FlashLink: el secreto del almacenamiento All-Flash de alto rendimiento de Huawei

En la era de la economía digital, los datos están creciendo de forma exponencial, transformando nuestra comprensión de los mismos. Los datos solían estar al servicio de las operaciones empresariales, pero ahora se han convertido en una de las fuerzas de cambio que facilitan la transformación digital de las empresas.

A medida que los centros de datos de las empresas gestionan un número mayor de negocios, los datos se utilizan y se movilizan cada vez con mayor frecuencia, lo que obliga a las compañías a encontrar sistemas que proporcionen una menor latencia y niveles de servicio más altos.

Según una encuesta realizada entre cientos de usuarios de sistemas, alrededor del 87% de los problemas de rendimiento de producen en la interacción entre el subsistema de almacenamiento y la base de datos. Es decir, la latencia y el tráfico de acceso concurrente del subsistema de almacenamiento determinan los del sistema. Así, la alta latencia y el poco tráfico concurrente de un subsistema de almacenamiento, se convierte en un cuello de botella que afecta al rendimiento de todo el sistema, lo cual es una realidad exasperante para muchas empresas. Puedes consultar información más detallada en este enlace.

Echemos un vistazo a la historia de los requisitos de latencia de los sistemas de almacenamiento necesarios para la expansión del negocio. En la era de los discos duros, las aplicaciones de backup empresarial y de disco web, se requería una latencia de almacenamiento relativamente baja, y 10 ms podían servir a los usuarios a hacer frente fácilmente a las demandas de las aplicaciones.

En la actualidad, la mayoría de los escritorios virtuales exigen una latencia de 5 ms, y con la aparición de las tecnologías de cloud y virtualización, los puestos de trabajo virtualizados se han convertido en una tendencia habitual en las grandes empresas. El Big Data ha transformado los modelos de negocio, y el incremento del volumen de datos ya tiene un gran impacto en las aplicaciones CRM y ERP de las compañías. Para garantizar la calidad del servicio que prestan, alcanzar una latencia de 0,5 ms se ha convertido en el gran objetivo de las empresas.

La latencia de 0,5 ms es un valor pronosticado con el que se puede operar bajo condiciones de carga de trabajo reales. No es valor teórico producido en un entorno de pruebas controlado, ni un valor producido cuando los sistemas no tienen cargas de trabajo. Los sistemas de almacenamiento deben mantener una latencia predecible de 0,5 ms incluso durante los picos de demanda, para proporcionar a los usuarios una experiencia consistente.

Tecnología FlashLink innovadora

Tras acumular experiencia técnica de forma continua durante los últimos 20 años, Huawei lanzó en 2016 el OceanStor Dorado V3, un sistema de almacenamiento all-flash, que aún hoy en día, ofrece un rendimiento líder en su sector, gracias la innovadora tecnología FlashLink. En este alto rendimiento intervienen tres aspectos: el chip, la arquitectura y el sistema operativo. Si lo deseas, en este enlace podrás consultar información técnica sobre los equipos Huawei OceaStor Dorado V3.

OceanStor Dorado V3 incorpora tres chips inteligentes para lograr una aceleración de servicio end-to-end, proporcionando un 45% más de rendimiento con respecto a los sistemas de almacenamiento SAS all-flash. Huawei es un proveedor de telecomunicaciones innovador, que siempre apuesta por las últimas tendencias en tecnología de arquitectura de sistemas, e incluso desarrolla tecnologías propias. Por ejemplo, OceanStor Dorado V3 es uno de los primeros sistemas de almacenamiento all-flash en utilizar NVMe.

Además, OceanStor Dorado V3 adopta un nuevo diseño optimizado para SSD. Su tecnología de control de disco permite que los controladores de almacenamiento detecten la disposición de los datos en las SSD en tiempo real, sincronizando los datos entre ambas partes. Esto permite reducir las pérdidas de rendimiento causadas por garbage collection y garantiza una respuesta rápida a las E/S de lectura y escritura de datos.

Aunque estos son sólo algunos de los aspectos más destacados del catálogo de productos OceanStor Dorado V3, tomados en su conjunto permiten mantener una latencia predecible de 0,5 ms, incluso bajo intensas cargas de trabajo. El secreto de este avance es FlashLink, que ayuda a OceanStor Dorado a triplicar su rendimiento con respecto al almacenamiento tradicional.

Las principales características de la tecnología FlashLink.

La innovadora tecnología de su controlador de disco garantiza un alto rendimiento predecible

Las celdas de almacenamiento flash de una unidad SSD sólo se pueden volver a escribir después de haber sido borradas. Generalmente, la unidad básica de escritura de una unidad SSD es una página de 16 KB, y la unidad básica de borrado es un bloque de 8 MB. Para evitar borrar páginas válidas, las páginas válidas de un bloque deben migrarse a otro espacio de almacenamiento. Así el espacio que dejan estas páginas válidas se convierte en espacio no válido que puede ser eliminado en un momento dado. El proceso de migración de estas páginas válidas se conoce como garbage collection.

Garbage collection mejora la reutilización del espacio de una unidad SSD, pero con cada migración empeora el rendimiento del sistema de almacenamiento. Las grandes cantidades de datos migrados y períodos cada vez más cortos entre cada página que se escribe en el disco SSD, hasta que la página se invalida, provocan un impacto mayor en el rendimiento del sistema.

Para asegurarse de que se maximiza el rendimiento de las unidades SSD y los sistemas de almacenamiento flash, las empresas deben controlar eficazmente los procesos de garbage collection. Impulsado por SSDs propietarias y el sistema operativo flash OceanStor OS, OceanStor Dorado de Huawei adopta una innovadora tecnología de controladores de disco que evita bajadas de rendimiento causadas por garbage collection.

Al optimizar los algoritmos internos de su software, OceanStor Dorado permite a los controladores de almacenamiento detectar la disposición de los datos en las unidades SSD en tiempo real y realizar los ajustes necesarios. Esto ayuda a prevenir la migración de datos después de haber sido escritos en las unidades SSD y en garbage collection, lo que garantiza un alto rendimiento predecible para los sistemas de almacenamiento flash. En esta dirección puedes encontrar más información y casos reales de clientes que usan esta tecnología.

La escritura de grandes bloques secuenciales reducen la frecuencia de garbage collection

Tomemos como ejemplo el uso compartido de viajes en tiempo real. Estos servicios permiten que varios usuarios con rutas similares compartan un viaje, lo que les permite ahorrar en la tarifa de cada usuario y reducir el consumo total de energía.
Utilizando esta analogía, los controladores de OceanStor Dorado V3 detectan la distribución de datos en las unidades SSD en tiempo real y agregan bloques de datos para ser escritos en las unidades SSD, en la caché del controlador. Se unifica el formato de los bloques de datos y posteriormente, se incorporan a un bloque de datos más grande que se escribe en las unidades SSD justo a tiempo para mejorar el rendimiento general del sistema. Entre los beneficios de este sistema, destacan los siguientes:

• La tecnología de escritura secuencial de bloques grandes controla la frecuencia con la que aleatoriamente se escriben bloques pequeños (E/S) en las unidades SSD, lo que permite aprovechar al máximo el ancho de banda del back-end SAS.
• La penalización en la escritura RAID (lecturas y escrituras adicionales requeridas durante la verificación) ha sido, durante mucho tiempo, uno de los factores que han obstaculizado el rendimiento de un sistema de almacenamiento que utiliza protección RAID. OceanStor Dorado V3 escribe datos en las unidades SSD únicamente después de la agregación de datos, lo que reduce eficazmente el número de escrituras de disco y el número de solicitudes adicionales de lectura y escritura necesarias para su verificación. Esta característica garantiza un rendimiento predecible del sistema cuando se utilizan RAID 5, RAID 6 y RAID-TP. Incluso en un escenario tan improbable como el de tres discos fallando de forma simultánea, RAID-TP, una tecnología única de OceanStor Dorado V3, puede asegurar que los servicios no se vean afectados.
• OceanStor Dorado tiene soporte global para garbage collection. Monitoriza la carga de trabajo del sistema en tiempo real y controla la frecuencia de garbage collection en los discos, mitigando su impacto en el rendimiento del sistema.

Tecnología de escritura de grandes bloques secuenciales.

La partición de metadatos independiente controla la frecuencia de garbage collection

En un sistema de almacenamiento, la frecuencia de actualización de los datos del usuario, difiere de la de actualización de los metadatos, ya que estos se actualizan con mayor frecuencia. En los escenarios en los que los metadatos y los datos de usuario se escriben en la misma partición de disco, se requieren más procesos de garbage collection que en los escenarios que sólo contienen datos de usuario.

Esto se debe a que cuando las páginas de metadatos ya no son válidas, las páginas de los datos del usuario en cambio, pueden seguir siéndolo. Por lo tanto, es necesario migrar una gran cantidad de datos de usuario durante los procesos de garbage collection, lo que se traduce en una mayor duración de los procesos de escritura en el disco, que se vuelven excesivamente grandes, así como en una vida útil más corta y un menor rendimiento de la unidad SSD.

OceanStor Dorado V3 All-Flash Storage utiliza particiones de metadatos independientes, escribiendo habitualmente los metadatos actualizados en una partición, actualizándolos con una frecuencia menor en otra partición del sistema de almacenamiento y en las unidades SSD.

Esto reduce la migración de bloques de datos del usuario al actualizar los metadatos, reduciendo el impacto de la garbage collection en el rendimiento del sistema. En otras palabras, la tecnología de partición de metadatos independiente controla el número de procesos garbage collection, asegurando un alto rendimiento predecible del sistema de almacenamiento.

Particionado independiente de metadatos.

Priorizando las E/S de lectura y escritura de datos

Las grandes empresas financieras, como los grandes bancos, a menudo tienen mostradores especiales para atender a sus clientes VIP, que los separan de los clientes normales. Del mismo modo, cuando los mostradores VIP están ocupados, los clientes VIP tienen la posibilidad de saltarse la cola de los mostradores comunes. Este tipo de modelo asegura que los clientes VIP siempre disfruten de los servicios más efectivos a una velocidad más rápida que los clientes normales.

Este tipo de modelo es el que adopta OceanStor Dorado, que introduce un mecanismo de programación de prioridades de E/S para asegurar una latencia previsible baja en las solicitudes de servicio. OceanStor Dorado prioriza las solicitudes de lectura/escritura de datos con recursos de TI, incluyendo CPUs, memorias y tráfico concurrente de acceso a disco en sistemas de almacenamiento. Otras peticiones como la reconstrucción de datos, la limpieza de caché asíncrona y las peticiones de sistema en segundo plano deberían comprometerse en el caso de que haya una contención de recursos.

El ajuste de prioridades del OceanStor Dorado se realiza de forma síncrona en el controlador de almacenamiento y en la unidad SSD para asegurar que las peticiones de lectura/escritura de datos disfrutan de la máxima prioridad en todo momento.

Otros tipos de solicitudes de E/S de datos se suspenden cuando llega la solicitud de lectura/escritura, y se reanudan una vez finalizada la operación de lectura/escritura, lo que garantiza una latencia de respuesta óptima de los datos de lectura y escritura en el sistema de almacenamiento.

Ajuste prioritario de E/S.

Rendimiento Superior x3 en almacenamiento All Flash

En la era de la transformación digital, la sustitución del almacenamiento tradicional por el flash inaugura una nueva etapa.
Para la industria financiera, especialmente en el campo de los valores, basada en transacciones frecuentes en tiempo real, el tiempo es dinero. Tomemos como ejemplo a Hundsun en China. Antes de cooperar con Huawei, su arquitectura de TI tradicional sólo soportaba 60.000 transacciones por segundo (TPS) en los picos de demanda, una cantidad que se encontraba lejos de los 100.000 TPS deseados. OceanStor Dorado V3 puede ayudar a Hundsun a procesar 150.000 transacciones por segundo, y puede escalar para dar respuesta a una expansión futura de su negocio.

En la industria manufacturera, las capacidades de procesamiento por lotes de los centros de datos constituyen la base del ERP para el análisis del negocio. Por ejemplo, BYD, el mayor fabricante de vehículos eléctricos de China, necesitaba al menos 3,5 horas al día para procesar por lotes sus solicitudes de negocio. Cuando el volumen de negocio era grande, el sistema invertía demasiado tiempo procesando estas solicitudes, lo que causaba una gran presión sobre los responsables de la toma de decisiones, en relación con el servicio que había que proporcionar al día siguiente. Sin embargo, con el OceanStor Dorado V3 de Huawei, el sistema de procesamiento por lotes ha visto reducirse su duración a sólo 1 hora y 12 minutos, reservando tiempo suficiente para la toma de decisiones.

En la industria médica, el sistema de información hospitalaria (HIS) es el núcleo de la gestión de los servicios hospitalarios. Conecta múltiples procesos, tales como registro, diagnóstico, tratamiento, cobro y expedición de recetas. Tomemos como ejemplo un hospital universitario muy conocido en China. En su arquitectura tradicional de TI, cada paciente invertía una media de 3 segundos para registrarse y debía esperar de tres a seis colas durante el diagnóstico que le tomaban, al menos, una hora. Después de utilizar Huawei OceanStor Dorado, el tiempo de registro de cada paciente es de sólo 0,5 segundos, lo que mejora la eficacia del diagnóstico y la relación médico-paciente.

El leasing de almacenamiento es uno de los principales servicios que ofrecen las compañías telefónicas y los proveedores de Internet (ISP). Tomemos como ejemplo ACESI Group, el ISP más grande del este de Francia. La velocidad de despliegue de máquinas virtuales es una de las principales preocupaciones de los ISP, ya que está relacionada con el desarrollo de nuevos negocios. Hasta hace poco, se necesitaban 30 minutos para desplegar 100 máquinas virtuales utilizando un almacenamiento tradicional, lo que imposibilitaba un desarrollo rápido de sus servicios. Con OceanStor Dorado V3, se acortó el tiempo de despliegue de 100 máquinas virtuales a sólo 10 minutos.

Gracias a Huawei, ACESI desarrolló nuevos servicios de leasing nivel platino, basados en el almacenamiento all flash de alto rendimiento de OceanStor Dorado, mejorando así la competitividad global de de la compañía. Esto ha conseguido que ACESI se mantenga por delante de sus competidores en su industria.

En el futuro, el almacenamiento flash OceanStor Dorado V3 de Huawei beneficiará a más clientes. Si deseas más información sobre sus posibilidades y ventajas, no dejes de visitar este enlace.