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Pese a sus limitaciones, las soluciones DAS todavía juegan un papel en los centros de datos

Aunque limitadas, soluciones DAS juegan un papel en centros de datos, gracias a almacenamientos PCIe sólidos y a requisitos de computación en la nube.

Qué va a aprender: como el almacenamiento local no puede ser compartido, la arquitectura direct-attached storage (DAS) ha tenido que enfrentarse a  los problemas de desequilibrio entre la necesidad y la demanda de almacenamiento,  procesos de replicación y copia de seguridad más complejos, y la necesidad de infraestructura adicional que cada servidor requiere para facilitar estos procesos. Esto se ha traducido en que tanto la tecnología de almacenamiento de red (SANs) y la tecnología network attached storage (NAS) sirvan como sustitutas de la antigua DAS.

Sin embargo, las soluciones DAS siguen estado presentes. EMC Corp. ha lanzadoPCI Express (PCIe), sus nuevos productos de almacenamiento de estado sólido, diseñados para activar los sistemas de almacenamiento de red de modo que puedan guardarse datos localmente en el servidor, una arquitectura que las grandes empresas como Facebook y Google han adoptado para sus operaciones en la nube, y que ha supuesto el retorno de la tecnología DAS. En este articulo experto se trata sobre los factores que han provocado ese resurgimiento del DAS, incluyendo las limitaciones del SAN y NAS, y las ventajas de usar DAS con almacenamiento de estado sólido, así como el papel de esta tecnología en los entornos de redes en la nube.

SAN y NAS no cumplen

Una de las razones por las que las soluciones DAS siguen en el mercado es que los sistemas SAN y NAS llevan mucho tiempo incumpliendo sus promesas. SAN afirmaba que sería capaz de crear un sistema global de gestión de almacenamiento que podría ser distribuido entre los servidores de forma dinámica, de modo que solo se asignaba a cada  servidor la capacidad que realmente necesitaba. Durante los primeros ocho años de vida de esta tecnología, esta capacidad brillaba por su ausencia, y el almacenamiento SAN tenía que ser “racionado” manualmente para cada servidor. Cuando un servidor necesitaba más capacidad, era necesario asignar una nueva partición a este servidor y concatenar la misma con el almacenamiento presente en el servidor o, aún peor, gestionarlos por separado. El proceso de añadir almacenamiento a un servidor en un SAN era muy similar a la metodología DAS previa.

También se suponía que la protección de datos seria mucho más sencilla. La idea era hacer copias de seguridad directamente desde el SAN, sin tener que hacer copias desde cada uno de los servidores individuales. Aunque un puñado de aplicaciones era capaz de realizar esta tarea, el problema era que las aplicaciones eran ciegas, puesto que copiaban datos sin saber realmente qué eran esos datos. Así que el usuario rápidamente percibió que necesitaba cierta “conciencia de aplicación” para poder copiar las aplicaciones  activas y realizar restauraciones inteligentes. Así que el resultado es la necesidad de disponer de un software de copia de seguridad en los propios servidores.

Finalmente, el precio de las tecnologías SAN y NAS sigue siendo más elevado que el DAS. Muchos usuarios han decidido que es más barato vincular almacenamiento directamente, aunque sea ineficiente, que compartirlo eficientemente.

Para ser sinceros, las implementaciones SAN y NAS modernas han logrado resolver la cuestión del almacenamiento con tecnologías como el thin provisioning. Sin embargo el tiempo que tardaron en cumplir su promesa de asignación permitió que la tecnología DAS consolidara su papel en el centro de datos. Pero la mayor parte de los desafíos aún permanecen.

La principal razón para adoptar sistemas SAN/NAS fue la aparición de virtualización de cliente y servidor, puesto que la capacidad de mover imágenes virtuales entre hosts físicos necesita de almacenamiento compartido. La virtualización también provoca que sea viable el reconocimiento de copias de seguridad y aplicaciones fuera de la copia de seguridad original, debido a que el servidor entero se convierte en un archivo que puede ser copiado sin necesidad de interactuar con el host físico original. Pero dejando a un lado estos cambios, importantes, el uso de almacenamiento compartido DAS sigue vigente en los centros de datos. Y su valor se sigue incrementando.

Arranque DAS

Una de las principales razones que sostiene la popularidad de las soluciones DAS en los centros de datos es la necesidad de disponer de un disco de arranque local. Aunque la mayor parte de los SAN permiten algunos sistemas de arranque, aún necesitan adaptadores de bus host concretos (HBAs) y un soporte adecuado para el sistema de almacenamiento SAN. En consecuencia, la mayoría de servidores físicos aún arrancan desde almacenamientos DAS.

Gracias a los almacenamientos de estado sólido (SSD), el arranque desde los servidores locales ofrece algunas ventajas frente al arranque en SAN. En primer lugar los servidores pueden arrancarse o reiniciarse desde un disco local SSD. Y ese mismo SSD puede utilizarse también para la paginación de memoria virtual, algo especialmente importante en entornos virtuales. A medida que los host presentes en estos entornos se ven cargados con máquinas virtuales (VMs) pueden quedarse rápidamente sin memoria RAM, teniendo que usar el almacenamiento local como memoria de paginación. Si este almacenamiento se realiza sobre un disco duro, entonces el rendimiento puede deteriorarse notablemente. Cuando este almacenamiento se basa en memoria, como los discos flash SSD, la caída de rendimiento apenas es perceptible. Por eso mantener un disco SSD para el arranque permite disponer de más máquinas virtuales sin necesidad de invertir en la cara memoria RAM.

Una razón por la que las soluciones DAS continúan vigentes es que las soluciones SAN y NAS han incumplido notablemente sus promesas.

Ampliando el SAN con DAS

El almacenamiento de estado sólido también ejerce un peso importante en la nueva adopción de DAS: como una extensión de SAN. Para equilibrar los cada vez más potentes almacenamientos de estado sólido basados en estructuras PCI, las arquitecturas tienen que ser capaces de almacenar y enviar los datos directamente hasta el servidor que los necesita. Los SSD del PCIe pueden comunicarse directamente con la CPU y no se ven afectados por los problemas de los protocolos SAS o SATA, tal como le ocurre a los SSD típicos. Así que, de nuevo, tenemos una excelente opción para la paginación de memoria virtual en aquellos sistemas que anden escasos de memoria RAM, lo que está provocando que el uso de estos sistemas como memoria cache vaya en aumento.

Con esta estructura, los sistemas de almacenamiento pueden actuar de forma inteligente con los datos más usados en los SSD del PCIe. Así pues, cuando se realiza una solicitud de datos por parte del sistema o del usuario, esta información está disponible para ser enviada a alta velocidad a través del SSD del PCIe. Esto quiere decir que el usuario o la aplicación no tienen que esperar a que la solicitud viaje a través de la red de almacenamiento, a que se procese por sus controladores, a que los discos duros se coloquen en la posición adecuada y a nos devuelvan la información solicitada o escriban la información que hemos enviado.

Si este modelo de almacenamiento tiene éxito puede revolucionar completamente el mundo de las SAN. El almacenamiento SAN pasaría a ser una especie de almacenamiento centralizado de información “fría” mientras que las unidades DAS SSD locales del PCIe  pasarían a utilizarse para la información más activa. El SAN se destinaría a almacenar información de copia de seguridad o información a largo plazo, dejando que sea el servidor el que realice el proceso activo. Algo que puede desembocar en los sistemas de almacenamiento SAN centrándose en la capacidad y dando menos importancia al rendimiento. Sin embargo el problema es que los discos SSD del PCIe nativos no pueden realizar un arranque, por lo que seguirá siendo necesario un disco duro SAS local o incluso una unidad SSD para poder realizar ese arranque.

Infraestructura de computación en la nube

Otra de las claves del resurgimiento de las soluciones DAS son los diseños empleados en entornos masivos de datos tales como Facebook, Google y otros. Estos sistemas combinan la computación y el almacenamiento en un único servidor que está altamente vinculado con los demás servidores. Estos sistemas tienen con frecuencia un almacenamiento propio y la capacidad de acceder a los datos de los demás servidores. Incluso pueden contar con una combinación de discos SSD PCIE y discos duros tradicionales para el arranque. Estos proveedores de tecnologías online y de Internet han elegido este diseño precisamente por su alta eficiencia en costes de arquitectura y por la capacidad para poder escalar el sistema a medida que se añaden nuevos servidores.

Este modelo de DAS estaba algo limitado en su uso – dedicado solo a empresas con grandes aplicaciones online. Sin embargo, y gracias a la virtualización de servidores, con frecuencia es necesario disponer de una capacidad de computación escalable que se acompañe de una infraestructura de almacenamiento adecuada. Los fabricantes como Nutanix ofrecen productos que no son más que clústeres de servidores con almacenamiento interno, para proporcionar a las aplicaciones en la nube las infraestructuras adecuadas para centros de datos  más tradicionales.

La virtualización de servidores todavía necesita del almacenamiento compartido para mover las imágenes virtuales y disponer de una mayor disponibilidad. Estas arquitecturas convergentes automáticamente copian los datos de los nodos al clúster de manera que las diferentes máquinas virtuales estén disponibles en cualquier nodo del clúster. Este modelo de “DAS compartida” ofrece la simplificación y rentabilidad del almacenamiento local y muchos beneficios del modelo SAN.

SI DAS vive, ¿SAN muere?

Las soluciones DAS están avanzando. Son muchos los expertos en almacenamiento que piensan que los centros de datos se están dirigiendo a un entorno “fundamentalmente DAS” (como el descrito anteriormente), mientras que SAN solo será un almacenamiento a largo plazo, quedando los datos realmente activos almacenados de forma local en el servidor que los necesite. El software necesario para gestionar todo este tráfico de datos está madurando rápidamente y será utilizado para mantener localmente datos activos. También será capaz de reconocer nuevos datos que se generen a nivel local y sincronizarlos con el sistema SAN en segundo plano.

Los principales impulsores del cambio potencial a ese modelo “fundamentalmente DAS” son las demandas de rendimiento de los sistemas virtuales y las capacidades de rendimiento de los almacenamientos de estado sólido. En un caso se precisan de los datos locales, y el otro lado tiene la capacidad de ofrecer esos datos locales sin la latencia que causa el almacenamiento en red.

Múltiples opciones de almacenamiento

Como siempre, hay una gran cantidad de opciones para los administradores de almacenamiento a la hora de resolver los problemas que puedan tener. El primer paso debe ser la inversión en una herramienta de análisis de rendimiento que pueda optimizar el entorno actual. Esto maximiza la inversión que se ha realizado y permite a los usuarios tomar una decisión debidamente informada a la hora de dar el siguiente paso.

Si no es posible actualizar la red o la infraestructura de almacenamiento debido a problemas de tiempo o falta de presupuesto, otra aproximación válida sería una estrategia mixta de sistemas DAS con base SSD acompañados de almacenamiento SAN. Esta opción ofrece los beneficios de un rendimiento optimizado eliminando los atascos del almacenamiento en red, logrando el máximo beneficio de las unidades SSD.

Si es posible disponer de fondos, se podría invertir en infraestructura de almacenamiento en red y en un sistema de almacenamiento compartido, tales como unidades flash completas para eliminar los problemas de rendimiento en almacenamiento que puedan surgir en un futuro cercano. Además, el uso en este caso de DAS SDD como dispositivo de arranque y paginación completa el objetivo de almacenamiento que se desea lograr.

BIO: George Crump es presidente de Storage Switzerland, una firma de análisis IT centrada en el almacenamiento y la virtualización.

Este artículo apareció originalmente en el magazine Storage.

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