¿Por qué elegir un sistema de almacenamiento empresarial basado en tecnología NVMe?

Una de las principales inquietudes de nuestros clientes a la hora de apoyarlos con la consultoría para el dimensionamiento o arquitectura de un nuevo sistema de almacenamiento (SAN, NAS, DAS, etc.), es conocer cuáles son las distintas tecnologías de discos que actualmente existen en el mercado.

Para entrar en materia, empezamos por aclarar algunas diferencias entre las tecnologías que actualmente hay disponibles:

• Discos mecánicos tradicionales (HDD): Los discos que tienen platos que giran a determinada velocidad gracias a un motor, y cuyos datos se leen por un cabezal que se mueve por la superficie del plato. Estos discos son más económicos, y por lo general están más enfocados en el uso doméstico, o bien en entornos empresariales para aplicaciones de baja prioridad.
• Unidad de estado sólido (SSD): Las unidades que no tienen piezas movibles, y guardan la información en tarjetas electrónicas de memoria. Estas unidades son más nuevas, e inicialmente eran más costosas, pero con el tiempo se han ido masificando sobre todo en entornos empresariales, debido a que han bajado de precio por su demanda y producción en grandes volúmenes.

Ahora bien, además de saber que existen estos dos principales tipos de tecnología de disco, entendamos la diferencia entre las interfaces (tipos de conexión) que tienen estos discos:

• Interface SATA: Su ancho de banda es de 6Gbps, por lo que pueden transferir información a una velocidad teórica de 600MBps. Estos discos están presentes en casi todas las computadoras del mercado (su computadora de escritorio o portátil seguramente tiene un disco de este tipo), y pueden ser tanto HDD como SSD.
• Interface SAS: Su ancho de banda es de 12Gbps, por lo que su tasa de transferencia teórica es de 1200MBps, lo que los hace ideales para enfocarlos al entorno empresarial para uso en: servidores, sistemas de almacenamiento, etc., y también pueden ser tanto HDD como SSD.
• Interface NVMe: Su ancho de banda depende del tipo de unidad y sobre todo del dispositivo donde se conecte, pero de inicio podemos encontrar velocidades de 32Gbps, por lo que su tasa de transferencia teórica rondaría los 3000MBps. Estos dispositivos de almacenamiento solo están disponibles en SSD, debido a que las limitantes de velocidad de lectura/escritura del disco tradicional harían que la unidad quedara sin aprovecharse.

Con este contexto, podemos ir entendiendo por qué a la hora de elegir un sistema de almacenamiento para nuestro centro de datos, debemos empezar a voltear hacia las tecnologías basadas en SSD, sobre todo si lo que buscamos es obtener un buen rendimiento y que nuestra inversión sea aprovechada al máximo.

Algo muy importante es tener en cuenta que no solo se trata del valor de ancho de banda que describo en cada uno de los tipos de conexión de disco (6Gbps, 12Gbps, 32Gbps), sino también en la velocidad de IOPS (Operaciones de Entrada y Salida por Segundo, por sus siglas en inglés), ya que, aunque la diferencia entre anchos de banda se incrementa al doble o triple entre cada tipo de conexiones, los IOPS se incrementan de manera exponencial entre discos HDD y unidades SSD, debido a que en el disco tradicional los IOPS dependen de la velocidad limitada con la que gire el disco, mientras que en las unidades SSD la velocidad depende de qué tan rápido lean y escriban los chips de memoria que componen dicha unidad.

Así pues, podemos tener un disco SATA HDD cuya tasa de transferencia es de 6Gbps y alrededor de 200 IOPS, y por otro lado una unidad también SATA pero SSD cuya tasa de transferencia también es de 6Gbps (por ser SATA), pero cuyos IOPS rondan los 90,000 en la lectura de datos (por ser SSD). Esta diferencia es la que hace que cambiar de HDD a un SSD en una computadora de uso personal, haga que la diferencia sea tan grande a la hora de iniciar el sistema operativo, aplicaciones, entre otras tareas comunes.

Si a esta diferencia le sumamos que los discos SAS tienen el doble de ancho de banda (12Gbps en lugar de 6Gbps del SATA), entonces encontramos que una unidad SAS SSD nos puede dar unos 190,000 IOPS mientras que un disco SAS HDD nos puede dar unos 500 IOPS, y esto no por ser del doble de ancho de banda, sino porque los discos SAS HDD giran a velocidades de 1.4x o hasta 2x respecto a los discos SATA HDD (15,000 y 10,000 RPM vs. 7,200 RPM).

Y respecto a las unidades basadas en conexión NVMe, al ser un ancho de banda mucho mayor, la capacidad de IOPS también crece de manera considerable.

En la siguiente imagen, se muestran las diferencias entre capacidad de IOPS de diferentes tipos de unidades de almacenamiento:

*Imagen obtenida desde el informe: «The Business Case for NVMe PCI SSDs» de Micron(R)

Pero y bueno: ¿Para qué quiero tantos IOPS?

Si no soy un usuario que demande tanto uso de entrada y salida de datos, no hace sentido que quiera tener tantos IOPS, pero por el contrario si estoy buscando un equipo para guardar la información de toda mi empresa, aquí es donde hace sentido que un sistema de almacenamiento tenga más capacidad de entregar y guardar rápidamente la información, ya que más IOPS se convierten en menor tiempo de respuesta para todos los usuarios que hagan consultas de lectura, escritura y todo tipo de operaciones que tengan que ver con almacenamiento de datos.

Como ejemplo, supongamos que tengo una aplicación ERP que sirve a 100 usuarios simultáneamente, y en un día de cierre de mes todos los usuarios están haciendo reportes complejos que requieren unas 500 operaciones de entada y salida cada uno. Esto se convierte en 50,000 (100 x 500) operaciones de entrada salida (IOPS) que mi sistema de almacenamiento tiene que atender, y si mi equipo storage (erróneamente conocido por muchos usuarios como «SAN») tiene un «arreglo» de 8 discos SAS HDD, este arreglo nos da una capacidad de alrededor de 3,000 IOPS, por lo que para atender los reportes de los 100 usuarios, el storage necesitaría unos 16.6 segundos para poder desahogar todas las peticiones.

Aquí cabe la aclaración de que en la vida real estos cálculos no son tan lineales, ya que el sistema de almacenamiento seguramente estará atendiendo operaciones de entrada/salida de otros usuarios, o bien del sistema operativo, o infinidad de factores, sin pasar por alto que los reportes complejos con frecuencia requieren de muchos más IOPS para poder realizarse; por lo que el tiempo real para atender todas esas peticiones, seguramente será mucho mayor, y esto se convertirá en una percepción de «lentitud en los sistemas» por parte del usuario común.

En cambio el mismo escenario donde se requieren esos 50,000 IOPS, con un «arreglo» de 2 discos SAS SSD tendríamos capacidad de alrededor de 350,000 IOPS, por lo que el tiempo de respuesta para todos los usuarios sería casi inmediato.

En conclusión

Si usted es un usuario final que utiliza los aplicativos dentro de su empresa (ERP, CRM, SCM, BI, etc.), un sistema de almacenamiento rápido, se traducirá en un menor tiempo de respuesta al momento de ejecutar tareas cotidianas tales como: reportes, captura de nuevos datos, actualizaciones de información en los sistemas, etc.; es decir, olvidarse de los sistemas lentos.

Si usted es un CIO/CTO/CDO o tomador de decisión a nivel técnico, la velocidad de tiempo de respuesta de los sistemas de almacenamiento basados en SSD se verá reflejada en un menor tiempo para tareas administrativas y de soporte tales como: despliegue de nuevas aplicaciones, servicios, respaldos, actualizaciones de software, etc.

Si usted es un CFO o evaluador financiero, las ventajas de un sistema de almacenamiento basado en SSD, se verán reflejadas en una disminución de costos asociados al mantenimiento y operación del equipo, tales como: consumo de energía, tiempo de vida útil, costo por IOPS entregado (muchos más IOPS en menos cantidad de discos).

Si usted es un CEO o tomador de decisión final, seguramente sabrá que la adopción de nuevas tecnologías se convierte en un beneficio directo para la empresa, a la vez que la alinea para afrontar los nuevos retos del día a día.

Son precisamente estas bondades, las que hacen que los sistemas de almacenamiento basados en tecnología NVMe SSD sean hoy en día la mejor opción a la hora de invertir en una nueva solución de storage para su empresa.

Para cualquier duda, comentario, aclaración o necesidad de adquisición de un nuevo sistema de almacenamiento que realmente marque una diferencia, con gusto quedo a sus órdenes.

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