All Flash para entornos de alto rendimiento y misión crítica: lo que la nueva economía impone a las empresas

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En la era de la economía digital los datos son la clave y nos encontramos en un momento en el que su uso se está transformando. No hay que olvidar que hace no mucho tiempo, estos se utilizaban únicamente para operaciones comerciales, mientras que ahora se han convertido en el elemento principal que permiten la transformación digital de las empresas.

En este cambio, también hay que tener en cuenta el papel que están jugando los centros de datos, los cuales soportan un número mayor de negocios utilizando y movilizando más datos con más frecuencia. Esta realidad está obligando a las empresas a buscar sistemas de datos que ofrezcan una menor latencia, además de niveles de servicios más altos.

Y para muestra un botón. Según diversos informes, aproximadamente el 87% de los problemas de rendimiento de los sistemas se producen por la interacción entre el subsistema de almacenamiento y la base de datos de la aplicación. Es decir, la latencia en la respuesta y el tráfico de acceso concurrente del subsistema de almacenamiento determinan el rendimiento de los sistemas de aplicación. El principal problema es que la alta latencia y el pequeño tráfico concurrente de un subsistema de almacenamiento se han convertido en el cuello de botella del rendimiento de todo el sistema, lo que lleva a muchas empresas a desesperarse. 

Para entender la problemática a la que tienen que hacer frente muchas empresas sólo hay que echar un vistazo rápido al historial de los requisitos de latencia de los sistemas de almacenamiento necesarios para la expansión empresarial. En la era de las unidades de disco duro (HDD), las aplicaciones de backup y disco web requerían de una latencia de almacenamiento relativamente baja (10 ms podían ayudar perfectamente a los usuarios a afrontar, de manera sencilla, las demandas de las aplicaciones). En cambio, en la actualidad, la mayoría de los escritorios virtuales requieren una latencia de 5 ms y, con la irrupción de tecnologías como la cloud y la virtualización, las oficinas de escritorios virtuales se han convertido en la principal corriente de las grandes empresas.

La realidad es que Big Data ha transformado los modelos de negocio y el incremento del volumen de datos está teniendo un gran impacto en los CRM y ERP de las empresas. La latencia de 0,5 ms se ha convertido en el gran objetivo de éstas para garantizar servicios de calidad, ya que es un valor que puede operar en condiciones de grandes cargas de trabajo en el mundo real. Es decir, éste no es un “número de pico” manipulado producido en parámetros de prueba cuidadosamente controlados ni un número producido cuando los sistemas están bajo carga de trabajo cero. Se requiere que los sistemas de almacenamiento mantengan una latencia predecible de 0,5 ms para proporcionar a los usuarios una experiencia consistente.

Tecnología FlashLink

Consciente de la problemática a la que se enfrentan las empresas, Huawei presentó, en 2016, su sistema de almacenamiento All Flash OcenStor Dorado V3. Casi tres años más tarde, éste sigue siendo uno de los principales jugadores del mercado al ofrecer un rendimiento excepcional gracias a tres aspectos: procesador, arquitectura y sistema operativo.

En este sentido, OceanStor Dorado V3 incorpora tres chips inteligentes con los que se logra aceleración de extremo a extremo y proporciona un rendimiento un 45% superior al que ofrece el almacenamiento SAS Flash para instalaciones de menores requisito. Además, este sistema es uno de los ejemplos de la apuesta de Huawei por la innovación, al ser uno de los primeros sistemas de almacenamiento flash en utilizar NVMe para uso comercial y al adoptar un nuevo diseño optimizado de SSD y una tecnología de colaboración de controlador de disco que permite que los controladores de almacenamiento detecten diseños de datos en SSD en tiempo real sincronizando los datos tanto en controladores como en SSD. Con esto se consigue una reducción de las pérdidas de rendimiento y garantiza una respuesta rápida a las operaciones de lectura y escritura de datos. Además, también ayudan a mantener una latencia predecible de 0,5 ms, incluso con cargas de trabajo pesadas. Todos estos avances se consiguen gracias a FlashLink, con la que OceanStor Dorado V3 triplica el rendimiento del servicio en comparación con el almacenamiento tradicional.  

 

Cómo garantizar un alto rendimiento

Otro aspecto a tener en cuenta de esta solución es que las celdas de almacenamiento flash en un SSD pueden reescribirse sólo después de ser borradas. A grandes rasgos, la unidad de escritura básica de un SSD es una página de 16KB y la unidad de borrado básico es un bloque de 8 MB. Para evitar que se borren páginas válidas, éstas deben migrar a otro espacio, con lo que el espacio de bloque de las páginas válidas se convierte en espacios de páginas no válidos, tras lo que el bloque se puede borrar a la vez. El proceso de migración de páginas válidas se conoce como garbage collection, la cual mejora la reutilización del espacio de un SSD. La parte negativa es que cada migración socava el rendimiento del sistema.

Para garantizar que se está maximizando el rendimiento de los SSD y de los sistemas de almacenamiento flash, las empresas deben controlar de manera efectiva la garbage collection, algo que se consigue gracias a la tecnología de colaboración de controlador de disco que incorpora OceanStor Dorado V3. Al optimizar los algoritmos de software interno, esta solución permite que los controladores de almacenamiento detecten los diseños de datos en SSD en tiempo real y realicen los ajustes necesarios.

Grandes bloques secuenciales escritos reducen la frecuencia de la recolección de basura

Compartir viaje reduce los costes y el consumo total de energía. Si se toma esta máxima como analogía, los controladores que incorpora OceanStor Dorado V3 detectan los diseños de datos en SSD en tiempo real y añaden bloques de datos para que se escriban en los SSD en el caché del controlador. Con esto, los formatos de los bloques de datos se unifican para convertirse en un bloque mayor que se escriben en los SSD y mejorar, así, el rendimiento general del sistema.

Gracias a esta característica, las empresas podrán disfrutar de una serie de beneficios como el hecho de que la tecnología de escritura secuencial de grandes bloques controla la frecuencia con la que los bloques pequeños aleatorios se escriben en los SSD varias veces, lo que promueve un ancho de banda SAS del back-end. Además, OceanStor Dorado V3 escribe datos en SSD tras ser añadidos, lo que reduce la cantidad de escritura en disco, la cantidad de lecturas adicionales y las solicitudes de escritura requeridas para la verificación. Esta funcionalidad garantiza un rendimiento predecible del sistema cuando se utilizan RAID 5, RAID 6 y RAID-TP. Mención especial al hecho de que OceanStor Dorado es compatible con la garbage collection global. Supervisa la presión del sistema en tiempo real y controla la frecuencia de garbage collection en los discos, mitigando el impacto de la garbage collection en el rendimiento del sistema.

Cómo controlar la frecuencia de recolección de basura

En un sistema de almacenamiento la frecuencia de actualización de los datos del usuario difiere de la actualización de los metadatos, siendo estos últimos actualizados con mayor frecuencia. En aquellos escenarios en que los metadatos y los datos de los usuarios se escriben en la misma partición de un disco, se requiere más garbage collection. Esto se debe a que cuando las páginas de metadatos dejan de ser válidas las de los datos de los usuarios pueden continuar en vigencia. Por lo tanto, es necesario migrar una gran cantidad de datos del usuario durante la garbage collection, provocando en el disco una amplificación de escritura excesivamente grande, un menor rendimiento del SSD y una vida útil más corta.

La solución OceanStor Dorado V3 All-Flash utiliza partición de metadatos de manera independiente con la que se controla el número de garbage collection, asegurando un alto rendimiento predecible del sistema de almacenamiento.

Priorizando los datos de lectura y escritura de I/O

Continuando con las analogías, las grandes empresas financieras a menudo establecen un contador que les permite separar a los clientes habituales de los VIP para que estos puedan disfrutar de servicios más efectivos y más rápidamente que los clientes no prioritarios. Este tipo de modelo también es utilizado por la solución OceanStor Dorado, la cual incorpora un mecanismo de programación de prioridad en operaciones de I/O que garantiza una latencia predeciblemente baja de las solicitudes de servicio.

A grandes rasgos, OceanStor Dorado es capaz de priorizar las solicitudes de lectura/escritura de datos con recursos tecnológicos entre los que se incluyen la CPU, memorias y tráfico de acceso a disco concurrente en sistemas de almacenamiento. Otras solicitudes quedan relegadas a un segundo plano cuando entran en juego las prioritarias y se reanudan después de que éstas se hayan completado, garantizando una latencia de respuesta óptima de lectura y escritura de datos en el sistema de almacenamiento.

Una solución para todas las industrias

Lo que está claro es que nos encontramos en la era de la Transformación Digital donde reemplazar el almacenamiento tradicional con sistemas Flash abre un nuevo capítulo. Tanto usuarios como empresas ya no necesitan esperar la respuesta de las aplicaciones en cualquier aspecto de su vida, algo muy útil para la mayoría de las industrias, y que significa un antes y un después para sectores como el financiero, donde se requiere que se produzcan transacciones en tiempo real de manera frecuente. No hay que olvidar que el tiempo es dinero.

Si ponemos ejemplos, podemos encontrar a la entidad china Hundsun. Ésta, antes de apostar por Huawei, disponía de una arquitectura tecnológica que sólo admitía 60.000 transacciones por segundo, un número insuficiente que no cumplía sus requisitos. La firma decidió implementar la solución OceanStor Dorado V3, con la que se pueden procesar 150.000 transacciones por segundo y que permite escalar para expansiones futuras de negocios.

Pero la industria financiera no es la única que demanda este tipo de tecnología. En el caso del de fabricación, ésta requiere de unas capacidades de procesamiento elevadas. Y para muestra un botón. BYD, compañía que desarrolla coches eléctricos, necesitaba, al menos, 3,5 horas al día para procesar por lotes las solicitudes comerciales. Cuando se producían volúmenes de negocio elevados el sistema necesitaba demasiado tiempo para procesar las solicitudes, creando serios problemas a aquellos que se encontraban en los niveles de toma de decisiones. Esto hizo que la firma decidiese implementar la solución OceanStor Dorado V3 de Huawei, lo que redujo el tiempo de procesamiento a 1 hora y 12 minutos, reservando el tiempo necesario para la toma de decisiones.  

En la industria médica, contar con este tipo de soluciones es imprescindible y más si se tiene en cuenta que el sistema de información de un hospital es el núcleo de la gestión de servicios hospitalarios. En él, múltiples procesos, como el registro, el diagnóstico, el tratamiento o la medicación, entre otros, se interconectan. A modo de ejemplo, un paciente de un hospital convencional de China que disponga de arquitectura tradicional tecnológica tarda, de media, tres segundos en registrarse y tiene que hacer entre tres y cinco “colas” para ser diagnosticado, con una duración de, al menos, una hora. En cambio, si utiliza la solución de Huawei el tiempo de registro se reduce hasta los 0,5 segundos, lo que mejora la eficiencia a la hora de realizar un diagnóstico y mejora las relaciones médico-paciente.

El leasing es uno de los principales modelos que se están adoptando. Por ejemplo, el grupo ACESI, uno de los ISP más importantes de Francia, vio cómo implementando infraestructura tradicional imposibilitaba el rápido desarrollo del servicio. Para implementar 100 máquinas virtuales necesitaban 30 minutos. Gracias a Huawei OceanStor Dorado V3, el tiempo se redujo a 10 minutos. A esto hay que añadir que Huawei permitió a ACESI desarrollar nuevos servicios platinum de leasing basados en almacenamiento Flash de alto rendimiento, logrando una mayor competitividad.

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