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Ahorrando tiempo y dinero con el uso inteligente de
Flash en sistemas de almacenamiento de tiering
automatizado
Patrocinado por: EMC
Laura DuBois
Mayo, 2012
RESUMEN
En una economía en crecimiento lento, lograr el mejor ROI en cada una de las
inversiones en TI es la mayor prioridad en casi todas las empresas. En la
mayoría de los ambientes de TI, los presupuestos de almacenamiento son fijos o
se limitan a un porcentaje del gasto general de TI, mientras que los requisitos de
rendimiento y almacenamiento de datos continúan creciendo a un ritmo
insostenible. Por ejemplo, incluso siendo poco optimistas y suponiendo un
crecimiento anual del 60%, un centro de datos de 100 terabytes (TB) en 2012 se
convertirá en un centro de datos de 11 petabytes (PB) en 2022. Las empresas
esperan recibir la ayuda e innovación de los proveedores de almacenamiento.
El diseño de un ambiente de almacenamiento que permitiera la escalabilidad
tanto de la capacidad como del rendimiento era imposible. Tras los nuevos
descubrimientos acerca del ciclo de vida de los datos incluyendo el fenómeno
llamado “degradación de los datos”, los proveedores de almacenamiento, como
EMC, están abordando de frente estos nuevos problemas. Poniendo a
disposición nuevas generaciones de tecnologías de autotiering y optimización
que aprovechan flash/SSD (SSD: discos de estado sólido) como:
 Una capa de almacenamiento en caché que aloja los conjuntos de datos
más activos, pero más pequeños en volumen, en la memoria caché
secundaria.
 Un nivel de rendimiento en un ambiente virtualizado y agrupado
en múltiples niveles que atiende solamente a los conjuntos de datos de
intenso rendimiento
Al usar los SSD de una manera creativa, muy distinta de su uso tradicional, los
proveedores de almacenamiento esperan que sus soluciones sean física y
operacionalmente más eficientes. Dichas tecnologías también permiten a las
empresas reducir los costos de adquisición y mantenimiento adoptando un
modelo de “pague según su necesidad” para las compras de almacenamiento.
Los SSD se han convertido en un factor fundamental para la empresa.
Los proveedores como EMC lideran este cambio ayudando a que sus clientes
st
se beneficien de esta tecnología. Mediante la estrategia FLASH 1 de EMC,
EMC VNX les permite a los clientes reemplazar las anticuadas formas de
configuración del almacenamiento con datos ubicados estadísticamente en
niveles preconfigurados. Ahora este modelo puede ser reemplazado por FAST
Suite, un conjunto de software que incluye una solución de autotiering que
dinámicamente mueve los datos entre los niveles basado en su necesidad de
rendimiento y nivel de degradación, y un caché extensible para dar servicio a las
cargas de trabajo que presentan aumentos inesperados de actividad de IOPS:
Los datos altamente activos se ubican de forma automática en los niveles de
rendimiento más alto, mientras que los datos con una actividad menor actividad
migran a un nivel menor de rendimiento. Al aprovechar los SSD de esta forma,
las empresas pueden reducir su espacio físico total sin comprometer el
rendimiento.
EN ESTE INFORME TÉCNICO
En este informe técnico, IDC examina la efectividad de la estrategia
st
FLASH 1 de EMC. FAST VP (Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools),
incluido en FAST Suite, organiza automáticamente los datos en niveles dentro de
un pool de almacenamiento en “particiones” de 1 GB según su nivel de actividad,
asegurándose de que los datos activos se obtengan del nivel con el rendimiento
más alto, por lo general flash, mientras que los datos antiguos migran a discos
más rentables y de alta capacidad. FAST Cache, a diferencia de FAST VP que
opera durante ventanas predefinidas, aborda las explosiones de actividad con
hasta 2.1 TB de flash de lectura/escritura no disruptivo como una extensión del
caché DRAM existente. FAST Cache actúa como un búfer FIFO rotativo,
identificando y eliminando automáticamente los datos a los que no vale la pena
darles servicio de caché.
Puesto que la mayoría de las cargas de trabajo presentan una variación en la
actividad de sus datos, en las que un pequeño subconjunto de datos es
responsable de gran parte de la actividad general, FLASH 1st se puede adecuar
para la mayoría de las cargas de trabajo. En su investigación para este informe,
IDC descubrió que, en promedio, las organizaciones entrevistadas redujeron
su espacio físico en un 35% mientras realizaban operaciones (IOPS) con
respecto a un ambiente similar con almacenamiento estático. La construcción
del nuevo ambiente era aproximadamente un 30% más barato y consumía un
50% menos de energía.
Para este informe técnico, IDC entrevistó a clientes y descubrió que
st
FLASH 1 ayudó a las organizaciones a aumentar la productividad de sus
recursos de almacenamiento. Cada una de estas empresas entrevistadas estaba
satisfecha con el hecho de cambiar el enfoque de sus recursos desde tareas
rutinarias de optimización a iniciativas estratégicas, las cuales estaban mucho
más alineadas a los objetivos del negocio.
IDC descubrió que,
en promedio, las
organizaciones
entrevistadas
redujeron su
espacio físico en
un 35% mientras
realizaban
operaciones (IOPS)
en un ambiente
similar con
almacenamiento
estático. La
construcción del
nuevo ambiente
era aproximadamente
un 30% más barata
y consumía un 50%
menos de energía.
INTRODUCCIÓN Y CONTEXTO
DE MERCADO
En el mercado actual, las organizaciones están usando nuevas herramientas
analíticas, las que están ayudando a los proveedores a descubrir que los datos
almacenados sufren una transformación silenciosa a medida que crecen.
Por ejemplo, EMC calcula que en un periodo de 10 años, los datos estáticos
en un ambiente de TI promedio se incrementarán en 110 veces. Los enfoques
de organización en niveles estáticos tradicionales no han logrado adaptarse
a este fenómeno debido a que carecen de las capacidades suficientes para
reaccionar rápidamente a los cambios en las cargas de trabajo.
Datos estáticos, degradación de los datos y
el nuevo enfoque del almacenamiento en
niveles
Otro fenómeno puesto en evidencia por dichas herramientas es la degradación de
los datos. En la mayoría de los ambientes, cuando los datos se crean por primera
2
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vez, todo funciona bien. Con el paso del tiempo y a medida que la actividad
disminuye, la “temperatura” de estos datos baja y empiezan a fallar hasta que
finalmente se “congelan” (es decir no son nunca más accesados porque estas
cargas de trabajo ahora atienden a nuevos datos). Estos factores han obligado a
los proveedores a desarrollar nuevas tecnologías, como el autotiering , para lograr
que los arreglos de almacenamiento sean más óptimos. Las soluciones de
autotiering son efectivas, ya que solo una parte de todo el conjunto de datos de un
ambiente son dinámicos y solo una fracción de estos datos dinámicos tiene un
rendimiento crítico. Las tecnologías de migración inteligente de datos pueden
utilizarse para mover los bloques de datos que influyen en el rendimiento al nivel
apropiado, por lo general flash, de manera oportuna, mientras que los datos
estáticos continúan descansando en medios más lentos. Esto permite almacenar
los datos de forma más eficaz y ofrece un mejor rendimiento en términos de IOPS
y producción, junto con un espacio físico más pequeño, menores gastos de capital
y operacionales, y la necesidad de menos recursos.
DESCOMPOSICIÓN DE LO S DATOS: LA
BASE DE LA ESTRATEGI A FL AS H 1ST
Cuando se encontraba creando FAST Suite, EMC enfocó su atención
en el modelo de degradación de los datos. El análisis de EMC concluyó que, en
la mayoría de los casos, cuando los datos tienen más de 90 días, la probabilidad
de solicitarlos desciende al 10%. Después de 180 días, la probabilidad desciende
a un 1%. Cuando los datos tienen un año de antigüedad, la probabilidad de
solicitarlos es de un 0.01%. Con la migración de datos a distintos niveles según
su tasa de degradación, FAST Suite optimiza el ROI del presupuesto de
almacenamiento de TI, asegurándose de que los datos altamente activos se
optimicen para lograr un mejor rendimiento (costo por IOPS) y que los datos
inactivos se optimicen para optimizar la capacidad (costo por GB), por lo que
entregan una eficiencia económica mejorada durante el ciclo de vida de los
datos.
EMC logra mucho con poco flash
Un beneficio clave de este enfoque es que los niveles de SSD más costosos son
constantemente reabastecidos exclusivamente con datos de mayor actividad.
A medida que la actividad de los datos decae en determinados conjuntos de
datos, son expulsados del nivel de rendimiento y movidos a un nivel más abajo
en la jerarquía de costos. Con la migración de los datos, la capacidad en el nivel
de SSD se libera para recibir datos más recientes y activos. EMC calcula que
la mayoría de las configuraciones tienen una rotación de datos del nivel de SSD
de aproximadamente un 100% seis veces al año. En la mayoría de los casos,
la migración dinámica con FAST producirá un ROI del 600% para el nivel SSD,
ya que de esta manera se reutiliza constantemente el nivel de Flash,
FAST Suite de EMC se basa en el principio clave de que el simple uso de discos
flash y unidades de disco de alto rendimiento en un sistema de almacenamiento
no garantiza la eficiencia. Las empresas necesitan una solución de tiering que
monitoree y migre los datos automáticamente a medida que dejan de estar
activos. El sistema debe preocuparse de mantener los datos más
frecuentemente solicitados (datos siempre activos) en los niveles más rápidos. A
medida que los datos dejan de estar activos, se trasladan a niveles de
almacenamiento más rentables y con un rendimiento menor. Mientras más
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granular es la migración, menor es la sobrecarga y mayor es la optimización y los
ahorros.
BENEFICIOS DE LAS SO LUCIONES DE
OPTIMIZACIÓN Y AUTOTIERING
El principal beneficio de las soluciones de optimización y tiering FAST Suite de
EMC es que permite a las empresas reajustar sus ambientes de almacenamiento
en una infraestructura de almacenamiento más económico de construir y operar,
ofreciendo un rendimiento igual o mejor que el rendimiento de una infraestructura
configurada de manera similar que usa elementos de almacenamiento
tradicionales.
IDC recientemente realizó un estudio para cuantificar los beneficios para
el negocio de las soluciones autotiering y optimización del almacenamiento
st
mediante la estrategia FLASH 1 de EMC. IDC entrevistó a gerentes de TI de
empresas de distintos tamaños e industrias, como multimedia, salud y
telecomunicaciones. Para este estudio, IDC encuestó a empresas que habían
st
implementado arreglos de VNX con FLASH 1 y que tenían necesidades de
almacenamiento muy complejas y extensas, pero que contaban con
presupuestos limitados. IDC hizo preguntas acerca de las estrategias de
almacenamiento y de cómo la implementación de arreglos de VNX con FLASH
st
1 impactó a sus organizaciones.
Ahorro de gastos de capital
El enfoque tradicional durante el proceso de recopilación de requisitos
de almacenamiento es usar parámetros estándar de dimensionamiento, como
la configuración de IOPS por unidad o la configuración de GB por unidad. Debido
a que estos dos parámetros son mutuamente exclusivas, las configuraciones
resultantes son sobrepasadas en capacidad o subutilizadas en rendimiento.
st
Con FLASH 1 , los parámetros habituales son reemplazados por parámetros
que consideran la actividad, el tamaño y el ciclo de vida de los datos.
La configuración resultante ocupa menos espacio físico y el rendimiento del
arreglo de almacenamiento es igual o mejor que el rendimiento anterior. Ya que
la mayoría de las cargas de trabajo tienen distintos niveles de actividad en sus
datos, en los que un pequeño subconjunto de datos es responsable de
la mayoría de la actividad general, esta tecnología es adecuada para la mayoría
de las cargas de trabajo. La investigación de IDC descubrió que, en promedio,
las organizaciones lograron reducir su espacio físico en un 35% con el nuevo
ambiente dinámico que era aproximadamente un 30% más barato de construir.
Ahorro de OPEX
El consumo de energía de los centros de datos está en el primer puesto
de la lista de preocupaciones de los directores de TI. Con un promedio de
18W por unidad SAS de 15,000rpm, un arreglo configurado con 100 discos
consumen alrededor de 1.8KW solo en discos. En comparación, los SSD
consumen un promedio de 5W y ofrecen cerca de 20 veces el IOPS de las
st
unidades de 15,000rpm. Al utilizar VNX con FLASH 1 , los clientes pueden
reducir el consumo de energía en un 50% con una mezcla óptima de discos
flash, SAS, NL.
Este fue un criterio importante para una empresa de telecomunicaciones
marroquí en el momento de seleccionar el almacenamiento para la
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“No teníamos un
problema de espacio
en nuestro centro
de datos, pero
deseábamos
[cambiarnos] a una
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configuración
más
rentable, que ocupara
sólo medio rack y
consumiera 1.7KW
menos de energía”
implementación de un proyecto de escritorio virtual en una nube privada. Al usar
st
FLASH 1 , la empresa pudo realizar una implementación capaz de soportar
hasta 7,600 usuarios, obtener una configuración de almacenamiento equivalente
a medio rack y producir ahorros de energía mayores a 1.2 kW con respecto a
una configuración tradicional simplemente alterando la cantidad y los tipos de
discos. “No teníamos un problema de espacio en nuestro centro de datos, pero
deseábamos [cambiarnos] a una configuración más rentable, que ocupara solo
medio rack y consumiera 1.7KW menos de energía”, dijo el gerente de TI de la
empresa de telecomunicaciones.
Aumento de la productividad de TI
Con una plataforma de almacenamiento que automatiza la migración de datos,
los recursos de TI ya no tienen que microadministrar el ambiente de
almacenamiento y disponen del tiempo para trabajar en otras iniciativas. En una
investigación similar relacionada con la automatización inteligente del
almacenamiento, IDC descubrió que las ganancias en la productividad de
TI redujeron el costo operacional por TB en 3.5 horas equivalentes a tiempo
completo o en un 48%. Los entrevistados para este informe declararon que las
soluciones de automatización de almacenamiento mejoraron el bienestar de
sus otros recursos de TI. Para una empresa estadounidense de medios
de comunicación, los tiempos de carga nocturnos de datos disminuyeron de
14 horas a menos de 3 horas, una reducción del 79%. “El impacto inmediato de
la implementación de la solución fue que todas las personas involucradas en la
administración de la aplicación, incluidos los equipos de administración de
sistemas, fueron liberados de la actividad diaria de gastar tiempo en reparar
fallas o detectar el origen de las demoras en las cargas de trabajo", dijo el
gerente de TI de la empresa de medios de comunicación.
“El impacto inmediato
de la implementación
de la solución fue que
todas las personas
involucradas en la
administración de la
aplicación, incluidos
los equipos de
administración de
sistemas, dejaron
de luchar diariamente
por encontrar el
tiempo para
solucionar problemas
o demoras en las
cargas de datos”.
ESCENARIOS DE IMPLEM ENTACIÓN
Y DRIVERS P ARA F AST SU ITE DE EMC
Durante las entrevistas, las empresas le indicaron a IDC varias razones para
st
implementar los arreglos VNX de EMC con FLASH 1 , incluida la optimización de
la capacidad y el rendimiento, lo que permite a las empresas aumentar la
capacidad de IOPS o GB según su necesidad, sin tener que implementar
costosas actualizaciones. Los arreglos escalan linealmente y los administradores
pueden aumentar la capacidad del almacenamiento añadiendo discos SAS o
SAS NL a los pools de FAST VP a medida que aumentan los datos inactivos y
también potenciar las cargas de trabajo de rendimiento intenso añadiendo más
discos flash a los pools de almacenamiento. Para cargas de trabajo que siempre
tienen datos activos, los administradores pueden “fijar” estos datos en un nivel
flash (es decir, de manera que permanentemente se obtendrán desde ese nivel).
st
Una empresa de Salud entrevistada por IDC usó FLASH 1 en sus registros
médicos electrónicos certificados (EHR) y la implementó en su ambiente de
aplicación altamente virtualizado, incluidas las aplicaciones de productividad.
Esta solución resultó mucho más rentable de mantener comparada con otras,
con un poco más de la mitad de las unidades. “La inversión en EMC redujo
nuestros costos directos e indirectos. Ahora tenemos usuarios más satisfechos,
lo que significa menos llamadas al equipo de almacenamiento y menos
peticiones de solución de problemas. La solución de VNX redujo bastante el
estrés en el ambiente”, destacó el gerente de almacenamiento de este
proveedor.
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“La inversión en EMC
redujo nuestros
costos directos e
indirectos. Ahora
tenemos usuarios
más satisfechos, lo
que significa menos
llamadas al equipo
de almacenamiento
y menos peticiones
de solución de
problemas. La
solución de VNX
redujo bastante
el estrés en el
ambiente”.
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Todos los entrevistados coincidieron en estar gratamente sorprendidos con
lo fácil que es mantener FAST Suite. “La solución liberó a mi personal de
la constante microadministración del almacenamiento que consumía gran parte
de su tiempo”, dijo un gerente de TI. Las empresas que administran un
crecimiento de datos insostenible con un personal de almacenamiento limitado,
descubrirán que las tecnologías de optimización de almacenamiento,
como FAST VP, son indispensables (ver Tabla 1).
“La solución liberó
a mi personal de
la constante
microadministración
del almacenamiento
que consumía gran
parte de su tiempo”.
TABL A 1
Parámetros de la entrevista de FLASH 1 st
% Datos
activos
%
Crecimiento
de datos
Reducción
del espacio
físico en la
unidad (%)
Reducción
de espacio
físico (%)
Reducción
del consumo
de energía
(%)
Reducción
en los
costos de
adquisición
(%)
Mejoras
en el
rendimiento
(%)
Medios de
comunicación
60 días
anuales
a un 80%
50
66
(200 a 68
unidades)
Por 1/3 de
rack
35
30
80
(en IOPS
usable)
Salud
2 horas
diarias
a un 90%
No aplica
No aplica
Por 1/2 rack
50
No aplica
50
Telecomunica
ciones
3a4
horas
diarias
a un 80%
100 (bianual)
64
(102 a 15
unidades)
Por 1 rack
84
42
No aplica
Fuente: IDC, 2012
DES AFÍOS P ARA L A EST RATEGI A FLASH
1ST DE EMC
Uno de los mayores desafíos de EMC será convencer a las empresas de que
sus datos se mantendrán seguros dentro de un marco de almacenamiento que
ahora cuenta con una capa de abstracción sobre los elementos RAID “probadas
y comprobadas”. Los datos no solo migran constantemente, (es decir, entre
niveles y caché) sino que además se particionan en un nivel de sub-LUN
de manera que, en determinado momento, una parte puede residir en un nivel
y otra en un lugar diferente. No obstante, EMC logró demostrar las capacidades
de esta tecnología enfocándose en los beneficios clave:
 La solución mejora el rendimiento en un espacio físico más reducido.
 Examina la degradación de los datos en el ambiente y optimiza
consecuentemente el costo por IOPS para mejorar el rendimiento sin
comprometer el costo por GB.
 Es más rentable escalar el subsistema de almacenamiento según
la demanda.
 Ofrece ahorros concretos en los costos de adquisición, mantenimiento
e instalaciones.
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 Los ahorros cuantificables indirectamente, como liberar recursos de las tareas
de administración diarias, permiten que el personal se concentre a largo plazo
en iniciativas más estratégicas.
En lo que concierne a los riesgos, EMC se encuentra en una buena posición
para convencer a sus clientes de que los arreglos VNX y su solución FAST
se basan en componentes probados y comprobados. Si bien ninguna tecnología
está libre de riesgos, las empresas pueden confiar en que la plataforma en la que
están invirtiendo es estable. Además, EMC se centró en FAST como una
solución ideal para las empresas que buscan consolidar sus antiguos ambientes
con arreglos de almacenamiento configurados de la forma tradicional. El principal
st
beneficio ofrecido por la estrategia FLASH 1 durante estas conversaciones
incluye una reducción general en el espacio físico del almacenamiento, a la vez
que se cumple con las demandas de crecimiento de los datos y rendimiento de
aplicaciones con gran demanda de IOPS.
CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIONES
IMPORTANTES
La optimización de almacenamiento y las tecnologías flash están aquí para
st
quedarse. Como EMC lo demuestra con su estrategia FLASH 1 , se está
realizando un análisis para lograr que ambas tecnologías puedan coexistir en el
mismo ambiente y así ofrecer la solución más rentable.
No hay duda de que el crecimiento sin precedentes de los datos continuará
presionando a las organizaciones de todo el mundo. Los proveedores
que aprovechan las tecnologías de optimización de almacenamiento basadas
en flash que se basan en la validación de la vida útil de los datos para atender
la necesidad de un rendimiento mayor y los actuales puntos débiles, como los
crecientes costos de la infraestructura de almacenamiento, la falta de agilidad de
la infraestructura y las limitaciones de los recursos, saldrán ganando. Junto con
otras importantes tecnologías de almacenamiento, las soluciones como FAST
se considerarán potenciadores para:
1.
Aumentar el almacenamiento y la eficiencia de la administración de datos
2.
Aumentar el rendimiento de la aplicación
3.
Reducir los costos de la infraestructura de almacenamiento
4.
Aumentar la productividad de TI
Las organizaciones que aprovechen estas soluciones se beneficiarán de una
infraestructura de almacenamiento escalable, fácil de administrar, ágil y eficiente.
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