2.2.2 Unidades de disco duro (HDD)

Desde mediados de la década de 1950 los discos duros (hoy comúnmente llamados unidades de disco duro o HDD) se han desarrollado como dispositivos de almacenamiento informático. El prototipo de los discos duros actuales fue la unidad de disco Winchester, elaborado en 1973. Desde mediados de la década de 1980 el desarrollo técnico ha llevado a un incremento constante de capacidades a precios cada vez menores, lo que ha hecho de los HDD el medio principal de almacenamiento para computadoras personales y, en particular, para sistemas de almacenamiento masivo. Este desarrollo también ha hecho que disminuya el uso de discos ópticos grabables como dispositivos de almacenamiento, luego de haber sido populares para guardar contenidos audiovisuales a finales de la década de 1990 y principios de la década del 2000.

2.2.2.1 Principio de grabación y componentes. Las unidades de disco duro consisten en una o más unidades internas de discos rotatorios, normalmente hechos de aluminio, vidrio o cerámica, cubiertos con una capa ferromagnética delgada (10-20 nm) y montados en un perno. Cuando están funcionando, los discos actuales giran a velocidades de entre 4,200 y 15,000 rpm. Una cabeza magnética – por lo general una sola, aunque a veces varias – para cada unidad interna escribe y lee la información de y desde la capa magnética.

La cabeza está montada en un motor impulsado por un brazo activador que permite el rápido acceso a cualquier parte del disco. Para hacer posible la mayor proximidad al disco, evitando dañar la capa magnética, la cabeza está diseñada en una forma aerodinámica que le permite deslizarse en un colchón de aire o de gas que lo mantiene alejado de la superficie. La cabeza “vuela” a una distancia de fracciones de nanómetro (apenas a unas moléculas de gas de distancia de profundidad) de la superficie del disco para poder leer las señales de onda corta. Esta distancia espacial es importante para evitar choques fatales de la cabeza causados por su contacto con la superficie del disco. Por ello, los HDD no deben exponerse a impactos mecánicos mientras están funcionando.

Hasta hace poco la grabación longitudinal era estándar, comparada con la grabación convencional en cinta magnética. Desde 2005 se ha introducido la grabación perpendicular, la cual permite mayor densidad de datos, de tres veces o más que la grabación longitudinal convencional.

Mientras que originalmente rotaban en el aire, las unidades internas de los discos modernos ahora están embebidas en una atmósfera de gas helio. El disco está sellado, lo que lo protege, hasta cierto punto, de cualquier entrada de partículas de polvo. La temperatura es, asimismo, un factor crítico: los fabricantes indican una temperatura máxima de 40-55°C para que el disco funcione de manera segura.

2.2.2.2 Tamaños de los discos. Actualmente los principales tamaños de las unidades de disco duro son de 3.5 y 2.5 pulgadas. Los discos más pequeños, desarrollados para computadoras portátiles, son de menor tamaño y están desapareciendo, si no es que ya son obsoletos, y están siendo reemplazados por memorias en estado sólido.

2.2.2.3 Esperanza de vida. La esperanza de vida (LE) [por sus siglas en inglés] de las unidades de disco duro se remite con frecuencia al “Tiempo promedio hasta que falle” (MTBF o MTTF), que para un producto común es de 1 a 1.5 millones de horas. Sin embargo, estas cifras provienen de pruebas de laboratorio y no son significativas respecto a la LE de un medio determinado. Las medidas de fallas más realistas son los índices de error anualizados (AFR), que indican la probabilidad de falla de un disco en relación con su antigüedad expresada como el porcentaje de falla de este entre un gran número de discos. Los valores normales estimados están por debajo de 10% para los primeros cinco años. De cualquier manera, ninguno de estos valores permite una predicción significativa de la esperanza de vida real de un disco en particular. Sin embargo, los indicadores más altos relacionados con futuros y posibles errores de funcionamiento son las alertas de falla inteligentes, si estas se monitorean de manera adecuada.

La vida comercial práctica de un disco duro en un servidor, específicamente su rendimiento económico, es un factor esencial. Normalmente, los discos duros se mantienen en operación entre tres y siete años.

Los debates sobre la vida útil de los HDD por largos periodos (varias décadas) no han conducido a resultados concluyentes.

Resumiendo, una unidad de disco duro individual es un soporte de datos inherentemente poco fiable. Sin embargo, el guardar muchas copias de cada archivo en un sistema de almacenamiento masivo, bien manejado, consistente en múltiples unidades de disco duro con protocolos de autorrevisión y autocorrección, es un método eficiente y seguro de almacenamiento a largo plazo (IASA-TC 04, 6.3.14-21).