El futuro es brillante, el futuro es NVMe

NVMe surgió por primera vez como un medio para desencadenar el rendimiento de la SSD que estaba siendo frenado por las bajas velocidades de datos de los discos duros.

La necesidad de acelerar el movimiento de datos entre los SSD de la empresa, los servidores virtualizados y los sistemas cliente, han estimulado su desarrollo y adopción, junto con la creciente adopción de soluciones de almacenamiento para empresas basadas en arrays NVMe. Estamos en un mundo de computación de alto rendimiento, donde la latencia se ha convertido en una consideración importante para un número creciente de aplicaciones con uso intensivo de datos, topologías de infraestructura y servicios de plataforma en la nube.

¿Cómo se traduce ese mundo en la realidad del centro de datos?

Se traduce como bases de datos que deben escalarse de manera exponencial, en escritorios virtuales e infraestructuras de servidores físicos y virtuales. Se extienden por todo el mundo físico y privado de las empresas y los espacios de nube híbrida y pública de servidores virtualizados.

Estas operaciones se ejecutan a tal escala y velocidad que debe prestarse mucha atención al rendimiento, a la latencia inferior a milisegundos, a la continuidad comercial confiable (99,9999 por ciento) y al menor coste de inversión. IDC pronostica que las aplicaciones orientadas al análisis en tiempo real y sensibles a la latencia serán las cargas de trabajo de almacenamiento de más rápido crecimiento en los próximos cinco años.

¿Cómo se ve esto en términos de aplicaciones y cargas de trabajo? Por supuesto, estamos hablando de algo nuevo: el procesamiento de video e imágenes y el análisis en tiempo real para Inteligencia Artificial (tal como se usa en vehículos autónomos, Internet de las cosas industrial, reconocimiento de imágenes de seguridad de alta definición o ciberseguridad) que exigen el tipo de rendimiento y eficiencia de arrays SSD NVMe. Las grandes empresas cloud del mercado, están entrenando la inteligencia artificial a una escala de cientos de petabytes de datos. Para ello, están optando por arrays NVMe SSD, que les proporcionan la velocidad y fiabilidad necesarias para que los datos entren y salgan rápidamente de sus modelos de entrenamiento de IA. La gran escala de estos proyectos, puede potencialmente causar cuellos de botella en el almacenamiento que los hiperescaladores están abordando, para evitar la interrupción de otros servicios.

Según los analistas del Grupo 451: “La analítica en tiempo real será el objetivo más grande para los proveedores de almacenamiento NVMe de segunda generación, entre otras cosas porque se espera que el uso aumente considerablemente en los próximos años”.

Pero no nos estamos refiriendo simplemente a la nueva red, ya que NVMe se considera, como la mejor arquitectura de almacenamiento para aplicaciones de misión crítica tradicionales, tales como SAP Hana, otras bases de datos y motores de bases de datos a nivel empresarial. La capa de las aplicaciones está cambiando, un cambio que se ha traducido en comprobar cómo estas aplicaciones se han posiciondo en primera línea de los procesos de negocio en tiempo real, lo que significa que los niveles de respuesta de ayer ya no son aceptables.

De esta manera, SSD NVMe, una interfaz de controlador que se ejecuta a través del protocolo de interconexión y almacenamiento PCIe, proporciona un medio eficiente y de alto rendimiento para ofrecer el tipo de IOPS rápido que necesitan las bases de datos de lectura y escritura de una manera que se considera económicamente viable.

Según G2M Research, la era de NVMe SSD ya está aquí: “Las unidades SSD de NVMe se volverán ubicuas en los próximos 1 o 2 años. Esto será así tanto para la nube, la empresa y los mercados de consumo. Los SSD de SATA se centrarán principalmente en el mercado de reemplazo de HDD y en los arrays flash”.

Avances Tecnológicos

Muchos fabricantes han lanzado NVMe desde el debut del estándar en 2011. Pero el primer NVMe para arrays SSD para empresas se lanzó en el año 2017, gracias a la serie Huawei OceanStor Dorado V3. Esta serie aporta un número de avances que mejoran la tecnología propia de NVMe. La arquitectura de almacenamiento NVMe de Huawei utiliza chips inteligentes para la acelerar los datos en paralelo con los algoritmos inteligentes FlashLink de Huawei.

La versión NVMe de OceanStor Dorado V3, ofrece una latencia de 0.5 ms, que es un 45% más baja que el almacenamiento flash SAS. La comunicación directa entre las CPU y los SSD acorta las rutas de transmisión. La optimización de los SSD y los controladores ofrece una latencia constante de 0,5 ms. Un avance clave de Huawei es la capacidad del OceanStor Dorado V3 para alimentar los sistemas active-active gateway free a una latencia de 1 ms, lo que garantiza una respuesta rápida para las aplicaciones.

Hemos entrado de lleno en la era del multi-cloud, donde la copia de seguridad es cada vez más importante

El rendimiento de las aplicaciones se puede multiplicar por tres. Sobre la base de los escenarios de aplicación reales, la naturaleza integrada del hardware y el software dentro de OceanStor Dorado V3 permite que tanto los controladores como los SSD ajusten los diseños de datos y las prioridades de entrada/salida. La arquitectura NVMe reduce el número de interacciones de protocolo de cuatro a dos, duplicando la eficiencia del procesamiento de solicitudes de escritura.

Las tecnologías de deduplicación y compresión en línea liberan la capacidad de almacenamiento ocupada por datos redundantes. Con la compresión en línea, la deduplicación en línea permite que OceanStor Dorado V3 ofrezca relaciones de reducción de datos de hasta 5: 1. Esto puede ayudar a reducir el opex en un 75%, al reducir la cantidad de hardware físico que debe comprar, integrar y administrar.

Hemos entrado de lleno en la era del multi-cloud, donde la copia de seguridad es cada vez más importante y donde ya no puede ser lenta, costosa o complicada de configurar y administrar.

Teniendo eso en cuenta, el OceanStor Dorado V3 proporciona un almacenamiento eficiente en entornos multi-cloud operados conjuntamente por Huawei Cloud y Amazon Web Services (AWS). Al utilizar snapshots de segundo nivel con intervalos backup de 10 segundos, el sistema mejora la frecuencia de las copias de seguridad en 30 veces. La recuperación ante desastres y la integración de backups se implementan en el array de almacenamiento, lo que reduce el TCO de la recuperación ante desastres en un 50%.

La resistencia de la infraestructura flash ha sido cuestionada en el pasado. Sin embargo, el sistema de almacenamiento flash de Huawei ha sido probado en terremotos y se ha endurecido en las capas de hardware y software. En la capa de hardware, la arquitectura de redundancia total admite NVMe de doble puerto y la conexión en caliente de todos los componentes clave para eliminar puntos únicos de falla. El sistema también ha pasado una prueba de resistencia sísmica de magnitud 9 en los Laboratorios de Tecnología de Telecomunicaciones de China, lo que significa que la matriz puede tolerar fácilmente las vibraciones en el transporte y la instalación del dispositivo.

Predecir el crecimiento de datos y requisitos de almacenamiento se está volviendo cada vez más difícil, lo que hace que exista una gran demanda de arquitecturas de almacenamiento escalables.

Los factores que lo dificultan incluyen la naturaleza cada vez más impredecible de las cargas de trabajo, con requisitos de carga máxima que pueden triplicarse o cuadruplicarse durante un día y que pueden venir de aumentos inesperados en la actividad de los consumidores, de tráfico móvil imprevisto o de contenidos que consumen mucho ancho de banda. Además de esto, hay que tener en cuenta el progresivo abandono del modelo de almacenamiento centralizado basado en centros de datos y la llegada de estrategias descentralizadas y unificadas.

En un intento por enfrentar este desafío, Huawei ha centrado su atención en el rendimiento. El OceanStor Dorado V3 ofrece hasta 7,000,565 IOPS SPC-1 y puede escalar hasta 16 controladores.

Como ya hemos mencionado anteriormente, no todo es nuevo y en el mercado actual de la infraestructura de datos empresariales, existe una gran cantidad de empresas que ejecutan entornos mixtos de datos y aplicaciones. La versión SAS de OceanStor Dorado V3 de Huawei, por lo tanto, le permite combinar SSD de SAS y NVMe para proporcionar una actualización sin problemas de los sistemas de almacenamiento SAS.