Mark Lantz, Manager Advanced Tape Technologies, IBM Research
Actualmente producimos 2,5 trillones de bytes de datos a diario, principalmente debido al aumento continuo de Internet de las cosas (IoT), la aparición de videos de alta definición 4K/8K y análisis de big data basados en IA. Al ritmo que vamos, se espera que los datos mundiales alcancen los 175 zettabytes para 2025, lo cual representa un crecimiento anual del 61%. Para quienes no son data geeks aclaramos: un ZB equivale a un billón de gigabytes (GB); en comparación, los teléfonos móviles más nuevos tienen 256 GB.
Entonces, ¿dónde se almacenan todos estos datos? En la actualidad, hay más de 500 centros de datos de hiperescala en el mundo que almacenan un estimado de 547 exabytes (EB) de datos reales, con más de 151 centros en marcha. No solo es una gran cantidad de datos, sino también, un gran consumo de energía. De hecho, se espera que para 2023 el consumo de energía de hiperescala casi se triplique en comparación con 2015.
La única tecnología que puede manejar el crecimiento masivo de datos digitales, mantenerlos protegidos de los ataques de delitos cibernéticos y archivar datos para algunos de los centros de datos de hiperescala más grandes del mundo es una tecnología de más de 60 años: la cinta magnética.
Rompiendo un récord mundial
IBM revela hoy un nuevo hito que saca a la luz el trabajo de más de 15 años entre los investigadores de IBM y Fujifilm. Juntos, hemos establecido otro nuevo récord mundial en almacenamiento en cinta, el sexto que hemos logrado desde 2006.
Superando los límites, logramos 317 GB/in2 (gigabits por pulgada cuadrada) en densidad de área en un prototipo de cinta magnética de partículas de ferrita de estroncio (SrFe) desarrollada por Fujifilm. Esto es aproximadamente 27 veces más que la densidad de área utilizada en las unidades de cinta comerciales de última generación actuales.
En términos de potencial de almacenamiento, un solo cartucho de cinta con esta nueva densidad de área tiene el potencial de almacenar alrededor de 580 terabytes (TB) de datos. Para ponerlo en perspectiva, 580 TB equivalen a 786,977 CD apilados a 944 metros de altura, que es más alto que Burj Kalifa, el edificio más alto del mundo. ¡Es una cantidad enorme de datos! Todo embalado en un cartucho de cinta que cabe en la palma de la mano.
Si bien la cinta existe desde hace más de 60 años, ha mejorado con la edad. La generación actual de cintas utiliza partículas de ferrita de bario (BaFe) para recubrir los medios de almacenamiento de la cinta magnética, pero para aumentar la densidad, Fujifilm ha vuelto al laboratorio de química e inventó algo nuevo llamado ferrita de estroncio (SrFe). SrFe se puede convertir en partículas más pequeñas con "propiedades superiores", lo que significa un almacenamiento de mayor densidad en la misma cantidad de cinta.
Además de presentar la cinta magnética de partículas SrFe, también desarrollamos un nuevo conjunto de tecnologías para lograr este nuevo récord, que incluye una nueva tecnología de cabezal de cinta de baja fricción que permite el uso de medios de cinta muy suaves y un detector que permite la detección confiable de datos grabados en el medio SrFe a una densidad lineal de 702 Kbpi cuando se lee con un sensor de lectura TMR ultra estrecho de 29 nm de ancho. Pero eso no es todo: también desarrollamos una familia de nuevas tecnologías servo-mecánicas que incluyen un nuevo servo-patrón pregrabado en las servo pistas, un actuador de cabezal prototipo y un conjunto de servo controladores. Esencialmente, las servo pistas son las que ayudan al servocontrolador a mantener un posicionamiento preciso de los cabezales de lectura/escritura en relación con la cinta utilizando el actuador del cabezal. Nuestras nuevas servo-tecnologías hicieron posible el posicionamiento del cabezal con una precisión récord mundial de 3,2 nm.
Permítanme unas aclaraciones: cuando se lee la cinta, corre sobre el cabezal a una velocidad de aproximadamente 15 km/h, y con nuestras nuevas servo-tecnologías todavía podemos colocar el cabezal de cinta con una precisión de aproximadamente 1,5 veces el ancho de una molécula de ADN.
IBM estima que en la actualidad más de 345.000 EB de datos residen actualmente en sistemas de almacenamiento en cinta. Con nuestros avances, demostramos la viabilidad de escalar la hoja de ruta de la cinta durante otra década.
El gran esquema de las cosas
Entonces, ¿qué significa este nuevo disco de cinta en el gran esquema de las cosas? Significa que la cinta magnética digital, un medio de almacenamiento inventado en 1952 con una capacidad inicial de aproximadamente 2 MB por carrete, sigue siendo una tecnología ideal no solo para almacenar enormes cantidades de datos de backup y archivo, sino también para nuevas aplicaciones como en entornos de nube híbrida.
Nuestro trabajo representa una mejora potencial en capacidad de aproximadamente 50 veces (48,3x) con respecto a un cartucho LTO8, el último producto de cinta magnética estándar de la industria, y una mejora de 29 veces con respecto al producto de cinta de clase empresarial actual de IBM.
La tecnología de cinta de IBM facilita una interfaz perfecta con la tecnología de la nube y permite que las aplicaciones nativas de la nube puedan escribir y leer desde una cinta sin necesidad de software o habilidades especializadas o patentadas. Es precisamente esta intersección de la tecnología en la nube y la tecnología de cintas lo que permitirá a las organizaciones implementar una estrategia de datos escalable, asequible y segura inigualable.
No es cinta contra nube, es cinta detrás de la nube
Con más datos almacenados en las instalaciones y en nubes híbridas, los gigantes tecnológicos corporativos y las instituciones académicas continúan recurriendo a la tecnología de cinta magnética para el almacenamiento de archivos.
Entonces, ¿por qué la cinta es la opción preferida por las principales empresas y proveedores de hiperescala que archivan datos? Es el bajo costo de la cinta por gigabyte, la durabilidad a largo plazo, la confiabilidad, el bajo consumo de energía, la seguridad y la escalabilidad lo que ha impulsado su avance y asegurado su longevidad en el futuro.
En términos de costos, almacenar datos en cinta es de centavos por gigabyte y cuando no se usa, la cinta no requiere energía, a diferencia de los discos duros y la memoria flash. En pocas palabras, los datos almacenados en cinta garantizan que los proveedores de la nube tengan los datos que necesitan cuando los necesitan. Además, cuando se almacenan correctamente, los datos grabados en cinta todavía se podrán leer en 30 años.
Los desafíos relacionados con la protección y seguridad de datos también son una prioridad para muchos en el mundo actual de la nube híbrida. La cinta puede desempeñar un papel fundamental en la protección contra ciberataques y ransomware. En cuanto a seguridad, la cinta se puede eliminar física y lógicamente de cualquier conexión electrónica conocida, creando una barrera física o "espacio de aire" que funciona para mitigar ataques más sofisticados que de otro modo podrían dañar los datos. Y si bien el almacenamiento en cinta actual ha logrado enormes avances tecnológicos en términos de protección, también estamos innovando para preparar la tecnología para el futuro durante las próximas décadas, algo que demostramos el año pasado con la presentación del primer prototipo de unidad de cinta segura para computación cuántica.
Finalmente, un archivo debe poder escalar. Con un crecimiento de datos del 61% en promedio por año, otra clara ventaja de la tecnología de cinta es su potencial de escalamiento de densidad de área. Debido a que el tamaño de los bits utilizados en el sistema de cinta comercial actual sigue siendo bastante grande en comparación con los bits del disco duro, la cinta tiene mucho espacio para seguir reduciendo los bits, de ahí el aumento de la capacidad.
Es posible que nunca regresemos a los días en que solíamos grabar cintas con nuestros temas musicales favoritos para nuestro amor secreto, pero sin dudas la cinta seguirá existiendo detrás de escena de las grandes empresas, almacenando todos esos zettabytes de datos.
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