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Energía y hot-plug de HDDs

Subsistema eléctrico: cuánto consume y cuánta corriente de arranque pide un HDD, por qué el spin-up simultáneo de muchos discos es peligroso, y cómo el staggered spin-up + hot-plug seguro lo resuelven. Aplica tanto al robot como a la vía MAID.

Contexto

Tanto si el sistema mueve un adaptador como si mantiene todo enchufado (swap robotico vs spin down), hay que dar y cortar energía a discos de forma segura. El spin-up es el momento eléctrico crítico.

Contenido

Números por disco (3.5")

  • Idle: ~4–8 W. Apagado (spin-down): ~0.
  • Spin-up: 15–22 W durante 5–10 s; pico de corriente en la línea de 12 V de ~2 A (≈3× el steady). La línea de 5 V alimenta la electrónica; la de 12 V, el motor del spindle.
  • 2.5": solo 5 V, mucho menor consumo y pico — más fácil de manejar.

El problema del arranque simultáneo

Encender N discos a la vez suma los picos: el blog de 45Drives reporta que sin staggered spin-up el arranque de muchos discos da picos de "nearly 50 amps" en los primeros segundos — capaz de hundir la PSU o disparar protecciones.

Staggered spin-up (técnica clave)

Arrancar los discos de a uno (o en pequeños grupos), escalonados en el tiempo. Baja el pico a "<15 amps", casi indistinguible del steady, a costa de un arranque total más lento.

  • En el robot: trivial — solo hay 1 (o pocos) discos energizados a la vez por diseño. El staggering es inherente.
  • En MAID: se implementa por firmware del HBA/backplane o por PUIS (Power-Up In Standby) de los discos. Es lo que hace viable tener 24+ discos en una sola PSU.

Corte físico de energía: Power Disable Pin 3 (PWDIS)

Más allá del spin-down (motor parado pero electrónica viva, ~0 pero no nulo), se puede cortar la corriente por completo. El estándar SATA define el Power Disable / Pin 3 (PWDIS): aplicar 3.3 V al pin 3 del conector de power apaga el disco sin tocar el cable. Es el mecanismo que usa Leil ICE para mantener hasta 90% de los discos físicamente apagados (-70% OPEX).

  • En el robot: el dock de cada slot puede exponer PWDIS o un relé/MOSFET en la línea de 12 V/5 V para energizar solo el disco activo. Resuelve el gap "control de power por slot".
  • ⚠️ Cuidado: en discos modernos (SATA 3.3) el pin 3 con PWDIS puede dejar un disco aparentemente muerto si la fuente lo alimenta — es un modo de fallo conocido (modos de fallo); usar cables/adaptadores que manejen PWDIS a propósito.

Hot-plug seguro

El HDD y SATA soportan hot-plug, pero hay que cuidar el orden de contactos: tierra y precarga primero, luego power, luego data (lo resuelven los pines escalonados del conector y backplanes SFF-8482). Cortar energía solo tras spin-down/flush (parar el motor y vaciar caché) para no dañar datos ni el cabezal.

Relaciones

Citas / evidencia

  • "Without staggered spinup, there is a peak power draw of nearly 50 amps... With staggered spinup... less than 15 amps" — maid fast02 y energia hdd
  • "A 7200 RPM hard drive would normally consume 15-22W for 5-10 seconds during startup... idle at around 5-7 watts" — maid fast02 y energia hdd

Abierto / gaps

  • ✅ Mecanismo de corte de power por slot resuelto → PWDIS/Power Pin 3 o relé/MOSFET (arriba).
  • Detección de spin-up completo (polling SMART / aparición en /dev/disk/by-id) y secuenciado fino.
  • Tiempo total de "wake": mover + power + spin-up + mount → impacta la latencia del VFS.