Supported by: Project consortium: Módulo 4 Equipos de almacenamiento de datos Versión 1.0 22 de septiembre de 2011.

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1 Supported by: Project consortium: Módulo 4 Equipos de almacenamiento de datos Versión 1.0 22 de septiembre de 2011

2 Supported by: 2 www.efficient-datacenter.eu Introducción

3 Supported by: 3 www.efficient-datacenter.eu Introducción –La información es un elemento básico de todos los negocios, y se espera que las necesidades de almacenamiento de las organizaciones crezcan hasta en un 60% al año hasta 2020; –Dado que se prevé que el almacenamiento de datos sea responsable de una gran parte de la energía consumida por los centros de datos en los próximos años, es fundamental conseguir que los sistemas de almacenamiento sean más eficientes desde el punto de vista energético; –Este módulo adopta la terminología empleada por la Storage Networking Industry Association - SNIA (Asociación de la Industria de Redes de Almacenamiento), que propone un elemento de almacenamiento que abarca sistemas de concentración como los subsistemas RAID y los servidores de archivos, mientras que un dispositivo de almacenamiento se utiliza para representar componentes autónomos como las unidades de estado sólido o las de disco duro.

4 Supported by: 4 www.efficient-datacenter.eu Taxonomía del almacenamiento

5 Supported by: 5 www.efficient-datacenter.eu Taxonomía del almacenamiento   La SNIA ha propuesto una taxonomía de soluciones de almacenamiento a fin de facilitar la evaluación de la eficiencia energética de diferentes equipos de almacenamiento. Esta taxonomía, que ENERGY STAR sigue en cierta medida, tiene las siguientes categorías principales: –Online; –Near-Online (combinación de almacenamiento on y off line); –Biblioteca extraíble de medios; –Biblioteca virtual de medios; –Producto adjunto; –Elemento de interconexión.

6 Supported by: 6 www.efficient-datacenter.eu Taxonomía del almacenamiento   A su vez, las clasificaciones presentadas se subdividen en categorías más pequeñas que toman en cuenta varios factores, por ejemplo, la conectividad, la inexistencia de puntos únicos de fallo y la capacidad de mantenimiento y soporte técnico.   Esta taxonomía también refleja los diferentes niveles de almacenamiento que existen en instalaciones de gran tamaño como los centros de datos. Una clasificación común de los niveles de almacenamiento incluye las categorías siguientes: –Online; –Near-Online (combinación de almacenamiento on y off line); –Offline.

7 Supported by: 7 www.efficient-datacenter.eu Taxonomía del almacenamiento   Es bastante corriente encontrar implementaciones en centros de datos y empresas de gran tamaño con varios niveles horizontales de almacenamiento denominados Online 1, Online 2, copia de seguridad de disco a disco, archivos de disco y medios extraíbles.   Cada uno de estos niveles puede recurrir a planteamientos de soluciones de estratificación vertical. Ejemplo de una implementación de almacenamiento estratificada utilizando soluciones EMC. A su vez, cada nivel puede incluir productos de estratificación de almacenamiento vertical [EMC 2008]

8 Supported by: 8 www.efficient-datacenter.eu Taxonomía del almacenamiento   Las soluciones de almacenamiento como, por ejemplo, los arrays de discos, se componen de unidades que facilitan una capacidad de almacenamiento “en bruto” y unos componentes adicionales que proporcionan la interfaz al almacenamiento en bruto y mejoran la fiabilidad del almacenamiento.  dispositivos de almacenamiento  La terminología de la SNIA denomina dispositivos de almacenamiento a los componentes individuales que integran la capacidad de almacenamiento en bruto de las soluciones de almacenamiento: –Cargadores de cinta; –Unidades de disco duro; –Unidades de estado sólido.  elemento de almacenamiento  Una solución de almacenamiento combinada como, por ejemplo, un producto de tecnología NAS (Almacenamiento Conectado a Red) se denomina elemento de almacenamiento.

9 Supported by: 9 www.efficient-datacenter.eu Dispositivos de almacenamiento Sistemas de almacenamiento en cinta, unidades de disco duro, unidades de estado sólido, discos duros híbridos

10 Supported by: 10 www.efficient-datacenter.eu Sistemas de almacenamiento en cinta   Se considera que las cintas son uno de los tipos de medios más rentables para el almacenamiento de datos a largo plazo. –En el caso de almacenamiento a largo plazo, como copias de seguridad y archivos en centros de datos de tamaño medio, las unidades de disco pueden ser, de media, 23 veces más caras que las soluciones de cinta, y su demanda eléctrica y refrigeración pueden ser 290 veces más caras. – La consolidación de datos mediante sistemas de archivo en cinta puede disminuir notablemente el coste de explotación de los centros de almacenamiento.   Con una vida de archivo de 30 años y una gran capacidad de almacenamiento, las cintas son siempre una opción muy atractiva para los centros de datos con grandes necesidades de archivo y copias de seguridad de datos.

11 Supported by: 11 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro   Hace ya mucho tiempo que las unidades de disco duro (HDDs) son los medios más populares para el almacenamiento de datos no volátil, con unos tiempos rápidos de escritura y recuperación. –Un disco duro incluye uno o más platos (o discos) rígidos que giran en un eje con motor dentro de una caja metálica; –Sobre esos platos flotan unos cabezales de grabación/escritura de datos; –Un brazo del actuador se encarga de mover los cabezales por los platos, permitiendo a cada cabezal acceder a prácticamente toda la superficie del plato a medida que gira. Imagen de los componentes de una unidad de disco duro (cortesía de Wikipedia).

12 Supported by: 12 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro   A menudo se afirma que la mayor parte de la energía consumida por los discos duros está relacionada con la presencia de partes móviles, como los motores y brazos del actuador. –Para mejorar el caudal de datos que fluye por el sistema, los fabricantes aumentan la velocidad de giro de los platos, lo que a su vez aumenta el consumo energético de los discos duros; Actualmente, los platos que giran a velocidades de 15K RPMs son comunes para las unidades de disco duro con un caudal alto.   Se han propuesto varias técnicas para mejorar la eficiencia energética de los discos duros.

13 Supported by: 13 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro – Modo de ahorro de energía   En respuesta al programa Energy Star, los fabricantes de discos duros han establecido los estados de espera (standby) y reposo (idle) para los discos duros. –En estos estados, se utilizan técnicas como disk spin-down (detención del giro) y velocidad variable;   La imagen muestra los modos de ahorro de energía de los PCs. –Los cuadros sombreados se refieren a estados que los discos duros suelen alcanzar.   Si un PC alcanza el estado dormido entonces, virtualmente, se detienen todas las operaciones del disco duro.   La implementación de los estados de reposo varía según la solución.

14 Supported by: 14 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro – Modo de ahorro de energía   La tecnología PowerChoiceTM de Seagate, por ejemplo, implementa tres estados de reposo diferentes.   Los pasos concretos de ahorro de energía implementados por cada estado PowerChoice para una unidad de 7,2K rpm son los siguientes: –Idle_A: Desactiva la mayor parte del servomecanismo, reduce el consumo energético de canal y procesador, y los platos siguen girando a una velocidad de 7,2k rpm. –Idle_B: Desactiva la mayor parte del servomecanismo, reduce el consumo energético de canal y procesador, se estacionan los cabezales y los platos siguen girando a una velocidad de 7,2k rpm. –Idle_C: Desactiva la mayor parte del servomecanismo, reduce el consumo energético de canal y procesador, se estacionan los cabezales y se reduce la velocidad de los platos. –Standby_Z: Se estacionan los cabezales, el motor de la unidad deja de dar vueltas (spin down) y la unidad responde solo a ordenes de acceso no relacionadas con los medios.

15 Supported by: 15 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro – Modo de ahorro de energía Estado Potencia (W) Ahorro energético (%) Tiempo de recuperación (seg.) Tiempo de entrada por defecto Idle 2,8200n/a Idle_A 2,82001 seg. Idle_B 2,18230.510 min. Idle_C 1,8235130 min. Standby_Z 1,2954860 min. *Los cálculos del ahorro energético y los tiempos de recuperación son preliminares; datos basados en un disco duro SAS Seagate Constellation de 2,5’’.  Ahorro energético preliminar logrado con diferentes estados de reposo y espera para un disco duro SAS de 2,5 pulgadas (6,4 centímetros).

16 Supported by: 16 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro – Modo de ahorro de energía  Ahorro energético utilizando modos de espera y spin-down. Descripción de la unidad Consumo energético (W) Ahorro energético (%)* Lectura/ Escritura En reposoEn espera Western Digital RE4 1TB 7,2k rpm [WeD 2] 7,95,90,788,13 Seagate Constellation ES 1TB 7,2k rpm [Sea 2] 10,8/ Lectura 9,6/ Escritura 6,01,378,33 * Ahorro comparando el consumo energético en el modo de espera con el consumo en reposo.

17 Supported by: 17 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro – Técnicas empleadas por Western Digital  Western Digital utiliza varios enfoques para disminuir el consumo energético de sus unidades, optimizando para ello los tiempos de búsqueda y reduciendo la resistencia aerodinámica de los cabezales sobre los platos giratorios.  Las principales tecnologías son las siguientes: –IntelliSeekTM: el movimiento del actuador se controla de forma que el cabezal llegue a un sector justo a tiempo de leer/escribir la siguiente parte de información, evitando movimientos bruscos o innecesarios; –IntelliParkTM: esta técnica consiste en estacionar los cabezales de la unidad en la zona segura después de un tiempo de reposo establecido de fábrica con el objeto de reducir la resistencia aerodinámica en los platos giratorios; –IntelliPowerTM: incluye una serie de tecnologías que buscan proporcionar el equilibrio de la velocidad de giro de los platos, la velocidad de transferencia y el tamaño de la caché para maximizar la eficiencia energética.  Con la combinación de estas tres categorías, ha logrado reducir el consumo energético de sus unidades Caviar en hasta un 40% en comparación con las unidades de escritorio estándar.

18 Supported by: 18 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro- Reducción del factor de forma  Dado que los motores y actuadores son responsables de la mayor parte del consumo energético de las unidades de disco duro, una tendencia para hacer que las unidades sean más energéticamente eficientes es utilizar factores de forma pequeños (SFFs, por sus siglas en inglés), que son un 70% más pequeños que las cajas de 3,5’’ (8,9 cms.) Especificaciones Cheetah 15K.7 300GB* Savvio 15K.2 146GB* Diferencia Factor de forma 3,5’’2,5 ’’- Capacidad 300GB146GB- Interfaz SAS 6Gb/s - Velocidad de eje (RPM) 15K - Potencia en reposo (W) 8,744,153% menos Potencia en activo (W) 12,926,9546,2% menos * Datos obtenidos de las fichas técnicas disponibles en la website del fabricante. Potencia aproximada consumida por dos tipos de unidades de disco duro de alto rendimiento creadas por Seagate.

19 Supported by: 19 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro – Reducción del factor de forma  Es obvio que cuanto menor es el factor de forma, menor es la energía que precisa. –En activo, consume aproximadamente un 46% menos de energía que su equivalente de 3,5’’, mientras que esta diferencia puede alcanzar el 53% cuando el disco está en reposo; –Considerando el coste de tener encendidas 24 unidades durante un año, tomando el consumo de energía activa como ejemplo y un precio de 0,11euros por KWh, el coste de tener funcionando 24 unidades de 3,5’’ sería aproximadamente 298 euros, mientras que 24 unidades de disco duro de 2,5’’ costaría 160 euros al año; –El ahorro estaría en torno a los 138 euros anuales con tan solo 24 unidades.  En centros de datos con sistemas de almacenamiento con cientos o miles de discos, el ahorro podría ser fácilmente de miles de euros.

20 Supported by: 20 www.efficient-datacenter.eu Unidades de disco duro- Otras técnicas  Native Command Queuing (NCQ) es una tecnología creada para mejorar la eficiencia de los discos duros SATA en ciertas condiciones, permitiendo para ello que el disco duro optimice internamente el orden en que se ejecutarán las solicitudes de lectura y escritura.  Esta técnica, junto con las cachés de memoria, puede modificar el orden de los accesos a los discos, aumentar la duración de los periodos de reposo y aprovechar las velocidades variables del giro de los platos. –Seagate afirma que es posible reciclar el 70% del material empleado para producir su serie de discos duros Barracuda®+ LP; –Se han realizado ciertas mejoras para que las unidades de disco duro de alto rendimiento alcancen un rendimiento por vatio aún mayor.

21 Supported by: 21 www.efficient-datacenter.eu Unidades de estado sólido  Las unidades de estado sólido (SSDs) están equipadas con, entre otros componentes, paquetes de memoria flash y un controlador encargado de varias tareas.  A diferencia de las unidades de disco duro, las de estado sólido no tienen partes mecánicas, como motores o cabezales móviles. SSD main components

22 Supported by: 22 www.efficient-datacenter.eu Unidades de estado sólido  Las unidades de estado sólido actualmente disponibles se basan en una memoria flash NAND que emplea dos tipos de celdas de memoria según el número de bits que puede almacenar una celda: –Celda de nivel individual (SLC), flash puede almacenar un bit por celda; –Celda de nivel múltiple (MLC), a menudo estas memorias pueden almacenar 2 ó 4 bits por celda.  Las celdas de memoria NAND tienen un número limitado de escrituras, normalmente entre 10.000 y 100.000, lo que en un primer momento puede hacernos cuestionar la fiabilidad de las unidades de estado sólido.  El tiempo medio entre fallos (MTBF) de las SSD suele mejorarse añadiendo en estas unidades celdas de memoria adicionales y sustituyendo las celdas defectuosas.  La memoria en las unidades de estado sólido se organiza en páginas con tamaños de 512 a 4096 bits, y todas las operaciones de lectura y escritura se realizan en la granularidad de la página.

23 Supported by: 23 www.efficient-datacenter.eu Unidades de estado sólido  Debido a problemas de diseño y el número limitado de escrituras admitido por las celdas de memoria, una operación de escritura precisa que se borren las celdas antes de escribir el nuevo contenido, y las operaciones de borrado solo se realizan en bloques; –Es posible modificar una página (escrita) solo después de que se haya borrado el bloque completo al que pertenece, lo que hace que las operaciones de escritura sean significativamente más caras que las lecturas en lo que a rendimiento y consumo energético se refiere;  La implementación de TRIM puede mejorar el rendimiento de las escrituras al permitir que el sistema operativo comunique a la unidad de estado sólido qué bloques de datos han quedado liberados tras borrar un fichero. –Esto permite al controlador de la unidad de estado sólido optimizar las órdenes de borrado, lo que mejora aún más el rendimiento de las operaciones de escritura.

24 Supported by: 24 www.efficient-datacenter.eu Unidades de estado sólido  Las unidades de estado sólido son más energéticamente eficientes y más fiables debido a la ausencia de partes mecánicas, como motores y actuadores, generando menos calor. Unidades de disco duroUnidades de estado sólido Más frágiles debido a sus partes móviles, como platos giratorios y brazos mecánicos. Más sólidas porque carecen de partes móviles. Precisan más energía y emiten más calor. Pueden ser más eficientes y emitir menos calor. El rendimiento disminuye a medida que la fragmentación del archivo aumenta. Rendimiento constante porque la fragmentación no es un problema. Mayor riesgo de pérdida de datos y de dañar los discos duros al transportarlos. Más resistentes a caídas y golpes. Menor grado de reacción y rendimiento debido al tiempo de adquisición de velocidad de rotación del disco ( disk spin up) y los movimientos mecánicos. Mayor grado de reacción y rendimiento puesto que el disco no precisa un tiempo de adquisición de velocidad de rotación ni presenta movimientos mecánicos de brazos. Unidades de disco duro versus unidades de estado sólido

25 Supported by: 25 www.efficient-datacenter.eu Unidades de estado sólido  Comparación entre las unidades de estado sólido Pulsar enterprise de Seagate y una de sus unidades de disco duro SAS de 15k rpm de alto rendimiento. Especificaciones Savvio 15K.2 73GB* Pulsar SSD 50GB* Diferencia Factor de forma2,5’’ - Capacidad73GB50GB- Interfaz SAS 3Gb/s SAS 6Gb/s SATA 3Gb/s- Velocidad de eje (RPM)15K-- Tipo Flash NAND-SLC- Potencia en reposo (W) 3,70,6582,4% menos Potencia en activo Active (W) 6,180,887% menos * Datos obtenidos de las fichas técnicas disponibles en la website del fabricante.

26 Supported by: 26 www.efficient-datacenter.eu Unidades de estado sólido  Comparación entre el rendimiento de las unidades de estado sólido y las de disco duro para unas aplicaciones de acceso aleatorias. Velocidad de transferencia de las unidades de estado sólido y las de disco duro (MB/seg.) para unas transferencias aleatorias

27 Supported by: 27 www.efficient-datacenter.eu Unidades de estado sólido  Al considera el coste de cada MB por dólar, normalmente las SSDs van por detrás de las unidades de disco duro. Esta situación, sin embargo, cambia al considerar el coste por IOPS (Operaciones de Entrada/Salida por segundo).  Las SSDs se convierten en una tecnología muy complementaria para equilibrar el rendimiento, la capacidad y la energía en diferentes niveles de aplicación.  Ya que el precio de las unidades de estado sólido es cada vez más asequible, estas unidades presentan un medio muy atractivo para soluciones de almacenamiento de alto rendimiento. HDD (3,5” 15K) HDD (2,5” 15K) SSD SLC (celda de nivel individual) SSD MLC (celda de nivel múltiple) IOPS de Escritura 30025016003000 IOPS de lectura390300400020000 Coste por IOPS ($)0,52 (146GB)0,83 (146GB)0,09 (50GB)0,04 (50GB)

28 Supported by: 28 www.efficient-datacenter.eu Discos duros híbridos  Los discos duros híbridos (HHDs) son unidades de disco duro equipados con un gran buffer de memoria flash no volátil y diseñados para minimizar las lecturas y escrituras de datos en los platos.  Utilizando este gran buffer, los platos del disco duro están descansando casi todo el tiempo, en vez de estar girando continuamente, como sucede en los HDDs. –Esta memoria flash adicional puede minimizar la energía consumida por las soluciones de almacenamiento al reducir la energía consumida por los motores y brazos mecánicos.

29 Supported by: 29 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento Arrays de discos y Massive Arrays of Idle Disks (MAIDs), Almacenamiento de Conexión Directa (DAS), Redes de Área de Almacenamiento y Almacenamiento Conectado a Red (NAS)

30 Supported by: 30 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento   Elementos de almacenamiento – arrays de discos, almacenamiento de conexión directa y almacenamiento conectado a red que se emplean y combinan para mejorar la eficiencia energética de las soluciones de almacenamiento compuestas. –Al elegir soluciones de almacenamiento de red y diseñar redes de área de almacenamiento, es fundamental saber qué aplicación usará los recursos de almacenamiento.   Normalmente, un elemento o solución de almacenamiento implementado en un centro de datos está integrado por varios componentes: –arrays de discos, –controladores, conmutadores de red, –unidades de disco duro, unidades de estado sólido –fuentes de alimentación, –ventiladores, –Unidades de Distribución de Potencia (PDUs).

31 Supported by: 31 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento   Al elegir soluciones de almacenamiento de red y diseñar redes de área de almacenamiento, es fundamental saber qué aplicación usará los recursos de almacenamiento. Aplicación Requisito de rendimiento Mejor tipo de unidad / Mejor conectividad Servidor de email – Microsoft Exchange IOPS intensiva Unidades de canal de fibra o SAS, conectividad de canal de fibra o SAS Servidor de ficheros MB/s intensivo Unidades SAS o SATA y Ethernet – opción para iSCSI, CIFS o NFS* Recopilación de datos Sensor Data Collection MB/s intensivo Unidades SAS o FC (opción SATA), conectividad de canal de fibra o SAS Procesamiento de Transacciones en Línea (OLTP) Base de datos IOPS intensiva Unidades de canal de fibra o SAS, conectividad de canal de fibra o SAS Almacén de datos MB/s y IOPS intensivos Unidades de canal de fibra o SAS, SAS, conectividad de canal de fibra o InfiniBand. Copia de seguridad de disco a disco – Biblioteca de Cinta Virtual MB/s MAID ^, conectividad de canal de fibra Análisis de datos MB/s o IOPS Canal de fibra o InfiniBand Archivos activos MB/s MAID, canal de fibra * NFS y CIFS son los principales sistemas de archivos empleados en el almacenamiento de red. ^ Massive Array of Idle Disks, se explicará más adelante. Requisitos de rendimiento y de conectividad y unidad de las aplicaciones.

32 Supported by: 32 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Arrays de discos y MAIDs   Un array de discos es un sistema de almacenamiento que contienen varias unidades de disco: –Solo un puñado de discos (JBOD); –Puñado de discos conmutados (SBOD) ; –Puñado de discos extendidos (EBOD).   Algunos de los componentes más comunes en un array de discos son: –Controladores de array; –Memorias caché; –Cajas de disco; –Fuentes de alimentación.   Los arrays de discos pueden estar directamente conectados a los servidores a través de una serie de interfaces y a menudo forman parte de un sistema de almacenamiento más sofisticado, por ejemplo, un almacenamiento conectado a red o una red de área de almacenamiento.

33 Supported by: 33 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Arrays de discos y MAIDs   Con objeto de mejorar su fiabilidad y tolerancia a fallos, los arrays de discos suelen estar equipados con varias fuentes de alimentación. –Las unidades de disco son los elementos de mayor consumo energético en un array; –Es fundamental elegir unidades eficientes y facilitar propiedades que puedan minimizar el consumo energético considerando la carga de trabajo esperada.   El nivel RAID también afecta a la eficiencia energética de un sistema de almacenamiento, ya que las unidades utilizadas como protección no se emplean para recuperar datos pero consumen energía igual que las otras unidades. Nivel RAID Eficiencia del almacenamiento* RAID 150% RAID 5 (3+1)75% RAID 6 (6+2)75% RAID 5 (7+1)87,5% RAID 6 (14+2)87,5% *Aquí, la eficiencia del almacenamiento se refiere al porcentaje de la capacidad de los discos que estará disponible para el almacenamiento de datos real. Tipos de RAID y eficiencia

34 Supported by: 34 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Arrays de discos y MAIDs   Es importante que las fuentes de alimentación de los arrays de almacenamiento sean eficientes desde el punto de vista energético.   Los arrays de discos emplean los equipos listados a continuación a fin de contribuir a minimizar la energía que consume el subsistema de almacenamiento y reducir costes: –Discos con velocidades variables; –Discos con propiedades spin-down; –Almacenamiento mixto. .  A menudo, la eficiencia de algunas propiedades de ahorro energético depende de la carga de trabajo.   El Massive Array of Idle Disks (MAID) puede generar un ahorro de hasta el 70%.   Por lo general, el ahorro energético puede ser sustancial cuando se aplica la tecnología MAID a un almacenamiento near-online donde los recursos de almacenamiento pueden estar en reposo durante periodos de tiempo prolongados.

35 Supported by: 35 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Arrays de discos y MAIDs   MAID es una tecnología que emplea una combinación de memoria caché y discos en reposo para dar respuesta a solicitudes, iniciando la rotación solo de aquellos discos que se precisen. –Detener la rotación del eje en las unidades de disco que se acceden con menos frecuencia puede reducir el consumo energético.   El nivel de energía que se puede ahorrar gracias a las características MAID depende de la aplicación que usa los discos y la frecuencia con la que la aplicación accede a los discos.

36 Supported by: 36 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Arrays de discos y MAIDs   Las técnicas MAID ya están en su segunda generación, donde implementan una Gestión Inteligente de la Energía (IPM) con diferentes rendimientos y modos de ahorro energético.   Los ajustes de configuración típicos de los niveles MAID son: –Nivel 0: Funcionamiento normal, unidades a 7,2K rpm, cabezales cargados. –Nivel 1: Los cabezales de la unidad de disco duro no están cargados. Tiempo de recuperación inferior al segundo. –Nivel 2: Los cabezales de la unidad de disco duro no están cargados. La velocidad de los platos baja a 4k rpms. Tiempo de recuperación de 15 segundos. –Nivel 3: Las unidades de disco duro dejan de girar (modo dormido; encendido). Tiempo de recuperación de 30 a 45 segundos.

37 Supported by: 37 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Arrays de discos y MAIDs   Nexsan asegura que si se aplican unas políticas adecuadas que determinen el nivel de velocidad de acceso y los niveles MAID, las necesidades energéticas pueden disminuir en hasta un 70%.   MAID puede beneficiarse claramente de las unidades de disco duro con múltiples estados de reposo. Energía media que precisan diferentes niveles de AutoMAID

38 Supported by: 38 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Almacenamiento de Conexión Directa (DAS)   DAS consiste en un sistema de almacenamiento de datos unido a un host sin que medie una red entre ambos. –Los principales protocolos para intercomunicar DAS y los hosts son SATA, eSATA, SCSI y SAS.   Las soluciones DAS se benefician de las mejoras de eficiencia energética obtenidas por equipos como las unidades de disco duro, las unidades de estado sólido y los arrays de discos.   Los fabricantes de DAS han estado trabajando para alcanzar varias soluciones que puedan mejorar la eficiencia energética de los sistemas DAS, por ejemplo: –Mejoras de las unidades de alimentación; –Uso de unidades de disco duro de gran capacidad para ciertas aplicaciones; –Coexistencia de unidades combinadas en la misma caja de discos para posibilitar una estratificación de almacenamiento vertical;

39 Supported by: 39 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Almacenamiento de Conexión Directa (DAS) –Introducción de cajas de factor de forma pequeño que ahorran superficie en los centros de datos y pueden disminuir la huella energética al utilizar unidades de disco duro de 2,5’’ más energéticamente eficientes; –Uso de mecanismos y niveles RAID más energéticamente eficientes; –Ventiladores variables de temperatura controlada diseñados para ofrecer un rendimiento y una eficiencia energética óptimos Consumo energético y rendimiento según el benchmark SPC-1C para los arrays de DAS Dell PowerVault MD1000 y PowerVault MD1120

40 Supported by: 40 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Redes de Área de Almacenamiento (SANs) y Almacenamiento Conectado a Red (NAS)   A fin de evitar la creación de “islas de información”, SANs busca consolidar los datos permitiendo a los servidores acceder a los equipos de almacenamiento a través de la red, normalmente el acceso es por bloque y se emplean protocolos como iSCSI, el Protocolo de Canal de Fibra (FCP) y Canal de Fibra en Ethernet.   Los principales componentes o estratos de un SAN son:

41 Supported by: 41 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Redes de Área de Almacenamiento (SANs) y Almacenamiento Conectado a Red (NAS)   Hay varios tipos de aplicaciones que pueden beneficiarse de las soluciones SAN: –Las aplicaciones de alto rendimiento pueden usar un SAN para almacenar datos y checkpointing; –A través del thin provisioning, algunas aplicaciones pueden asignar almacenamiento desde un SAN según se necesite; –Las aplicaciones de bases de datos que precisan un rápido acceso a los datos pueden beneficiarse del acceso de baja latencia a datos a nivel de bloque que nos ofrece SAN; –Es posible centralizar las operaciones de copia de seguridad en toda la empresa; –La virtualización de los servidores puede hacer buen uso de SAN para almacenar imágenes de máquina virtual, copias instantáneas de volumen (snapshots) y permitir la migración de la máquina virtual.   Puesto que un SAN puede no necesitar una dirección IP, es posible evitar operaciones costosas, tales como la conversión de bloques de datos en paquetes IP.   Un entorno SAN es diferente a las soluciones de almacenamiento conectado a red en el sentido que normalmente no ofrece herramientas que exponen los dispositivos de almacenamiento a los servidores como si los primeros fueran servicios a nivel de archivo.

42 Supported by: 42 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Redes de Área de Almacenamiento (SANs) y Almacenamiento Conectado a Red (NAS)   NAS es un servidor especializado con su propia dirección IP que se pone a disposición de múltiples clientes o servidores a través de la red. –Se emplean protocolos estándar como iSCSI y el Canal de Fibra para comunicarse con los sistemas NAS;   A diferencia de las SANs, que emplean protocolos a nivel de bloque, a nivel de comunicación, las soluciones NAS suelen utilizar protocolos a nivel de archivo, por ejemplo, Sistema de Archivos de Red (NFS) y Sistema de Archivos de Internet Común (CIFS).   Hay formas de combinar SAN y NAS que consolidan el almacenamiento de red.

43 Supported by: 43 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Redes de Área de Almacenamiento (SANs) y Almacenamiento Conectado a Red (NAS)   Opciones de mejorar la eficiencia energética y la relación eficiencia/coste: –Combinar virtualizaciones del almacenamiento y los servidores; La eficiencia de almacenamiento típica de los arrays de almacenamiento tradicionales está en torno al 30-40%. Según ciertos informes, la virtualización del almacenamiento puede aumentar la eficiencia hasta el 70% o más ; –Thin Provisioning; Una tecnología que suele complementar la virtualización del almacenamiento y que pretende maximizar la utilización del almacenamiento y eliminar la capacidad pre-asignada pero no utilizada;

44 Supported by: 44 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Redes de Área de Almacenamiento (SANs) y Almacenamiento Conectado a Red (NAS) –Estratificación de almacenamiento horizontal; Para un uso eficiente de la estructura de almacenamiento, es importante diseñar y ejecutar unas políticas de gestión de datos bien fundadas que empleen diferentes niveles de almacenamiento según: la frecuencia con la que se accede a los datos, si se reutilizan y cuánto tiempo hay que guardarlos; Valor temporal de los datos y uso de diferentes tecnologías

45 Supported by: 45 www.efficient-datacenter.eu Elementos de almacenamiento – Redes de Área de Almacenamiento (SANs) y Almacenamiento Conectado a Red (NAS) –Estratificación de almacenamiento vertical; Las técnicas que posibilitan la estratificación del almacenamiento a nivel de arrays y elementos de almacenamiento pueden ayudarnos a mejorar el rendimiento y reducir el consumo energético; –Consolidación en los estratos de tejido y almacenamiento; La consolidación de los equipos de red y de almacenamiento de datos pueden resultar en un ahorro notable de las necesidades de superficie y de consumo energético; –Eliminación de datos duplicados; A menudo, las infraestructuras de almacenamiento guardan múltiples copias de un mismo dato. En los centros de almacenamiento se utilizan varios niveles de eliminación de datos repetidos, algunos son necesarios para mejorar la fiabilidad y flujo de datos, pero también hay un desaprovechamiento que pueden minimizarse, reciclando la capacidad de almacenamiento –Compresión de datos; Al comprimir y descomprimir datos sobre la marcha, es posible reciclar la capacidad. Hace tiempo que en la comunicación de datos se emplea la compresión de datos para minimizar el volumen de datos que se transfieren a través de enlaces de red.

46 Supported by: 46 www.efficient-datacenter.eu Recomendaciones de buenas prácticas Mejorar la fiabilidad del almacenamiento, gestión de datos eficiente, consolidación y eliminación de datos duplicados, virtualización y almacenamiento por niveles, Thin Provisioning, uso de unidades energéticamente eficientes, cambio a unidades de estado sólido (SSDs)

47 Supported by: 47 www.efficient-datacenter.eu Recomendaciones de buenas prácticas   Las mejoras o soluciones no se refieren exclusivamente a los equipos de almacenamiento, e incluyen mejores sistemas de aire acondicionado, aumento de la temperatura del centro de datos, uso de la virtualización de servidores, tecnologías UPS y unidades de distribución de potencia más eficientes. –Mejora de la fiabilidad del almacenamiento; Las actuales arquitecturas de almacenamiento se han diseñador bajo la premisa de que los equipos van a fallar en algún momento. Si los equipos ofrecen una mayor fiabilidad y se espera que tengan menos averías, es posible reducir la redundancia de almacenamiento y, por lo tanto, disminuir la energía consumida por la infraestructura en conjunto; –Gestión de datos eficiente; Una de las principales causas de la actual explosión de datos a la que se enfrentan las instalaciones de almacenamiento de datos es el número de copias de datos redundantes que conservan las organizaciones.

48 Supported by: 48 www.efficient-datacenter.eu Recomendaciones de buenas prácticas –Utilizar unidades de eficiencia energética; Además de usar tecnologías como MAIDs, es importante emplear unidades energéticamente eficientes en soluciones que tengan como base el array de discos; –Cambio a unidades de estado sólido (SSDs); en principio, los SSDs son más fiables y más energéticamente eficientes puesto que carecen de partes móviles y platos giratorios. Además, una menor generación de calor significa menos requisitos de refrigeración.

49 Supported by: 49 www.efficient-datacenter.eu Debate Preguntas relacionadas con el módulo

50 Supported by: 50 www.efficient-datacenter.eu Preguntas/discusiones relacionadas con el módulo  En tu opinión, ¿cuáles son los principales obstáculos para la eficiencia energética de los equipos de almacenamiento de datos?

51 Supported by: 51 www.efficient-datacenter.eu Otras lecturas recomendables Libros blancos Publicaciones online Etc.

52 Supported by: 52 www.efficient-datacenter.eu Otras lecturas recomendables   Reducción del consumo energético en los centros de datos a través de un almacenamiento eficiente –http://www.it-executive.nl/images/downloads/reducing-datacenter- power.pdfhttp://www.it-executive.nl/images/downloads/reducing-datacenter- power.pdf   Buenas prácticas para unas operaciones de almacenamiento energéticamente eficientes Versión 1.0 –http://www.snia.org/sites/default/files/GSI_Best_Practices_V1.0_FINAL. pdfhttp://www.snia.org/sites/default/files/GSI_Best_Practices_V1.0_FINAL. pdf   Consolidación del almacenamiento para la eficiencia del centro de datos –http://www.bladenetwork.net/userfiles/file/c565536e9e9d804a- Storage_Consolidation_for_Data_Center_Efficiency.pdfhttp://www.bladenetwork.net/userfiles/file/c565536e9e9d804a- Storage_Consolidation_for_Data_Center_Efficiency.pdf   Mejora de la experiencia móvil con unidades de estado sólido –http://download.intel.com/it/pdf/Improving_the_Mobile_Experience_with _Solid_State_Drives_2009.pdfhttp://download.intel.com/it/pdf/Improving_the_Mobile_Experience_with _Solid_State_Drives_2009.pdf

53 Supported by: 53 www.efficient-datacenter.eu Otras lecturas recomendables   Soluciones avanzadas de disco para inexpertos (Para Dummies) –http://www.lsi.de.com/DistributionSystem/User/AssetMgr.aspx?asset=56060http://www.lsi.de.com/DistributionSystem/User/AssetMgr.aspx?asset=56060   Consolidación de la infraestructura de almacenamiento y creación de un centro de datos más ecológico –http://www.oracle.com/technetwork/articles/systems-hardware- architecture/consolidate-storage-infrastructure-163568.pdfhttp://www.oracle.com/technetwork/articles/systems-hardware- architecture/consolidate-storage-infrastructure-163568.pdf   Arrays de almacenamiento y eficiencia energética: conceptos tecnológicos y consideraciones empresariales –http://www.emc.com/collateral/hardware/white-papers/h2402-power- efficiency-storage-array-wp-ldv.pdfhttp://www.emc.com/collateral/hardware/white-papers/h2402-power- efficiency-storage-array-wp-ldv.pdf