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El disco de estado sólido (SSD) adecuado sí importa

El disco de estado sólido (SSD) adecuado sí importa

Para algunos profesionales de TI, hay mucha confusión con respecto a los discos SSD. Algunos tienen la impresión de que todos son iguales y que no existen diferencias reales entre ellos porque son solamente memorias Flash. Pero esto no es así.

La manera en que se fabrica un SSD para equipos de cliente (ordenadores portátiles o de sobremesa; es decir, dispositivos de uso diario) y cómo se fabrica un SSD para una aplicación de centro de datos es enormemente diferente. Las cargas de trabajo son muy distintas. Normalmente, la carga de trabajo de un servidor mantiene un ciclo de servicio del 100% durante las 24 horas del día, los siete días de la semana y durante todo el año. Cuando trabajamos con nuestros ordenadores, incluso en máquinas virtuales, empleamos solamente un mínimo de recursos con muchísimo tiempo de inactividad.

Las unidades que se insertan en un servidor tienen que hacer frente a requisitos de demanda y rendimiento constantes para un uso intensivo. Uno no puede sencillamente extraer el disco SSD de un portátil y esperar que funcione bien en un centro de datos. Es lo mismo que pretender que un turismo normal tenga la potencia de un semirremolque. Los centros de datos necesitan unidades de calidad empresarial, específicamente diseñadas para posibilitar un rendimiento previsible a escala.

El compromiso de la homogeneidad del rendimiento de los discos SSD

En los centros de datos, los discos SSD se utilizan hoy en más aplicaciones que nunca. En los primeros tiempos, los SSD eran bastante desconocidos. Los departamentos de TI mostraban ciertos reparos, pero a medida en que han ido adquiriendo más confianza en la tecnología, los SSD se están empleando en más aplicaciones de alto rendimiento, y ese es el motivo por el cual es importante este tipo de homogeneidad del rendimiento.

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Para fabricar discos SSD adaptados a las necesidades de los centros de datos se hace hincapié en la homogeneidad del rendimiento, ya que este factor está relacionado con el rendimiento en IOPS y la latencia. Para comprobarlo se crean scripts de rendimiento que evalúan cada E/S en el transcurso de un patrón de ensayo muy prolongado.

Lo que los fabricantes se esfuerzan por conseguir, y lo que los arquitectos de TI desean ver, son líneas rectas de homogeneidad cuando se cotejan con sus cargas de trabajo. Nunca existe una homogeneidad 100% perfecta, aunque lo que se pretende evitar es un patrón de dientes de sierra, o lo que suele denominarse “árbol de Navidad”, en los gráficos de rendimiento de E/S.

Gráfico de IOPS de SSD de cliente reflejando una latencia previsible

Una unidad inadecuadamente ajustada puede experimentar grandes oscilaciones de rendimiento. En un determinado momento, el disco puede alcanzar los 50.000 IOPS, seguidamente caer a los 20.000 y, a continuación, volver hasta los 60.000 IOPS. Aunque las cifras altas lucen excelentes en las fichas de especificaciones y en los materiales de venta, los picos de rendimiento no cuentan toda la historia. En cambio, los SSD para centros de datos de calidad empresarial de Kingston han sido diseñados para mantener niveles de rendimiento homogéneos, incluso si ello supone sacrificar algunos niveles máximos.

Server SSD IOPS chart showing predictable latency

Esta homogeneidad garantiza que los usuarios no se sientan decepcionados por un rendimiento deficiente, sino que se caracteriza por una ventaja previsible para gestionar sus clústeres de almacenamiento. Gran parte de lo que posibilita que esto sea una línea recta y que se mantenga la homogeneidad va incorporado al firmware del disco SSD, y depende del volumen del espacio de sobreaprovisionamiento y del tamaño del caché de escritura.

Con una mejor previsibilidad, nuestros usuarios pueden estructurar aplicaciones basadas en el citado rendimiento homogéneo y cumplir los acuerdos de nivel de servicio.

¿Qué pasa con los comandos del host que se envían al disco?

Con tantas operaciones en segundo plano (por ejemplo, el comando TRIM), es necesario tener en cuenta los comandos de recogida de basura y del host desde una perspectiva de ajuste del firmware. En cuanto al hardware, en los SSD utilizamos memorias caché DRAM grandes para guardar la totalidad, o una gran parte, de la tabla de asignación de unidades, y lo empleamos como búfer de escritura para las operaciones de escritura procedentes del SSD.

La latencia actúa del mismo modo que las E/S. Por ejemplo, si la latencia está por debajo de los 5 ms y súbitamente salta hasta los 500 ms antes de volver a los 5 ms, se trata de un problema, ya que esta fluctuación de rendimiento podría reflejarse en otra parte de la aplicación.

Los usuarios de centros de datos se han ido sofisticando con el transcurso del tiempo. Si en el pasado un proveedor de discos SSD podía ofrecer una unidad de nivel de cliente de buena calidad y trabajar con ella, podían extraerla y sustituirla por otra unidad barata en caso de desperfecto. No obstante, hoy en día los usuarios de centros de datos miran con lupa los discos SSD y, sabiendo que se producen estas incongruencias, están preparados para comprobarlas.

Los mejores discos SSD de calidad empresarial actuales utilizan grandes cachés de DRAM que están ajustadas dentro del firmware para posibilitar un rendimiento homogéneo. De hecho, en torno al 90% de aquello que alisa estas líneas va incorporado al firmware, lo cual es un importante elemento diferenciador de los productos de Kingston.

Comparativa entre SATA y NVMe - 'Plug & Play'..., pero no tanto

En la actualidad, en torno al 80% de los discos SSD que se ponen en servicio siguen siendo discos ATA serie (SATA). La norma SATA mantiene índices de transferencia relativamente rápidos y ocupan una superficie relativamente pequeña en la placa base, lo cual implica más unidades con excelentes perfiles RAID.

Logotipo de NVMe

Dentro del sector del almacenamiento existe una importante ola que pretende sustituir la interfaz SATA y utilizar NVMe (memoria no volátil exprés, por sus siglas en inglés), ya que NVMe fue diseñada desde cero para discos SSD basados en Flash. De hecho, muchas de las recientes proyecciones de analistas apuntan a que, en los próximos años, se producirá una importante transición en los servidores estándar, ya que NVMe promete superar las limitaciones de E/S y de latencia asociadas con las interfaces de discos duros tradicionales.

En la última década, los discos SSD han sido construidos utilizando interfaces de discos duros, y eso inicialmente tenía sentido. No obstante, desde hace muchos años los expertos en almacenamiento sabían que existía una interfaz mejor para los SSD. PCIe es una excelente interfaz para los discos SSD, pero hoy en día muchos servidores tienen una capacidad limitada y un enorme número de pistas disponibles.

El hecho es que los usuarios no pueden simplemente migrar a NVMe de la noche a la mañana.

En revisión

Los criterios de Kingston en materia de homogeneidad de rendimiento son los mismos, tanto si se trata de una interfaz SATA o NVMe. De manera inherente, NVMe se caracteriza por una latencia mejor y un mayor rendimiento de E/S, por lo cual es obvio que los usuarios esperen mejores resultados de estas unidades.

Para elegir el disco SSD de calidad empresarial adecuado, los centros de datos deben buscar unidades que reduzcan la latencia y limiten cualquier posibilidad de caídas abruptas de E/S.

Por último, el usuario tendrá que evaluar si su infraestructura está preparada para utilizar las nuevas y más rápidas interfaces de almacenamiento. Los SSD importan, y las elecciones de los usuarios para sus centros de datos es cada vez más crítica.

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