El almacenamiento estratificado como opción en un data center

¿Qué es preferible: almacenar en HDD o hacerlo en SSD? Desde Toshiba Electronics proponen una vía intermedia donde no se renuncie a ninguna de los dos modelos y usar una variedad de tecnologías equilibrando así el coste de inversión.

Publicado el 05 Feb 2015

Inner view of a hard disk drive Seagate Medalist ST33232A

Artículo escrito por Nick Spittle, director de Toshiba Electronics Europa, división de productos de almacenaje.

El mundo del almacenamiento cambia con rapidez; los datos se crean y se comparten a un ritmo extraordinario. Desde instituciones globales hasta pequeños negocios y consumidores particulares, se observa un aumento de la demanda del almacenamiento de datos, del mismo modo que crece el deseo de acceder de inmediato a los datos con independencia del dispositivo o la ubicación.

Debido a velocidades de Internet cada vez mayores, a la fiabilidad de los sistemas informáticos en el lugar de trabajo, al acceso a contenido en vídeo HD y 3D y al aumento de los medios sociales, la producción y el almacenamiento de datos digitales está en su punto más álgido; y las empresas corren el riesgo de quedar sobrecargadas de datos. La empresa IDC, que realiza estudios de mercado, estima que la cantidad de datos creados o replicados en 2011 fue de 1,8 zettabytes, el equivalente a 57.500 millones de iPads de 32 GB repletos de 200.000 millones de películas de alta definición.

Los negocios se plantean cada vez más cómo satisfacer unas demandas de almacenamiento cada vez mayores de un modo rentable que satisfaga todas las necesidades de desempeño como disponibilidad de datos, velocidad de acceso, seguridad y redundancia de datos.

La mayor parte de datos digitales se siguen guardando en HDD, que es la base de casi todo centro de datos de empresa. Sin embargo, los SSD ofrecen una ventaja competitiva como es un menor consumo de energía y velocidades de acceso a los datos más rápidos, mientras que los HDD siguen ofreciendo características de precio y rendimiento que todavía los convierten en una elección de preferencia.

La unidad de estado sólido (SSD) se ha aclamado como el futuro del mercado de almacenamiento, pero ¿es realmente la tecnología adecuada para satisfacer la avalancha digital que se nos avecina?

Rendimiento del HDD versus SDD
El rendimiento del HDD siempre estará a merced de los componentes mecánicos que se usan en las unidades.

Estos componentes necesitan una corrección continua para mantener la posición y la velocidad de movimiento. Los HDD combinan discos magnéticos rotatorios con cabezales de lectura/escritura mantenidos en una posición justo por encima de la superficie por una palanca con un mecanismo de posicionamiento. Los datos se escriben y se leen generando o percibiendo un campo magnético y los datos se conservan y se accede a ellos con una construcción de sector/pista y cilindro.

Como los cabezales de lectura/escritura se deben mover a su posición y el disco debe sincronizarse con la velocidad, hay retardos (latencias) inevitables en la escritura y recuperación de datos. Los tiempos de acceso a la unidad se ralentizan por el procesamiento del comando, los tiempos de búsqueda, retardos en las rotaciones y tiempos de transferencia de datos.

A la inversa, los SSD no tienen ningún elemento mecánico de movimiento en su diseño, así que eliminan retardos de tiempo y rotación. Los SSD almacenan los datos en una memoria flash NAND, a la que se accede mediante una plantilla chip/bloque/página y un constructo clúster/sector, donde bajo la arquitectura eSSD un clúster es la unidad legible mínima (8 sectores).

El estímulo a la tasa de flujo de datos y la entrada/salida por segundo (IOPS) es uno de los mejores argumentos de venta de esta tecnología. Sin embargo, los SSD afrontan limitaciones propias en términos de expectativa de vida. La carga de trabajo, en especial en el sector de empresas, puede ser extrema e implicar altos volúmenes de almacenamiento de datos transaccional, lo que podría inclinar la balanza hacia las operaciones de escritura sobre las de lectura. Para los SSD, la frecuencia de este cambio de datos predice la vida del dispositivo en el campo.

Valorar el coste
El precio es el factor principal en el que los HDD ganan a los SSD. El coste de un HDD por GB es inferior al de un SSD, por eso los HDD predominan más en los centros de almacenaje de las empresas. Sin embargo, si se considera el coste en términos absolutos –en especial en puntos de capacidad inferior– los SSD a menudo suponen una ventaja.

Los SSD siguen estando predominantemente limitados a los dispositivos de alta gama debido al hecho de que son más caros pero, como los precios de la NAND están cayendo y los tamaños de los dispositivos se vuelven cada vez más pequeños, esto está cambiando.

Por supuesto, el coste del dispositivo no incorpora el coste total de propiedad y de uso, donde las velocidades aumentadas y la eficiencia de los SSD empiezan a convertir el argumento en algo más a favor.

Capacidad y consumo de energía
Los HDD han mantenido una ventaja de capacidad significativa en comparación con los SSD. Mientras existen HDD de empresa con espacio para almacenar más de 4 TB de datos, los SSD tienden a tener capacidades inferiores. Toshiba acaba de anunciar que dispondrá de eSSD con capacidades de hasta 1,6 TB y que permitirá tasas de transferencia de datos de hasta 12 Gbit/s así como códigos de corrección de errores (ECC) muy eficientes.

No obstante, los HDD cuentan con una densidad de almacenamiento superior y pueden almacenar más datos por unidad de volumen que un SSD. Considerando el mismo factor de forma, necesitaríamos cinco eSSD de 1,6 TB para sustituir tan solo dos HDD de 4 TD, y como las organizaciones a menudo cuentan con un espacio limitado para el centro de datos, la densidad de almacenamiento aumentada convierte a los HDD en un argumento convincente.

Por su parte, los SSD no tienen piezas móviles mecánicas, desprenden menos calor y consumen menos energía que su equivalente HDD. En una situación de empresa, esto puede suponer una nítida ventaja cuando las IOPS por vatio son una prioridad, ya que redunda en menores costes energéticos tanto de lectura como de escritura de datos, así como en un centro de datos con menos calor.

La vida útil del producto
A diferencia de los platos de disco magnéticos, las células flash NAND tienen una esperanza de vida finita, y el proceso de borrado/escritura erosiona esa duración a lo largo del tiempo. La esperanza de vida normal de un SSD depende del tipo de flash NAND que se use. Normalmente, la vida útil de las células de memoria para células multinivel (MLC) usadas en SSD de consumo es de 10.000 ciclos, y las células de una sola capa (SLC) que se usan en los eSSD son de 100.000 ciclos.

¿Qué deberíamos escoger?
Se deben analizar con cuidado las necesidades del tipo de aplicación antes de optar por la solución de almacenamiento más apropiada.

Una carga de trabajo en un entorno de empresa puede ser superior e implicar altos volúmenes de datos, lo que convierte al modelo de almacenamiento estratificado en una opción atractiva.

El almacenamiento estratificado usa una variedad de diferentes tecnologías de almacenamiento de HDD y SSD y la ubicación en la que se almacenan los datos se gestiona de modo que la velocidad a la que se leen los datos a partir del dispositivo de lectura se debe equilibrar con el coste de inversión.

Los algoritmos automatizados seleccionan la forma más eficaz de almacenamiento en función de los requisitos de coste, rendimiento, disponibilidad, protección y velocidad de recuperación. Una arquitectura de almacenamiento estratificado utilizará beneficios clave de los eSSD y HDD para facilitar la solución de almacenamiento adecuada según la frecuencia y la rapidez con la que se necesite acceder a los datos.

Las velocidades de acceso van escaladas, empezando por las mayores en la parte superior de la pirámide y bajando hacia otras menores en la parte inferior. El estrato más bajo acoge los datos offline y en proceso requeridos para copias de seguridad y de conformidad. Estos datos se suelen almacenar en unidades de disco duro de 7.200 RPM. Los estratos superiores irían almacenando datos críticos para el negocio y online con HDD de 10.000 RPM más rápidos hasta llegar a la cúspide de la pirámide. En la cúspide se encuentran los eSSD con sus velocidades de acceso superrápidas, y estos se usan para guardar los datos más críticos que necesitan descargarse con frecuencia.

Con la combinación de la capacidad de lectura de acceso aleatorio rápida del SSD y la alta capacidad de los HDD, las organizaciones pueden optimizar con facilidad el manejo de los datos críticos para su negocio y de archivos de medios grandes. Los HDD facilitan la base con almacenamiento de datos de alta capacidad y los SSD se sitúan en la parte superior para aportar un acceso rápido a los datos críticos.

Los sistemas de almacenaje estratificado se han concebido para minimizar el consumo de energía distribuyendo los datos en la sección o capa de almacenamiento más adecuada. Garantizando que los medios más aptos se usan para almacenar y recuperar datos, quedan minimizados el consumo de energía y la disipación del calor, fenómenos ambos fundamentales para el almacenaje de empresa y centros de datos.

Mejor estrateficar
Las arquitecturas de almacenamiento estratificado facilitan flexibilidad y utilizan tanto los HDD como los eSSD tradicionales. Los eSSD se usan para garantizar que los datos a los que se accede con frecuencia aparezcan con rapidez a la vez que se minimiza el consumo de energía. Los HDD de alta capacidad, que se pueden apagar cuando no se utilizan, almacenan grandes cantidades de datos a los que se debe acceder con menos frecuencia.

Alojando los datos según las necesidades de acceso, las empresas pueden gestionar una solución de almacenamiento estratificado efectiva y eficiente para todas sus necesidades de almacenamiento de datos.

Los SSD no se deberían ver como las unidades que van a acabar con los HDD, sino más bien como una tecnología complementaria que realza la infraestructura de almacenamiento existente. A medida que los precios de las NAND sean más competitivos, el potencial de aplicación se irá ampliando. Dadas las capacidades tecnológicas, los HDD y SSD van a seguir coexistiendo en el mercado de almacenamiento de datos durante los próximos años.

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Cristina López

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