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Qué es NVMe y cómo está cambiando el almacenamiento empresarial

hdd_3NVMe (memoria no volátil express, por sus siglas en inglés) está sacudiendo la industria de almacenamiento empresarial.

Un protocolo de comunicaciones desarrollado específicamente para el almacenamiento de todo flash, NVMe permite un rendimiento más rápido y una mayor densidad en comparación con los protocolos heredados. Está diseñado para cargas de trabajo empresariales que requieren un rendimiento superior, como análisis de datos en tiempo real, plataformas de comercio en línea y otras cargas de trabajo sensibles a la latencia.

NVMe frente a SCSI conectado en serie (SAS)
NVMe tiene como objetivo reducir la sobrecarga de software entre las aplicaciones y el almacenamiento en todos los sistemas flash.

Los sistemas de almacenamiento basados en Flash normalmente usan enlaces SAS (SCSI conectados en serie) desde sus procesadores de controlador para comunicarse con flash. SAS se basa en el protocolo heredado SCSI, que se desarrolló originalmente para su uso con unidades de disco duro más lentas. SCSI se puede usar para comunicarse con flash, pero no es ideal.

“Cómo intenta leer y escribir: SCSI solo asume que la unidad flash con la que está hablando es una unidad de disco duro. No es muy eficiente cuando se trata de sacar todo el valor de rendimiento de la memoria flash”, señala Eric Burgener, vicepresidente de investigación de almacenamiento en IDC.

NVMe está diseñado para aprovechar mejor la mera latencia de microsegundos proporcionada por las matrices de todos los flash y eliminar el cuello de botella SCSI. “NVMe fue creado específicamente para flash. Ni siquiera es compatible con discos duros. Y es un protocolo mucho más eficiente porque solo opera de la mejor manera para leer y escribir en flash”, anota Burgener.

¿Cómo funciona NVMe?
Específicamente, NVMe utiliza rutas de datos paralelas de baja latencia para acelerar el rendimiento en el back-end de las matrices flash: NVMe admite 64 mil colas que pueden contener hasta 64 mil comandos.

“SCSI es un protocolo en serie, por lo que cuando intenta hablar con dispositivos de disco que están conectados a un controlador SCSI, solo puede hablar con ellos de a uno por vez”, indica Burgener. “NVMe le permite tener hasta 64 mil solicitudes pendientes simultáneas, para que pueda tener muchos más dispositivos en la parte de atrás. Es solo una manera mucho más eficiente de acceder a la capacidad de almacenamiento en la parte de atrás con este paralelismo masivo”.

Por qué una empresa necesita NVMe
Hay cargas de trabajo extremadamente sensibles a la latencia que se beneficiarán inmediatamente del aumento de rendimiento de NVMe, como el análisis de big data en tiempo real, o entornos de bases de datos de alto rendimiento. El análisis y la respuesta en tiempo real se están convirtiendo en una necesidad para las empresas, e IDC predice que entre el 60% y el 70% de las empresas de Fortune 2000 tendrán al menos una carga de trabajo de misión crítica que aproveche el análisis de big data en tiempo real para el 2020.

“Cuando una empresa tiene una carga de trabajo que, si se ejecuta más rápido, genera un beneficio empresarial fundamental como más comisiones, mayores ingresos y un mejor servicio al cliente: esas son las cargas de trabajo que pueden llevar a un cliente a decir: ‘Tengo que tener NVMe hoy”, anota Bergener.

Productos NVMe
Las primeras plataformas de almacenamiento que aprovecharon NVMe en lugar de la tecnología SCSI comenzaron a enviarse en el 2016 y el 2017 desde nuevas empresas, incluidas Apeiron Data SystemsE8 StorageExceleroMicron y Pavilion Data Systems. Estos sistemas están destinados principalmente a cargas de trabajo especializadas, con cargas de trabajo extremadamente sensibles a la latencia, como el análisis comercial.

Los jugadores de almacenamiento establecidos, mientras tanto, no han ignorado este protocolo de interconexión más rápido y han estado rediseñando sus sistemas para soportar NVMe. Ha habido una ráfaga de anuncios centrados en NVMe en la primera mitad del 2018, que incluyen:

  • Dell EMCreescribió su línea de productos empresariales insignia VMAX, que ahora se llama PowerMax, para incluir soporte de NVMe. Se promete soporte futuro para las interconexiones NVMe sobre Fabric. “Es la primera vez que diseñamos un sistema desde cero para NVMe”, señala Sam Grocott, vicepresidente senior de marketing para el grupo de soluciones de infraestructura, en una sesión informativa realizada antes del Dell Technologies World 2018.
  • HPEanunció la próxima generación de su plataforma de almacenamiento Nimble; sus nuevas cabinas HPE Nimble Storage All Flash y las cabinas Nimble Adaptive Flash para implementaciones híbridas se han diseñado para admitir NVMe.
  • IBManunció en febrero que su FlashSystem 900 admite Infiniband NVMe over Fabric y planes compartidos para admitir una nueva capacidad de red NVMe sobre Fabric en futuras versiones de IBM Spectrum Virtualize y Spectrum Accelerate.
  • NetApppresentó el AFF A800, una nueva matriz empresarial totalmente flash y la primera en ofrecer NVMe de extremo a extremo. El AFF A800 combina unidades de estado sólido NVMe con NVMe over Fabric. Puede alcanzar una latencia de menos de 200 microsegundos desde el host de la aplicación hasta el almacenamiento de datos y el rendimiento de 300 GB/s mediante una combinación de SSD NVMe y conectividad NVMe / FC, indica NetApp.
  • Pure Storage(que ha estado vendiendo su FlashArray / X70 basado en NVMe desde el año pasado) anunció que extenderá la tecnología NVMe en toda su familia FlashArray X. Cinco modelos: X10, 20, 50, 70 y 90, se pueden configurar con la arquitectura de flash directo NVMe.

Una diferencia clave entre las startups y los proveedores más grandes es que los proveedores más grandes están ofreciendo soporte NVMe junto con sus servicios de datos empresariales existentes.

“Lo que es diferente es que tomaron sus plataformas de almacenamiento insignia, que tenían un conjunto muy completo de funcionalidades de software, como instantáneas, encriptación, reducción de datos en línea, replicación, todo ese tipo de cosas, y básicamente pusieron la tecnología NVMe en esos sistemas”, comenta Bergener. “Así que pueden ir después de un tipo diferente de carga de trabajo que los chicos del principio, que en general carecían de la funcionalidad del software. Lo que estaban proporcionando era solo un rendimiento puro”.

En particular, los proveedores de almacenamiento empresarial bien establecidos pueden apuntar a la consolidación de la carga de trabajo empresarial más densa y mixta, indica Bergener. En un entorno de carga de trabajo mixta, las aplicaciones de bases de datos tradicionales y las aplicaciones modernas a escala web podrían compartir la misma infraestructura. En comparación, las plataformas de inicio se implementan generalmente para una única carga de trabajo dedicada con necesidades de alto rendimiento.

El futuro de NVMe
A medida que la tecnología NVMe madura, disminuyen los costos y aumentan los requisitos de rendimiento del almacenamiento, las empresas avanzarán hacia sistemas de almacenamiento basados en flash que implementan NVMe de extremo a extremo y pueden soportar cargas de trabajo mixtas. “Hay un argumento de TCO en torno a un sistema para cargas de trabajo mixtas que está construido a partir de NVMe en lugar de SCSI. Todavía tiene flash, pero es flash con el que habla a través de SCSI. Puede construir un sistema más potente en un espacio más pequeño que utiliza menos energía con la versión basada en NVMe”, indica Bergener.

“En IDC, creemos que NVMe reemplazará absolutamente a SCSI en matrices de almacenamiento primario”, indica Bergener. “Pero llevará hasta el 2021 que más del 50% de los ingresos generados por las matrices de almacenamiento primarias (estas son todas las matrices flash) provengan de sistemas basados en NVMe. Estamos justo al comienzo de eso”.

Para los administradores de almacenamiento empresarial que sopesan SCSI versus tecnología NVMe para su próxima plataforma de almacenamiento empresarial, es importante asegurarse de que la plataforma que elijan se pueda actualizar a tecnologías de almacenamiento más nuevas (NVMe over Fabric y memoria de clase de almacenamiento, por ejemplo) sin necesidad de interrupciones, recomienda IDC.

Todavía habrá una gran cantidad de sistemas de almacenamiento flash totalmente basados en SCSI que se venderán en los próximos años. Pero, “los clientes que buscan una mayor densidad de infraestructura, para que puedan obtener más cargas de trabajo en una plataforma más pequeña, o si necesitan la latencia absoluta y las ventajas de rendimiento que pueden obtener de NVMe, esos son los tipos que necesitarían NVMe ahora mismo”, finaliza Bergener.

Ann Bednarz, NetworkWorld.com

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