor bedrijven met vele honderden of zelfs duizenden harde schijven loont het uitschakelen dan dus bijzonder de moeite.
Wat is een MAID?
Als je dat niet handmatig doet, maar aan een automatisch systeem overlaat, spreekt men van een MAID: een Massive Array of Idle Disks. Dergelijke systemen zijn vooral aantrekkelijk voor grote statische gegevensverzamelingen, bijvoorbeeld onderzoekarchieven en medische documentatie.
Daar is vaak vele petabytes aan opslagruimte voor nodig, waarvan op elk moment echter slechts een klein deel wordt gelezen of beschreven.
Beperkingen van vroege MAID-systemen
Enkele jaren geleden bestond een dergelijke MAID doorgaans uit vele RAID-controllers met daaraan aangesloten schijven. Die clusters konden altijd alleen gezamenlijk worden uitgeschakeld en opgestart. Behalve de gegevensschijven waren ook de pariteitsschijven altijd online.
De schijven gingen na vastgestelde periodes van inactiviteit in slaapstand. Wanneer er gegevens moesten worden gelezen of geschreven, moest de controller wachten tot de harde schijven opgestart waren. Vroege MAID’s waren daardoor vrij inflexibel en het energiebesparende effect nauwelijks te berekenen.
Een deel van de bespaarde energie ging op aan het onnodig opstarten van de pariteitsschijven.
Slimmere gegevensverdeling voor meer energiebesparing
De fabrikanten van moderne MAID-systemen doen veel meer moeite en realiseren daarmee ook grotere besparingen. Zo bufferen ze bijvoorbeeld schrijftoegang via een SSD-cache en schakelen ze de bijbehorende schijven pas online wanneer er een voldoende grote hoeveelheid gegevens verzameld is.
Daarbij proberen ze patronen in de gegevens te herkennen om die vervolgens zo energiezuinig mogelijk over afzonderlijke hardeschijfgroepen te verdelen.
In tegenstelling tot gebruikelijke RAID-configuraties biedt een MAID van nature geen redundantie. Ter bescherming tegen uitval maakt moderne MAID gebruik van een intelligentere gegevensverdeling, zoals die vaak ook te vinden is bij gedistribueerde opslagsystemen en objectopslag: Erasure Coding.
Erasure Coding combineert een hoge uitvalveiligheid met relatief weinig overhead. Het verdeelt gegevens in meerdere gegevensblokken en vult die aan met extra pariteits- of redundantieblokken. Als een deel van die fragmenten wegvalt, kunnen de oorspronkelijke gegevens uitsluitend uit de resterende deelverzameling worden hersteld met behulp van wiskundige methoden zoals lineaire algebra.
Erasure Coding kan bovendien energie besparen: hoewel de gegevens bij het schrijven ook op de redundante schijven moeten worden opgeslagen, hoeft de controller die bij het lezen niet in te schakelen. Bij een typische Erasure Coding-configuratie hoeven twee van de acht schijven dus helemaal niet op te starten.
De serversoftware controleert de schijven bovendien met regelmatige tussenpozen, bijvoorbeeld op het maximale aantal toegestane in- en uitschakelingen. Als een schijf tekenen van uitval vertoont, zet de software de gegevens over naar andere schijven.
De huidige stand van MAID
Sommige fabrikanten vermijden de term MAID, omdat die associaties oproept met oude RAID-hardware. De uitvinder van de MAID-technologie, Copan Systems, moest begin 2010 faillissement aanvragen wegens gebrek aan economisch succes. De activa gingen voor slechts 2 miljoen dollar naar Silicon Graphics.
Klassieke MAID wordt tegenwoordig bijvoorbeeld gebruikt in producten van Fujitsu, Nexsan en het Britse Disk Archive Corporation. De modernste versie is afkomstig van Leil Storage. Dat bedrijf zet bij zijn zogenaamde Infinite Cold Engine-oplossing in op SMR-schijven met hoge capaciteit en Erasure Coding.
De grootste hindernis voor veel gebruikers is waarschijnlijk de minimale opslagruimte: het moet wel om enkele petabytes gaan, zegt David Gerstein, oprichter van Leil Storage, in een gesprek met ons. Dan moet ook de voorspelde besparing van 45 procent mogelijk zijn.
Praat mee