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Acelere el rendimiento de las bases de datos
con el almacenamiento all-flash
Paul Feresten
Director Sénior de Marketing de Producto
Mike Phelan
Director Sénior de Producto

Para muchas aplicaciones de bases de datos (desde comercio de alta frecuencia a gestión de riesgos en tiempo real), unos pocos microsegundos marcan la diferencia entre las oportunidades materializadas y las perdidas.

Dado que la velocidad con la que se completan las operaciones de I/O es crucial para el rendimiento de las bases de datos, las empresas adoptan cada vez más el almacenamiento all-flash para minimizar la latencia de I/O y acelerar el rendimiento transaccional.

Elegir el almacenamiento all-flash correcto afecta directamente a los resultados finales, pues aporta grandes mejoras en el tiempo de procesamiento, reduce el hardware de servidor necesario, recorta los costes de licencias de bases de datos y supone un importante ahorro de espacio físico y consumo energético. (Para obtener más información sobre este tema, consulte La tecnología flash ofrece rendimiento del almacenamiento para un mundo en el que nada puede esperar en este número).

Obtención del máximo rendimiento de las bases de datos

Durante años, los administradores de bases de datos han planificado y controlado meticulosamente el almacenamiento de datos para obtener el máximo rendimiento de discos relativamente lentos. Para ello han aplicado prácticas recomendadas como la ejecución de archivos de registro ocupados en unidades rápidas reflejadas para proporcionar el mejor rendimiento posible. Estos administradores también han preferido utilizar infraestructuras dedicadas y sobreaprovisionadas para evitar la contención del efecto «noisy neighbor» (vecino ruidoso) y los tiempos de respuesta impredecibles.

Las cabinas all-flash sustituyen los discos de estado sólido (SSD) por discos mecánicos, más lentos. Esto tiene un gran impacto sobre todo lo relativo al rendimiento. Un SSD flash ofrece cientos de veces más IOPS que una unidad de disco duro (HDD) y reduce la latencia de acceso de milisegundos a microsegundos.

Sin embargo, existen diferencias importantes en la arquitectura que hacen que algunas cabinas all-flash sean más o menos indicadas para cargas de trabajo de bases de datos de alto rendimiento. Para sacar el máximo partido a las latencias de microsegundos que ofrece la tecnología flash, es imprescindible una ruta de datos limpia y optimizada. Es fundamental que los servicios de almacenamiento no supongan un impedimento para conseguir un rendimiento rápido en todo momento.

EF560 de NetApp

Las nuevas cabinas all-flash EF560® de NetApp® son perfectas para ofrecer el máximo rendimiento all-flash para bases de datos críticas para el negocio. Esta nueva plataforma ofrece resultados de rendimiento (tanto constante como absoluto) de vanguardia. Con hasta 650 000 IOPS en un factor de forma compacto en 2U y tiempos de respuesta medios de 800 microsegundos o menos, las cabinas EF560 demuestran la importancia del diseño del sistema de almacenamiento. Además, las cabinas EF560 cuentan con la fiabilidad y la disponibilidad contrastadas que hemos desarrollado a lo largo de ocho generaciones del sistema operativo SANtricity.

Las cabinas EF560 están diseñadas para responder a las prácticas recomendadas de los administradores de bases de datos de alto rendimiento. Las CPU de almacenamiento están dedicadas a actividades de lectura y escritura rápidas, mientras que los recursos de host se utilizan para compresión. No hay nada en la ruta de código que obstaculice el procesamiento de I/O, por lo que estas cabinas no solo proporcionan latencia del orden de microsegundos con carga, sino que además mantienen la misma latencia el día 1 que el día 1001, sin picos inesperados.

Para los administradores de bases de datos, este rendimiento dedicado es coherente con el objetivo de obtener resultados previsibles de forma constante. Hemos medido el rendimiento y la relación precio/rendimiento de las cabinas EF560 con una serie de pruebas de rendimiento internas (IOPS y rendimiento) y la prueba SPC-1, y los resultados han sido excepcionales.

Rendimiento de IOPS

En primer lugar, veamos cómo es el rendimiento de las cabinas EF560 en una carga de trabajo de lectura, dado que este es el tipo de carga que más se registra en cabinas all-flash. Las cabinas EF560 ofrecen una tasa sostenida de 650 000 operaciones de I/O por segundo con una latencia de 800 microsegundos y un espacio en rack de solo 2U. Esto supone una mejora del 62,5 % con respecto a las cabinas EF550. Incluso si tomamos 500 microsegundos como umbral de rendimiento, las cabinas EF560 ofrecen 628 000 IOPS.

Hemos llevado la descripción del rendimiento de IOPS de las cabinas EF560 un paso más allá para poder predecir mejor el rendimiento con la carga de trabajo específica que usted piense ejecutar. (El sistema probado fue un EF560 con 48 SSD, RAID 5 y un tamaño de bloque de 8 Kb).

Tabla 1) Rendimiento de IOPS de EF560 con diferentes cargas de trabajo de lectura/escritura.

Fuente: NetApp, 2015

Prueba de rendimiento SPC-1

Como validación adicional, hemos publicado los resultados de la cabina EF560 en la prueba de rendimiento SPC-1 de Storage Performance Council, en la que se simulan muy bien las demandas de una base de datos de alto rendimiento con un alto porcentaje de operaciones de escritura y lectura. (Consulte Acerca de la prueba de rendimiento SPC-1 en la barra lateral para obtener más información). En esta prueba auditada, la cabina EF560 registró 245 011,76 IOPS™ en SPC-1 con un tiempo de respuesta medio (ART, medido con un 100 % de carga) de 0,93 milisegundos o 930 microsegundos. Si consideramos 500 microsegundos como un umbral, la cabina EF560 ofrece 196 008,41 IOPS en SPC-1 con tiempos de respuesta de 0,53 milisegundos (530 microsegundos). Los requisitos de un cliente típico oscilan entre 80 000 y 120 000 IOPS, lo que entra perfectamente dentro de la capacidad de EF560.

Figura 1) Curva de tiempo de respuesta de la cabina EF560 en SPC-1.

Fuente: Resumen ejecutivo de la prueba de rendimiento SPC-1 de la cabina EF560

La cabina EF560 ofrece el tiempo de respuesta mínimo (o LRT, medido con una carga del 10 %) más bajo registrado en SPC-1 en cualquiera de las configuraciones de las listas «Los 10 mejores» de SPC-1 con 0,18 milisegundos (180 microsegundos). El LRT en SPC-1 representa el tiempo de respuesta mínimo posible que puede proporcionar un sistema de almacenamiento. Consulte el resumen ejecutivo o el informe completo de las pruebas SPC-1 para la cabina EF560.

Latencia 20 veces mejor con un 70 % de reducción de espacio en rack
¿Una alta tasa de IOPS y latencias de microsegundos suponen una gran diferencia? Un minorista internacional que opera en línea necesitaba una baja latencia constante para acelerar las transacciones de pago y aumentar el nivel de satisfacción del cliente. Este minorista también necesitaba una fiabilidad del sistema muy alta, dado que cada minuto de tiempo de inactividad le supone una importante pérdida de ingresos. La cabina EF-Series mejoró el rendimiento de sus bases de datos Oracle al permitir gestionar perfiles de compra y transacciones 20 veces más rápido que con su sistema anterior. Lea el caso de éxito.

Prueba de precio/rendimiento SPC-1

Uno de los aspectos principales de la prueba de rendimiento SPC-1 es que evalúa la relación precio/rendimiento en términos de USD/IOPS en SPC-1 de cada configuración probada. La cabina EF560 registra 0,54 USD por IOPS en SPC-1, lo que pone la sitúa en el segundo puesto de la lista «Los 10 mejores» de SPC-1 Price-Performance™. Si observa los resultados con un tiempo de respuesta medio inferior a 1 milisegundo, la cabina EF560 es la número 1.

Para obtener información más detallada sobre los resultados de EF560 en SPC-1, consulte esta publicación de blog de Dimitris Krekoukias en RecoveryMonkey.org.

Rendimiento

El rendimiento o el ancho de banda son otros aspectos importantes del rendimiento de las cabinas flash. Aunque se menciona con menos frecuencia que la tasa de IOPS, el rendimiento es un indicador de la eficacia con la que una cabina puede realizar operaciones secuenciales (en lugar de aleatorias) de lectura y escritura. Todas las bases de datos tienen un componente secuencial importante, como los archivos de registro. Las cargas de trabajo de análisis y las bases de datos en memoria pueden verse muy beneficiadas por una transmisión por flujos rápida para el procesamiento de datos.

Esta es otra área en la que destacan las cabinas EF560. Donde la competencia en flash alardea de un rendimiento de lectura de 4 Gb/s u 8 Gb/s, las cabinas EF560 ofrecen un rendimiento sostenido de 12 Gb/s en lectura y más de 6 Gb/s en escritura.

Convierta el rendimiento en una ventaja comercial

Procesamiento cada segundo. El director de información de una adjudicataria de un contrato de perforación petrolífera quería acelerar el procesamiento de los datos de sus torres de perforación de una vez por minuto a una vez por segundo, es decir, un incremento de 60 veces. La cabina EF-Series le permitió a esta empresa cumplir este objetivo, ya que proporciona datos más detallados y análisis instantáneos en tiempo real para respaldar una mejor toma de decisiones.

Generación de informes 4 veces mayor. Una aplicación de análisis de datos inmobiliarios captura y reempaqueta datos del sector inmobiliario a nivel nacional para su uso en el sector bancario, financiero e inmobiliario. Esta empresa inmobiliaria necesitaba acelerar el rendimiento de su base de datos para agilizar el servicio. Gracias a EF-Series, ahora la empresa puede proporcionar actualizaciones de tasaciones cuatro veces al día cuando antes lo hacía solo una, lo que le permite manejar datos más actualizados, reducir los tiempos de aprobación de créditos hipotecarios y aumentar considerablemente la satisfacción del cliente. Lea el caso de éxito.

Mejoras en el rendimiento de las cabinas EF560

Las cabinas EF560 aprovechan cuatro nuevas mejoras del rendimiento:

  1. Nuevas CPU más rápidas. Las cabinas EF560 cuentan con los nuevos procesadores de 2,2 GHz y 6 núcleos Intel Xeon que prácticamente duplican la tasa de IOPS.
  2. Compatibilidad con SANtricity en varios núcleos. Hemos optimizado el software SANtricity 8.20 más reciente dividiendo las cargas de trabajo entre los núcleos. Esto acelera los tiempos de respuesta un 50 % adicional, como muestran los resultados de nuestras pruebas de rendimiento más recientes.
  3. SSD con menor latencia. Continuamos aprovechando las grandes mejoras en la tecnología SSD a medida que ampliamos la capacidad y reducimos las latencias para ofrecer la menor relación precio/IOP del sector.
  4. Compatibilidad con las conexiones de estructura más rápidas. Los sistemas EF560 ofrecen un conjunto ampliado de opciones de conectividad de host para 8 puertos SAS de 12 Gb y 4 InfiniBand de 56 Gb, además de nuestras ofertas de 8 puertos Fibre Channel de 16 Gb y 8 iSCI de 10 Gb.

Mejoras en la capacidad de gestión y la disponibilidad de EF560

Algunas de las mejoras en la capacidad de gestión y la disponibilidad de EF560 son:

  • Actualizaciones de firmware de unidades en línea
  • Evacuador de unidades (copia de datos de una unidad con fallo)
  • Reconstrucción de segmentos cruciales en DDP (proporcionaremos más información sobre este tema un poco más adelante).

Los sistemas EF560 tienen controladoras dual-activa alojadas en una bandeja de 2U y configuradas con hasta 120 SSD (actualmente con capacidades de 400 Gb, 800 Gb y 1,6 TB). Una única cabina proporciona hasta 192 TB de capacidad bruta. Los SSD se configuran en volúmenes usando pools de discos dinámicos (DDP) o RAID 0, 1, 5, 6 y 10.

Figura 2) Especificaciones de EF560.

 

Fuente: NetApp, 2015

Elegir un método de protección de datos

Uno de nuestros objetivos con respecto a las cabinas EF560 era el de describir detalladamente el rendimiento y las operaciones para que pueda elegir fácilmente la configuración que mejor se adapte a sus necesidades. Con el rápido crecimiento de la popularidad de DDP (el 35 % de las puestas en marcha de EF-Series ya lo usan) teníamos que incluir una guía sobre cuándo elegir DDP frente a otro nivel de RAID.

Para elegir la protección de datos adecuada, piense en sus requisitos e imagine cada uno de los esquemas de protección posibles como zonas de rendimiento, como se muestra en la Figura 2. A continuación, elija el nivel de protección que ofrezca el rendimiento y la capacidad que usted necesita.

Figura 3) Rendimiento de EF560 con RAID5, DDP y RAID 10.

Fuente: NetApp, 2015

Tenga en cuenta que esta figura se basa en una carga de trabajo con un tamaño de bloque de 8 Kb, un 75 % de lecturas y un 25 % de escrituras, y una latencia máxima de 0,6 milisegundos (600 microsegundos). Aumentar el porcentaje de escrituras mueve las líneas de división hacia abajo de todas las tecnologías.

La elección del administrador para rendimiento de bases de datos

Si busca un rendimiento rápido y constante utilizando una cabina all-flash, observe detenidamente la arquitectura. Las cabinas all-flash EF560 cuentan con una arquitectura de rendimiento dedicada que es perfecta para las bases de datos de alto rendimiento vitales para el negocio. Con una base instalada de casi 1 millón de sistemas de almacenamiento y una fiabilidad de más del 99,999 %, las cabinas EF560 tienen una arquitectura que ofrece un rendimiento en el que los administradores de bases de datos pueden confiar.

Recursos

Paul Feresten, Director Sénior de Marketing de Producto y Mike Phelan, Director Sénior de Producto

Paul se unió a NetApp en 2005 y actualmente es responsable de marketing de tecnología de estado sólido. Antes era responsable de software clave de NetApp, como Data ONTAP, multi-tenancy seguro y eficiencia del almacenamiento. Paul tiene más de 30 años de experiencia en dirección de producto, ventas, marketing y dirección ejecutiva. Antes de entrar a formar parte de NetApp, Paul trabajó en Data General, Digital Equipment Corporation, MSI Consulting y SEPATON. Se licenció en la Boston University y obtuvo un MBA en Babson College.

Mike se unió a NetApp en abril de 2012 y actualmente es director de producto de EF-Series. En su puesto anterior como ingeniero técnico de marketing, Mike realizó pruebas de muchas de las funciones avanzadas de los productos E-Series y EF-Series, además de escribir sobre ellas, impartir formación y presentarlas. Tiene una amplia experiencia con cachés SSD, pools de discos dinámicos y mirroring asíncrono de volúmenes remotos.

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Abril de 2015

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Acerca de la prueba de rendimiento SPC-1

SPC-1 es una prueba de rendimiento SAN auditada estándar del sector de Storage Performance Council, que pone a prueba el almacenamiento con una combinación de operaciones de I/O predominantemente aleatorias de diferentes tamaños. La carga de trabajo incluye tanto consultas como operaciones de actualización típicas de aplicaciones como OLTP y bases de datos. La prueba de rendimiento SPC-1 es mucho más exigente que una carga de trabajo de lectura de bloque pequeño normal. De hecho, aproximadamente un 60 % de la carga de trabajo consta de escrituras, lo que hace que esta prueba de rendimiento sea un auténtico reto para el almacenamiento flash.

Reconstrucciones de segmentos cruciales de DDP

Tanto EF-Series como E-Series cuentan con la tecnología de pools de discos dinámicos (DDP), que distribuye los datos, la información de paridad y la capacidad de reserva de forma uniforme por todo un pool de unidades. Esto simplifica la configuración, elimina los puntos de sobrecarga y maximiza el uso de la capacidad.

La versión más reciente de SANtricity agrega reconstrucciones de segmentos cruciales a DDP. Si dos unidades fallan al mismo tiempo, SANtricity identifica automáticamente los segmentos con franjas de datos en las dos unidades que han fallado y reconstruye primero estos datos para minimizar la exposición.

 
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