Por Kimberly Robinson, Ingeniera de Rendimiento, LSI Corporation
Con la llegada de la tecnología de disco de estado sólido, la reducción de los costos de la memoria volátil de alta velocidad, el bajo costo de SATA y la confiabilidad de SAS, la organización e integración óptimas de las nuevas tecnologías de almacenamiento se ha vuelto más difícil. Existen oportunidades para colocar los datos "calientes" a los que se accede con frecuencia en medios más rápidos y de latencia más baja, mientras se dejan los datos a los que se accede con poca frecuencia en medios de mayor latencia y menor costo.
Con todas estas opciones disponibles para los profesionales de almacenamiento de TI, existe una gran oportunidad para utilizar de manera innovadora las métricas de costo, rendimiento y capacidad para determinar la ubicación ideal para los datos de los usuarios. Este artículo analizará cómo el almacenamiento en niveles puede mejorar significativamente el rendimiento y la confiabilidad en entornos de almacenamiento mixtos, complementando y mejorando la memoria caché del sistema operativo del host y optimizando los costos.
Los servidores actuales brindan muchas funciones diferentes y, aunque podemos hacer generalizaciones, cada aplicación produce su propia característica única de carga de trabajo. Además, las necesidades de rendimiento dependen de la carga actual y de los requisitos de QOS. Si bien los entornos de almacenamiento tienen más opciones que nunca, lo que permite una mejor personalización, al mismo tiempo agregan más complejidad y dificultan la planificación de la capacidad de rendimiento del almacenamiento. La planificación de la capacidad de rendimiento requiere el conocimiento de las características de E/S de la aplicación, los requisitos de crecimiento de la capacidad y el rendimiento, las características de rendimiento del disco y el almacenamiento, las necesidades de protección de datos y el presupuesto de la empresa.
Más opciones = más control
Los controladores de almacenamiento modernos tienen una gran cantidad de opciones: tipos de RAID nuevos y compuestos, funciones premium, opciones de caché avanzadas y variantes de descarga de hardware que se adaptan a todos los presupuestos. Los procesadores integrados avanzados de la actualidad han hecho que los controladores de almacenamiento inteligentes sean aún más capaces, permitiéndoles ampliar sus capacidades y transformarse a medida que surgen nuevas tecnologías.
Las tecnologías de disco no son una excepción al auge de las nuevas opciones. Serial Attached SCSI (SAS) se diseñó para integrar tanto SATA como SAS, de modo que ambas interfaces se puedan combinar para crear un back-end de almacenamiento personalizado basado en las necesidades de rendimiento y costos individuales. La popularidad de SATA radica principalmente en su excelente costo por métrica de capacidad; sin embargo, desde el punto de vista del rendimiento, proporciona el rendimiento general más bajo. SAS proporciona un rendimiento significativamente mayor y una confiabilidad mejorada, pero a un costo mayor. Otra opción son las tecnologías de disco de estado sólido (SSD) que vienen en interfaces SATA y SAS. Los SSD proporcionan un rendimiento aleatorio asombrosamente mayor que los medios giratorios, pero a un precio más alto.
A la complejidad se suman los resultados de rendimiento para diferentes tipos de RAID. La optimización para su carga de trabajo requiere comprender sus características de E/S específicas y saber cómo asignarlas al tipo de RAID ideal en función de sus necesidades de disponibilidad.
Si nos enfocamos en RAID 10, puede ver claramente que algunos tipos de disco son más adecuados para diferentes aplicaciones, con SSD que cuestan en promedio alrededor de 6.5 veces más que las unidades SAS de 15K RPM y 6 Gb. Sin embargo, no todas las aplicaciones proporcionan un aumento de 6.5 veces en el rendimiento real del mundo real.
Es probable que todos los profesionales de TI se hayan preguntado en un momento u otro, "¿cuántos discos giratorios se necesitan para ofrecer el mismo rendimiento que un SSD de alto rendimiento?" Es un gran proceso de pensamiento, sin embargo, en el mundo real, es probable que solo se acceda a una parte de la capacidad de almacenamiento real en un momento dado. Las arquitecturas de caché se han diseñado con éxito basándose en esta suposición durante décadas. ¿Qué pasaría si pudiera construir su almacenamiento a partir de diferentes medios de almacenamiento con diferentes costos y características de rendimiento?
se esta volviendo muy dificil
Los proveedores de almacenamiento reconocen que con el predominio de arquitecturas de medios no uniformes, la organización en niveles ofrece lo mejor de todos los mundos. El almacenamiento en niveles es un concepto simple; coloque los datos utilizados con mayor frecuencia en los medios disponibles más rápidos, mientras deja los datos fríos en medios más lentos. La organización en niveles se diferencia del almacenamiento en caché en que la capacidad de todos los discos lógicos participantes se puede utilizar para el almacenamiento de datos de usuario. Si bien este no es un concepto nuevo, tradicionalmente no es parte de la inteligencia de almacenamiento, pero la tecnología disruptiva de SSD ha generado nuevas oportunidades.
Veamos un ejemplo de cómo el almacenamiento en niveles podría ayudar en un entorno de base de datos. La corporación ACME está diseñando un nuevo SQL Server y, en base a su experiencia anterior, conocen la siguiente información.
- 4 Terabytes de almacenamiento
- El 3 % está caliente (~ 125 GB) y se accede al 65 % del tiempo.
- Se accede al 6 % de manera intermitente (~250 GB) el 25 % del tiempo
- El resto de la suma son datos fríos a los que se accede el 10% del tiempo.
- Se accede a la base de datos en tamaños de 8 KB, con una relación de lectura y escritura de aproximadamente 2:1.
- Hay ocho ranuras disponibles para discos.
Una solución económica ideal que nos lleve a 4 TB sería crear un dispositivo lógico que proporcione la solución de rendimiento requerida para cada nivel de datos, tanto en términos de E/S por segundo como en tiempos de respuesta.
Consideremos las alternativas de discos homogéneos.
A continuación se muestra una comparación resumida de las tres opciones de infraestructura de almacenamiento. Claramente, la opción por niveles no solo proporciona un costo más bajo por transacción de base de datos, sino que produce más de seis veces más capacidad de IOP que una solución SATA solamente, y más de tres veces la solución SAS pura, con más capacidad que las otras propuestas.
Se pueden construir muchas soluciones en función del rendimiento, el costo, la capacidad o las limitaciones de bienes raíces. Este es solo un ejemplo que destaca claramente los beneficios de costos de una solución por niveles. Por supuesto, esto podría hacerse manualmente, suponiendo que ya sabe exactamente qué archivos se utilizarán mucho; tener la capacidad de separarlos físicamente en diferentes medios; y los datos activos no son transitorios ni dinámicos.
Pros y contras del almacenamiento en niveles
El almacenamiento en niveles ofrece lo mejor de todos los mundos. Al aprovechar múltiples tipos de medios, se pueden optimizar los costos y el rendimiento, y se puede ahorrar espacio en el servidor anterior. Considere esto: para lograr la misma cantidad de IOP de base de datos posibles en el ejemplo de organización en niveles, se necesitarían más de cincuenta unidades SATA, lo que aumentaría significativamente los requisitos de energía y espacio en rack. La estratificación inteligente puede permitir un entorno dinámico en el que los datos a los que se accede con frecuencia se colocan de forma continua y automática en los medios más rápidos. Incluso pueden existir posibilidades en las que los datos más críticos se pueden colocar en volúmenes de alta disponibilidad, o los datos a los que se accede desde sitios geográficamente distantes se pueden copiar en instalaciones de almacenamiento locales.
A pesar de los beneficios de la organización en niveles, existen algunos inconvenientes a tener en cuenta. Aunque el trabajo de identificar y almacenar correctamente los datos calientes se realiza automáticamente, un profesional del almacenamiento debe diseñar un subsistema de almacenamiento adecuado que cumpla con sus requisitos actuales y crecientes. Otra desventaja potencial es que bajo un modelo de niveles de almacenamiento, aunque el volumen lógico aparecería como un solo disco, el volumen puede dividirse en varios grupos de discos físicos. Mediante el uso de protección RAID de hardware, se puede reducir la posibilidad de pérdida de datos.
Estamos en la era de una tormenta perfecta de tecnología: las necesidades de capacidad de almacenamiento aumentan drásticamente, más opciones de disco que nunca, las demandas de mayor rendimiento de la creciente popularidad de las transacciones comerciales digitales, el aumento de la densidad de procesamiento y la necesidad de una mayor protección de nuestros más activo valioso, datos. La organización en niveles le permite aprovechar los costos de almacenamiento SATA de bajo costo, la seguridad y confiabilidad del SAS empresarial y el alto rendimiento de los SSD, todo en un solo paquete.
Kimberly Robinson trabaja como ingeniera de rendimiento para la división de almacenamiento Engenio de LSI Corporation . Lleva más de diez años trabajando en la optimización de soluciones de almacenamiento empresarial para importantes fabricantes de equipos originales (OEM).
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