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El NAS de altas prestaciones acelera el almacenamiento basado en archivos

Una nueva generación de sistemas NAS de altas prestaciones promete superar las limitaciones anteriores, incorporando capacidades y funciones tipo SAN al almacenamiento basado en archivos.

El almacenamiento conectado a la red (NAS) soporta aplicaciones basadas en archivos, permitiendo que las empresas de cualquier tamaño consoliden los servidores de archivos distribuidos en un pequeño número de sistemas dedicados de almacenamiento de archivos que operan bajo un sistema de archivos común, como NFS o CIFS. En el pasado, el NAS aportaba más valor al almacenamiento corporativo, pero existían limitaciones en cuanto al rendimiento, la conectividad, la fiabilidad y la escalabilidad. Como resultado, las tareas de almacenamiento de misión crítica aún requerían una red de almacenamiento (SAN). En la actualidad, una nueva generación de sistemas NAS de altas prestaciones promete superar las limitaciones anteriores, incorporando capacidades y funciones tipo SAN al almacenamiento basado en archivos.

Qué es el NAS de altas prestaciones? ¿En qué se diferencia del NAS normal?

Es importante tener en cuenta que no hay una única definición del NAS de altas prestaciones. Los expertos aún no se han puesto de acueDRo en qué es exactamente el NAS de altas prestaciones, pero podemos definirlo comparándolo con el NAS convencional.  

En el lado de la interfaz, el NAS de altas prestaciones ofrecerá normalmente bastantes más puertos Ethernet que los sistemas NAS tradicionales. Por ejemplo, un NAS box común puede incluir sólo uno o dos puertos Ethernet, mientras que los de altas prestaciones pueden soportar 10, 16 o más puertos Gigabit Ethernet (GigE). Para procesar más solicitudes de almacenamiento es esencial disponer de una mejor conectividad. Igualmente, la conectividad añadida puede mejorar la fiabilidad del NAS a través de la incorporación de puertos y la recuperación ante fallos.

Aunque los sistemas NAS de altas prestaciones utilizan los mismos discos SATA o SAS, los controladores de disco dentro del sistema están muy optimizados y permiten una mayor escalabilidad de almacenamiento y rendimiento. Por ejemplo, un sistema NAS de altas prestaciones puede incluir múltiples heads (cabezas de lectura/escritura) que se pueden comunicar con varios discos de forma simultánea. La optimización también se amplía a operaciones concretas de entrada/salida o tipos de datos. Por ejemplo, una plataforma NAS de altas prestaciones se puede optimizar para procesar un gran número de IOPS, grandes flujos de datos secuenciales o que se centre en un número de operaciones NFS por segundo. Existen sistemas NAS de altas prestaciones que están llevando a cabo multitud de accesos simultáneos a archivos o muchas consultas de metadatos, no se trata sólo del caudal de tráfico, dice Greg Schulz, fundador y analista senior de Storage I/O Group. Ahí es donde fallan muchos sistemas de alto rendimiento… no pueden procesar una gran cantidad de archivos pequeños ni un gran número de solicitudes de metadatos.

El agrupamiento (clustering) permite la interconexión de múltiples NAS boxes a la red y entre ellos. Esto aumenta la capacidad y el caudal de tráfico, a la vez que se ofrece un conjunto único de almacenamiento NAS. La utilización de clústers también crea tolerancia, de forma que si falla una unidad del clúster, no degradará de forma significativa al resto de elementos del clúster. Si se necesita más caudal de tráfico, se adquiere otro nodo y se instala allí, explica Randall White, consultor senior de GlassHouse Technologies Inc. Sin embargo, algunos expertos advierten que un NAS clusterizado no garantiza de forma automática un alto rendimiento. BlueArc [Titan] es capaz de entregar prestaciones que pueden rivalizar con algunos clústers pequeños, pero con un único nodo,» indica Schulz, explicando que los productos Titan de BlueArc también se pueden agrupar incluso para niveles superiores de caudal de tráfico y de operaciones NFS por segundo.

Otro atributo clave del NAS de altas prestaciones es la utilización de un Sistema de archivos global (GFS). Un GFS es particularmente importante en sistemas NAS clusterizados, ya que todos los nodos del clúster pueden compartir de forma simultánea el mismo conjunto de almacenamiento, permitiendo que los nodos actúen de modo independiente o en conjunto. Con frecuencia, un GFS está integrado en el sistema operativo del dispositivo del NAS, pero, en algunos casos, el GFS se aplica como otra capa de software añadida en la parte superior de la arquitectura del NAS.

El despliegue del NAS de altas prestaciones lleva asociado algún reto?

El NAS de altas prestaciones permite que una organización realice más tareas en menos tiempo o que se reduzca el número de servidores de archivos necesarios para llevar a cabo el mismo trabajo. En algunos casos, las empresas pueden simplificar la infraestructura de almacenamiento del NAS y ahorrar energía al mismo tiempo. Se ajusta al perfil energético existente; es posible que se puedan reducir parte de los costos de energía, o asegurarse de disponer de energía suficiente para cuando se amplíe, dice Schulz, indicando la importancia del almacenamiento ecológico.

Es importante que los administradores de almacenamiento evalúen los requisitos de gestión subyacentes de un futuro sistema del NAS de altas prestaciones. La mayoría de los usuarios del NAS esperan que la gestión sea eficaz puesto que existe un menor número de servidores de archivos o de sistemas NAS convencionales que gestionar. Sin embargo, los expertos advierten que las implicaciones de la gestión para los sistemas NAS de altas prestaciones pueden variar muchísimo. Algunos sistemas pueden ofrecer altas prestaciones y un alto rendimiento, pero pueden carecer de muchas funciones corporativas. Otros sistemas pueden proporcionar gran cantidad de capacidades, pero demandan un esfuerzo de gestión considerable. Además, algunos sistemas NAS de altas prestaciones pueden requerir en el oDRenador software o controladores especiales que puedan obtener incluso mejores prestaciones o un mejor rendimiento a expensas de un mantenimiento software adicional.

Mediante un sistema NAS de altas prestaciones, las aplicaciones también pueden afectar a las prestaciones. Por ejemplo, algunos sistemas se pueden optimizar para ciertas aplicaciones, pero requieren ajustes y balanceo de carga para otras. Busque el sistema que sea mas apropiado para su carga de trabajo de datos concreta.

Algunas plataformas del NAS de altas prestaciones pueden utilizar una interfaz abierta, pero se basan en un haDRware propietario. Algunos ejemplos conocidos son los sistemas de Isilon Systems Inc. y Panasas Inc. que soportan el NFS y el CIFS, pero que le obligan a comprar los nodos de haDRware y el almacenamiento de ese suministrador concreto. Esto puede ser un problema para las empresas que no quieran depender de un único suministrador. Los expertos advierten que otros suministradores de altas prestaciones pueden interoperar con muchos suministradores de almacenamiento, facilitando los aspectos de compatibilidad.

Cuáles son los fallos u omisiones más importantes del NAS de altas prestaciones?

Con frecuencia, las suposiciones incorrectas son los peores obstáculos a los sistemas NAS de altas prestaciones. Por ejemplo, un error típico podría ser seleccionar un producto clusterizado suponiendo que procesará grandes archivos secuenciales o intentar almacenar datos de transacciones sin suficientes IOPS de almacenamiento. No se obtendrán los mismos resultados de operación de cada tipo de datos. Por tanto, es importante entender en primer lugar las aplicaciones y las cargas de trabajo de datos y, a continuación, seleccionar una plataforma que se pueda optimizar para dichas cargas.

Los sistemas NAS de altas prestaciones pueden monopolizar con mucha facilidad el ancho de banda disponible de la red. Su red corporativa quedará funcionalmente inoperativa si simplemente conecta este sistema, le asigna una dirección IP y lo pone en marcha, comenta White, añadiendo que a menudo son necesarios una nueva conmutación, cambios en la arquitectura de la red y ancho de banda adicional en la LAN para acomodar sistemas de altas prestaciones. Las tarjetas TOE se pueden usar en cada servidor host para facilitar el procesamiento de las cargas y mantener los picos de tráfico al mínimo.

Quién utiliza el NAS de altas prestaciones?

Los problemas de prestaciones del NAS se hicieron particularmente evidentes para Tippett Studio, un estudio de animación por oDRenador y de efectos visuales de Berkeley, California. Este estudio había utilizado un clúster de plataformas NAS de SGI Origin serie 9500 para el almacenamiento principal. No existía ninguna SAN. Pero el tradicional clúster NAS sencillamente no podía mantener el ritmo de I/O (entrada/salida) de una ocupada granja de render de más de 1.000 CPU. El equipo de ingeniería de Tippett Studios tuvo que seleccionar un nuevo sistema NAS que pudiera alojar 50 TB de almacenamiento NAS disponible, a la vez que se proporcionaba el nivel necesario de prestaciones, ampliabilidad y facilidad de gestión.

Al final, el equipo de ingeniería eligió un Titan 2200 de BlueArc Corp., pero sólo después de realizar pruebas cuidadosas. Calculamos las prestaciones de las mismas tareas de nuestra granja de render en comparación con el NAS anterior y después con el NAS de sustitución, explica Daniel R. Basse, gestor de sistemas de Tippett Studio, señalando que también se evaluaron los aspectos funcionales, incluyendo la recuperación ante fallos y otras funciones de fiabilidad. Obtuvimos una mejora de las prestaciones de unas seis veces más, comenta. La facilidad de gestión también ha mejorado. El NAS previo requería varios servidores y aplicaciones dedicadas a la recopilación de métricas de almacenamiento. El Titan 2200 proporcionaba esas mismas herramientas de forma inmediata, eliminando las herramientas conversacionales y reduciendo la sobrecarga del tráfico de la red. El cambio a un único box también ha reducido la complejidad y, como resultado, se ha reducido el tiempo de gestión por parte de los empleados y se ha conseguido reducir el tiempo de no-disponibilidad.

Sin embargo, el cambio a un NAS de altas prestaciones provocó un empuje imprevisto. En realidad, es demasiado eficaz para las aplicaciones existentes en segundo plano. Los renders ahora se completan con demasiada rapidez, lo que está sobrepasando al sistema de colas batch del estudio. Tenemos que sustituir nuestro sistema de gestión de colas batch con algo que pueda satisfacer los requisitos de la granja de render,» explica Basse. El resultado ha sido la evolución de nuestra red y el progreso de nuestro negocio, lo que es bueno.

Basse cree que en los próximos dos años las necesidades de almacenamiento del estudio se duplicarán a 100 TB, pero espera que el NAS de altas prestaciones continúe cumpliendo con las necesidades de rendimiento y fiabilidad. Lo próximo que queremos hacer es 3D estéreo, comenta. Y eso volverá a duplicar el tamaño de nuestros requisitos de almacenamiento. La utilización del NAS permite la expansión del almacenamiento de forma sencilla y económica, según se vayan ampliando los proyectos y haciendo cada vez más complejos.

Cuál es el futuro del NAS de altas prestaciones?

Los expertos creen que el NAS de altas prestaciones se hará cada vez más común, pero muchas de las funciones en el NAS tradicional aún no están disponibles en los sistemas del NAS de altas prestaciones. En el futuro, los suministradores de NAS de altas prestaciones deberían ofrecer cada vez más otras muchas funciones populares del NAS, como vistas instantáneas (snapshots), replicación, copias de puntos de restauración (PIT), granularidad de gestión más fina, mejor balanceo de carga y migración de datos.

El NAS de altas prestaciones también ha renovado el interés en la virtualización del almacenamiento. Al igual que VMware permite que los servidores se dividan en máquinas virtuales y se utilicen en toda la empresa, la virtualización del almacenamiento agrega y asigna almacenamiento sin tener en cuenta su localización física. Se trata de un atributo importante para los sistemas de almacenamiento de alta capacidad, especialmente los sistemas que pueden acceder al almacenamiento ubicado fuera del box.

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