INFORME Desbloqueo de la potencia de la tecnología

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Desbloqueo de la potencia de la tecnología flash con VNX
de última generación habilitado para MCx
Patrocinado por: EMC
Laura DuBois
Agosto de 2013
RESUMEN
El crecimiento continuo de datos, junto con una nueva generación de CPU de múltiples
núcleos, han generado nuevas exigencias en los sistemas de almacenamiento para
manejar una cantidad de cargas de trabajo sin precedentes. Las unidades de disco
duro (HDD) se han vuelto aún más densas y pueden manejar mayor capacidad. Sin
embargo, la velocidad de rotación de los HDD mecánicos no ha mejorado más allá de
las 15.000 r/min desde 2001 y, probablemente, no aumente, lo que creará un atasco en
el rendimiento de los ordenadores. Dado que las organizaciones están migrando a
centros de datos virtualizados completamente (al 100 %), los sistemas de
almacenamiento que elijan deben poder manejar cientos o, incluso, miles de máquinas
virtuales (VM) y cargas de trabajo combinadas, además de respaldar la actividad de la
empresa no solo en el presente, sino también en el futuro.
Los medios flash prometen reducir la brecha de rendimiento computacional y el
almacenamiento, además de permitir que el almacenamiento deje de ser el atasco de E/S
dentro de los entornos de TI. El cambio tectónico en el rendimiento de E/S de
almacenamiento es posible con la tecnología flash; no obstante, se requiere la potencia
de procesamiento de las CPU de múltiples núcleos. Los desarrolladores de sistemas de
almacenamiento deben rediseñar sus sistemas para aprovechar la potencia de los
medios flash y utilizar completamente los procesadores de múltiples núcleos. Los
proveedores como EMC están liderando este frente, ya que permiten que sus clientes
disfruten de las ventajas completas de rendimiento que se pueden conseguir con flash.
Algunas soluciones como los sistemas VNX con MCx (optimización para múltiples
núcleos) de última generación incorporan software habilitado para múltiples núcleos y
hardware optimizado para proporcionar más rendimiento que nunca hasta ahora. MCx es
un nuevo software de VNX que distribuye uniformemente todos los servicios de datos de
VNX en todos los núcleos de un sistema. MCx garantiza que los procesos de gestión de
caché y de gestión de RAID de back-end aprovechen completamente las CPU de
múltiples núcleos. Asimismo, permite que el software de procesamiento de caché y de
back-end escale de manera lineal para lograr un rendimiento de precios óptimo.
¿Por qué las empresas deben considerar la migración de HDD a medios de mejor
rendimiento y adoptar la tecnología MCx para gestionar la mayor intensidad de E/S?
 Más rendimiento. Intrínsecamente, los discos SSD pueden lograr una velocidad de
datos aleatorios de varios gigabytes por segundo y una proporción muy alta de
IOPS. Por ejemplo, un solo disco SSD puede proporcionar más de 10.000 IOPS
(una mejora de entre 40 y 200 veces con respecto al rendimiento de 50 a 250 IOPS
que ofrecen los HDD). MCx aumenta considerablemente la capacidad de respuesta
de las aplicaciones importantes en cuanto al rendimiento y ofrece una capacidad
hasta cuatro veces mejor, medida en cantidad de VM, en cantidad de transacciones
y en IOPS de archivos agregados.
 Más eficiencia. En la investigación llevada a cabo por IDC se descubrió que, de
media, las organizaciones que aprovecharon el equilibrio correcto de SSD y HDD
pudieron reducir en hasta un 66 % la cantidad total de unidades y, al mismo
tiempo, realizar más transacciones (IOPS) que un entorno configurado de manera
similar con medios de almacenamiento basados en HDD tradicionales. Esto se
traduce en ahorro de espacio y en costes más bajos de las instalaciones. MCx,
junto con las funciones de eficiencia de VNX, como FAST (Fully Automated
Storage Tiering) y la deduplicación de bloques fijos, reduce la necesidad del
sobreaprovisionamiento de plataformas y disminuye los costes, ya que se
consigue la eficiencia de una plataforma optimizada.
 Nuevas métricas. La medición histórica de dólar por gigabyte (USD/GB) es un
factor decisivo en muchas ventas de sistemas; sin embargo, IDC cree que las
métricas de dólares por rendimiento, como el dólar por IOP (USD/IOP) y el dólar
por carga de trabajo (USD/carga de trabajo), son más apropiadas, especialmente,
para entornos con necesidades especiales de rendimiento y en situaciones en las
que las empresas necesitan vincular los ingresos a aplicaciones específicas.
CONTENIDO DE ESTE INFORME
En este informe, IDC analiza la evolución de los controladores de almacenamiento,
desde controladores de HDD tradicionales hasta controladores de «cabinas híbridas»
(es decir, cabinas de almacenamiento tradicionales que pueden alojar discos flash)
capaces de optimizar los medios flash y las CPU de múltiples núcleos. EMC representa
un excelente caso práctico, dado que ha estado a la vanguardia de esta evolución:
 EMC se encuentra entre las empresas líderes del mercado en innovación de flash
y fue una de las primeras en adoptar las tecnologías flash.
 EMC fue uno de los primeros proveedores en ofrecer opciones de discos flash
totalmente revisados y fiables para los sistemas de almacenamiento,
específicamente, con FAST, a fin de ayudar a las organizaciones a optimizar la
capacidad, el rendimiento y sus inversiones en almacenamiento en general.
 EMC notó que los proveedores de almacenamiento trataban de actualizar el
hardware interno con la esperanza de aliviar la saturación de rendimiento y los
problemas de saturación con discos SSD y advirtió que no era el enfoque correcto.
El factor restrictivo no era el hardware, sino que ni la arquitectura de controladores
de almacenamiento ni el software contaban con el diseño óptimo para aprovechar
los discos flash y los nuevos procesadores de múltiples núcleos.
 EMC ha rediseñado el núcleo del entorno operativo VNX y lo ha reemplazado por
MCx para desbloquear toda la potencia de flash y de las CPU de múltiples núcleos.
INTRODUCCIÓN Y SITUACIÓN DEL MERCADO
En el mercado actual, las organizaciones exigen un rendimiento de almacenamiento
superior para los conjuntos de datos activos a fin de acelerar las aplicaciones
existentes y proporcionar una base para sus aplicaciones de plataformas de la tercera
generación (por ejemplo, datos de redes sociales, de dispositivos móviles, de nube y
big data). Los discos duros tradicionales han proporcionado suficiente rendimiento y
capacidad de almacenamiento hasta el momento; sin embargo, los discos flash los han
superado, ya que constituyen una solución económica para conseguir un rendimiento
del almacenamiento superior cuando se considera el factor USD/IOP.
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Las exigencias de mayor rendimiento y el ahorro que conlleva la tecnología flash están
impulsando el crecimiento de los discos flash, mientras que IDC pronostica que el
segmento de actividad intensiva de E/S (SSD y flash) es el que más rápido crecerá en
capacidad, a un CARG del 74,3 % hasta 2017. La exigencia de rendimiento con flash
del mercado, tal como estipulan las predicciones de IDC en el segmento de actividad
intensiva de E/S, comenzará a saturar las arquitecturas de almacenamiento diseñadas
para discos HDD optimizados para rendimiento y capacidad.
La necesidad del cambio
La velocidad de rotación del disco HDD ha alcanzado un máximo de 15.000 r/min, se
mantiene constante y no se prevé que aumente, debido a las limitaciones físicas propias
de los medios mecánicos. VNX aportó fácilmente mejoras de rendimiento con respecto a
las cabinas existentes, no solo gracias al aumento en las cantidades de ejes de HDD y
las mejoras simultáneas en la velocidad de reloj de las CPU de Intel, sino también gracias
a la estrategia de FLASH 1st que usaba discos flash para la lectura/escritura dinámica de
la caché y para FAST. Con FAST en VNX, las ganancias potenciales de IOPS podrían
ser órdenes de magnitud mayores (de cientos de miles a millones).
Sin embargo, la velocidad de reloj de las CPU de Intel no ha aumentado al mismo
ritmo. Los análisis de las velocidades de reloj de la CPU Intel Xeon publicados de 2007
a 2013 revelaron un aumento de solo el 6,9 % en la velocidad máxima, que alcanzó su
punto máximo en 2012 (consulte la figura 1).
FIGURA 1
Velocidad de la CPU de Intel, de 2007 a 2013
Fuente: Intel, 2013
Dado que las mejoras en la velocidad de reloj de las CPU han ido disminuyendo, Intel
ha pasado de tener un enfoque sobre velocidades de reloj cada vez más rápidas a
ofrecer procesadores con más núcleos en el mismo chip. Tras pruebas exhaustivas,
EMC concluyó que, para desarrollar un sistema VNX capaz de ofrecer un millón de
IOPS, la arquitectura de VNX tenía que evolucionar más allá de las barreras que
imponía la velocidad de reloj de la CPU y distribuir cargas de trabajo en las CPU y en
los núcleos de la CPU; por consiguiente, surgió el sistema VNX de última generación
con MCx.
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MCx: VNX se centra en la optimización para
múltiples núcleos
Un enfoque híbrido es un buen primer paso para utilizar la potencia de los discos SDD.
Sin embargo, un sistema de almacenamiento tradicional puede añadir solamente una
pequeña cantidad de discos SSD antes de que los medios de alto rendimiento saturen
los controladores de almacenamiento internos y el back-end de E/S. La saturación
temprana del sistema de almacenamiento da como resultado una configuración que no
escala o que conduce a la compra excesiva de rendimiento mediante discos SSD que
no pueden usarse completamente; esto lleva al aumento de los costes por IOP y por
carga de trabajo.
Para utilizar la potencia de la tecnología flash en su totalidad, el software del sistema de
almacenamiento debe poder usar más de una CPU o de un núcleo de CPU para un
servicio determinado. La transición de una arquitectura estática, que estaba vinculada a
la velocidad de reloj de la CPU, a una utilización de núcleos dinámica mediante la
distribución uniforme del trabajo entre las CPU y los núcleos requiere un cambio
fundamental en el núcleo del entorno operativo de VNX (consulte la figura 2). La
magnitud de este cambio es sinónimo de un cambio en el kernel del sistema operativo,
lo cual es complejo y afecta a todos los servicios que funcionan en el sistema.
FIGURA 2
Utilización de CPU de múltiples núcleos de VNX
Fuente: EMC, 2013
Uno de los motivos principales por los cuales las organizaciones compran sistemas
EMC VNX es su larga trayectoria de fiabilidad y años de prueba. Por lo tanto, los
cambios en el núcleo del sistema no deben tomarse a la ligera. Por eso, EMC invirtió
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años en el desarrollo y la realización de pruebas con el fin de implementar una
distribución de múltiples núcleos de estos servicios de datos de núcleo (MCx).
Resultados de rendimiento
VNX con MCx de última generación significa que EMC puede ofrecer una serie de
rango medio con el rendimiento de una cabina completamente flash y la eficiencia de la
organización en niveles:
 La escalabilidad modular de los modelos de VNX puede afrontar la adopción
creciente de infraestructuras virtualizadas y entornos de computación en nube por
parte de los clientes.
 El rediseño de la gama VNX permite aprovechar mejor la baja latencia de flash y
prestar servicios de datos altamente optimizados.
 Este rediseño también permite una gestión de capacidad más eficiente con
almacenamiento de SSD y HDD en niveles para obtener una experiencia del
cliente superior.
La mejora del rendimiento del nuevo sistema VNX en comparación con la generación
anterior de VNX demuestra las ventajas del diseño optimizado para múltiples núcleos:
aumento del 400 % en el rendimiento máximo de almacenamiento de IOPS y mejora
del 70 % en los tiempos de respuesta (consulte la figura 3).
FIGURA 3
Comparación de rendimiento de VNX
Fuente: EMC, 2013
EMC diseñó MCx específicamente para aprovechar las CPU de múltiples núcleos, lo
que permite que los sistemas VNX de última generación aporten ventajas superiores
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de retorno de la inversión (ROI). En el ejemplo que se muestra (consulte la Figura 4),
una cabina que no está optimizada para el procesamiento de múltiples núcleos y no
tiene las funciones de eficiencia de VNX con almacenamiento automático en niveles
requiere 3 veces más espacio físico y 4 veces mayor cantidad de unidades para
lograr la misma capacidad útil.
FIGURA 4
Comparación de la configuración de VNX con MCx
Fuente: EMC, 2013
En general, es previsible que VNX con MCx de última generación ofrezca un
rendimiento significativamente mayor que los sistemas VNX anteriores cuando esté
configurado para capacidad y costes similares. Según los parámetros de referencia
de rendimiento de EMC, se demostró que un sistema completamente configurado
ofrece más de un millón de IOPS y admite hasta 8.000 servidores virtuales. Este
nivel de flexibilidad de rendimiento/capacidad/coste, combinado con una
escalabilidad formidable, hace que la nueva serie VNX sea digna de consideración
por parte de las empresas de todas los tamaños y de todos los sectores.
PERSPECTIV AS P AR A EL FUTURO
La optimización de VNX para desbloquear el rendimiento de flash y ofrecer la
plataforma para la futura expansión tecnológica era fundamental para EMC. La
capacidad de VNX con MCx de distribuir uniformemente las cargas de trabajo de
servicios internos en las CPU y los núcleos con controladores de almacenamiento
permite acceder a ciclos de procesamiento previamente anclados para los servicios
que requieren una potencia mayor que la que ofrece una sola CPU. Con la
posibilidad de acceder a más ciclos computacionales dentro de VNX, es posible que
las organizaciones de TI tengan la capacidad necesaria para ejecutar más
aplicaciones directamente en el propio VNX en el futuro.
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IDC está observando tendencias en las que las organizaciones de TI quieren acercar
más el almacenamiento y la computación dentro de los centros de datos
empresariales. VNX con MCx de última generación de EMC debería constituir la
plataforma para la futura convergencia de la computación y el almacenamiento.
DES AFÍOS Y OPORTUNIDADES P AR A EMC
Uno de los retos más grandes para EMC será demostrar a las organizaciones cómo
MCx puede ofrecer las ganancias de rendimiento prometidas y, al mismo tiempo, la
estabilidad del sistema a la que las organizaciones se han acostumbrado con el
sistema VNX original.
Un cambio tan importante en el núcleo de la arquitectura puede ser preocupante para
algunas organizaciones. No obstante, este nivel de cambios planificados y
controlados es inevitable, dado que las evoluciones de la arquitectura son necesarias
para explotar la totalidad de las tecnologías nuevas relacionadas con el rendimiento,
como los discos flash y los procesadores de múltiples núcleos. Esto crea una
oportunidad única para los clientes de VNX que necesitan más rendimiento para
admitir infraestructuras de TI en expansión con grandes cantidades de datos, más
máquinas virtuales y aplicaciones exigentes.
IDC cree que EMC está en una posición sólida para convencer a las organizaciones
de la necesidad de rediseñar el núcleo del software de VNX y realizar la transición a
MCx, debido a los resultados significativos de mayor rendimiento.
CONCLUSIÓN Y GUÍ A ES ENCI AL
Existen beneficios definitivos y valiosos al elegir una solución de almacenamiento
que ofrezca ventajas estratégicas y revolucionarias a largo plazo en comparación con
una solución que ofrezca diferencias tácticas o evolutivas a más corto plazo.
Al evaluar una solución de almacenamiento que sea compatible con flash, las
organizaciones deben preguntarse lo siguiente:
 ¿La plataforma puede darme el rendimiento que necesito hoy y, además,
satisfacer mis necesidades en los próximos cinco años?
 ¿El sistema me permite usar flash de alto rendimiento para los datos importantes
del negocio y optimizar la relación USD/GB cuando el rendimiento no es un
requisito?
 ¿El proveedor tiene un registro de seguimiento para revisar e introducir nuevas
tecnologías de manera satisfactoria?
 ¿Cuánta capacidad de flash o SSD se puede añadir al sistema actual antes de
que el rendimiento de los controladores de almacenamiento se sature o los
resultados comiencen a mostrar un rendimiento decreciente?
Flash es la tecnología que promete reducir la brecha creciente de rendimiento entre
el almacenamiento y la computación. EMC tiene una historia de liderazgo en el
mercado con visión estratégica y un pasado exitoso en la presentación de nuevas
tecnologías, y ha demostrado con MCx la necesidad de tomar las medidas
necesarias para optimizar los sistemas de almacenamiento para flash y las CPU de
múltiples núcleos, incluso si esto significa rediseñar el núcleo del sistema. Las
funcionalidades y los beneficios clave de MCx son muy convincentes:
 Es compatible con el escalado del rendimiento y la capacidad sin contrapartidas.
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 Ofrece una utilización más eficiente de todas las CPU y los núcleos con
procesadores de almacenamiento de VNX disponibles.
 Proporciona la arquitectura de software y la plataforma para incorporar
tecnologías emergentes y futuras relacionadas con el almacenamiento.
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