La apuesta de Huawei por el almacenamiento flash de alto rendimiento

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Nos encontramos ante una realidad: el número de datos está creciendo de forma exponencial. Antaño, los datos servían para apoyar las operaciones comerciales, pero en estos momentos se han convertido en uno de los elementos clave para el impulso de la transformación digital empresarial. Por este motivo, las empresas necesitan encontrar sistemas de almacenamiento que ofrezcan una menor latencia y unos niveles de servicio más altos.

Según diferentes estudios, un 87% de los problemas de rendimiento de los sistemas se producen en la interacción entre las cabinas de almacenamiento y la base de datos de la aplicación. Es decir, la latencia de la respuesta y el tráfico de acceso concurrente del subsistema de almacenamiento determina los del sistema de la aplicación. La alta latencia y el tráfico de acceso concurrente de un subsistema de almacenamiento se han convertido en el cuello de botella en el rendimiento de todo el sistema.

La solución: tecnología FlashLink

Desde hace más de 20 años, Huawei está trabajando en la resolución de esta serie de problema y por ello lanzó en 2016 la solución de almacenamiento all flash, OceanStor Dorado V3. Las claves de esta tecnología FlashLink se encuentran en tres elementos fundamentales: procesador, arquitectura y sistema operativo.

Y es que, OceanStor Dorado V3 incorpora tres chips inteligentes que logran una aceleración de servicio de extremo a extremo y proporciona un rendimiento un 45% más alto que el almacenamiento SAS all-flash. OceanStor Dorado V3 es uno de los primeros sistemas de almacenamiento flash que emplea NVMe para utilización comercial, adoptando, además, un nuevo diseño optimizado de SSD (disco de estado sólido) y una tecnología de colaboración de controlador de disco que permite a los controladores de almacenamiento detectar diseños de datos en SSD en tiempo real y, de esta forma, sincronizar datos en controladores y SSD. Esto ayuda a reducir las pérdidas de rendimiento causadas por la garbege collection y garantiza una respuesta rápida a las I/Os de lectura y escritura de datos. El secreto de estas innovaciones tiene un nombre: FlashLink, que permite a OceanStor Dorado triplicar el rendimiento del servicio comparado con el almacenamiento tradicional.

Alto rendimiento predecible

Las celdas de almacenamiento flash en un SSD pueden reescribirse una vez borradas. En general, la unidad de escritura básica de un SSD es una página de 16 KB, y la unidad de borrado básico es un bloque de 8 MB. Para evitar el borrado de páginas válidas, las páginas válidas se deben migrar en un bloque a otro espacio para su almacenamiento. Este proceso de migración de páginas válidas se conoce como garbage collection.

La garbage collection mejora la reutilización del espacio de un SSD, pero cada migración reduce el rendimiento del sistema de almacenamiento. Además, migrar grandes cantidades de datos válidos en periodos cada vez más cortos repercute en mayores impactos en el rendimiento del sistema.

Para garantizar que están maximizando el rendimiento de los SSD y los sistemas de almacenamiento flash, las empresas deben controlar de manera efectiva la garbage collection. Gracias al apoyo del sistema operativo OceanStor OS, la solución de Huawei OceanStor Dorado incorpora una innovadora tecnología de colaboración de controlador de disco que evita una merma del rendimiento causada por la garbage collection. Al optimizar los algoritmos de software internos, OceanStor Dorado permite que los controladores de almacenamiento detecten los diseños de datos en SSD en tiempo real y realicen los ajustes correspondientes.

Reducir la frecuencia de la garbage collection

Los controladores de OceanStor Dorado V3 detectan los datos incluidos en SSD en tiempo real y agregan bloques de datos para que se escriban en los SSD en el caché del controlador. Los bloques de datos se unifican, y luego se convierten en un bloque de datos más grande que se escribe en los SSD a la vez para mejorar el rendimiento general del sistema. Entre otras ventajas destacan las siguientes:

  • La tecnología de escritura secuencial de bloques grandes controla la frecuencia con la que los bloques pequeños aleatorios se escriben en los SSD varias veces, lo que hace un uso completo del ancho de banda del SAS back-end.
  • La penalización de escritura de RAID ha sido durante mucho tiempo uno de los factores que dificultan el rendimiento en un sistema de almacenamiento que usa protección RAID. OceanStor Dorado V3 escribe datos en SSD después de la agregación de datos, lo que reduce la cantidad de escrituras en disco y la cantidad de lecturas adicionales y solicitudes de escritura requeridas para la verificación.
  • OceanStor Dorado ayuda en la garbage collection global ya que monitoriza la presión del sistema en tiempo real y controla la frecuencia de recolección de basura en los discos.

Metadatos

En un sistema de almacenamiento, la frecuencia de actualización de los datos del usuario difiere de la actualización de los metadatos ya que éstos se actualizan con más frecuencia. En los escenarios donde los metadatos y los datos de usuario se escriben en la misma partición en un disco, se requieren más procesos de garbage collection que en los escenarios de “solo datos del usuario”. Esto se debe a que cuando las páginas de metadatos dejan de ser válidas, las páginas de los datos del usuario pueden permanecer válidas. Por lo tanto, es necesario migrar una gran cantidad de datos del usuario durante la garbage collection, lo que produce una amplificación de escritura excesivamente grande en el disco, así como una vida útil más corta y un menor rendimiento del disco de estado sólido.

Con OceanStor Dorado V3 esto no sucede ya que todo almacenamiento flash utiliza una partición de metadatos independiente lo que reduce la migración de los bloques de datos del usuario al actualizar los metadatos y mejora rendimiento del sistema. En términos simples, la tecnología de partición de metadatos independiente controla el número de garbage collection, asegurando un alto rendimiento predecible del sistema de almacenamiento.

Priorizar los datos de lectura y escritura

Las grandes empresas a menudo establecen una distinción entre los clientes VIP y los clientes habituales. De esta forma, cuando los asistentes para clientes VIP están ocupados, éstos pueden  saltarse la cola que se establece para los clientes comunes. Este tipo de modelo garantiza que los clientes VIP disfruten de los servicios más efectivos a una velocidad más rápida que los clientes habituales.

OceanStor Dorado opera de una forma similar ya que implementa un mecanismo de programación de prioridad I/O que garantiza una latencia muy baja de las solicitudes de servicio. Y es que, OceanStor Dorado prioriza las solicitudes de lectura/escritura de datos con recursos de TI que incluyen CPU, memorias y tráfico de acceso a disco concurrente en sistemas de almacenamiento. Otras solicitudes, como la reconstrucción de datos, el vaciado de caché asíncrono y las solicitudes que se encuentran en segundo plano dentro del sistema deben comprometerse en el caso de contención de recursos.

El ajuste de prioridades de OceanStor Dorado se realiza de forma síncrona en el controlador de almacenamiento y el SSD para garantizar que las solicitudes de lectura/escritura de datos tengan la máxima prioridad en todo momento. Otros tipos de solicitudes de I/O de datos se suspenden cuando se produce una solicitud de lectura/escritura y se reanudan después de que se completa la operación de lectura/escritura, lo que garantiza una latencia de respuesta óptima de lectura y escritura de datos en el sistema de almacenamiento.

Triplicar el rendimiento del almacenamiento flash

En la era de la transformación digital, sustituir el almacenamiento tradicional por arquitecturas flash abre una nueva dimensión. Son numerosas las empresas que ya han confiado en las soluciones de almacenamiento flash de Huawei, desde grandes bancos, pasando por grandes corporaciones industriales, entidades sanitarias o telcos gracias a que triplica el rendimiento de los sistemas de almacenamiento tradicionales. En el futuro, el almacenamiento flash de OceanStor Dorado V3 de Huawei beneficiará a más clientes.

Fuente: revistabyte.es

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