El inicio tiene como objetivo las vibraciones que matan el rendimiento en el centro de datos

Hola de nuevo. Te escribe Simón Sánchez y en esta ocasión vamos a hablar sobre El inicio tiene como objetivo las vibraciones que matan el rendimiento en el centro de datos

En SC09 en noviembre pasado en Portland, Oregon, conocí a un tipo llamado Larry Gordon que contó esta historia:

“Estoy tomando un tren a San Francisco y estoy leyendo un periódico. El tren vibra y mis brazos vibran y el periódico vibra. Todavía puedo leer el periódico, pero requiere más concentración, por lo que no leo tan rápido como lo hago normalmente. Es solo más trabajo concentrarse en un objetivo en movimiento «.

Esto tiene sentido. Pero, ¿por qué me cuenta esta historia en una conferencia sobre supercomputación? Resulta que Larry Gordon es el vicepresidente de marketing de una startup llamada Green Platform Corporation, y el escenario que describe en el tren es análogo al problema que enfrentan los discos duros al leer y escribir datos en un entorno de centro de datos: un problema, cree, la empresa lo ha resuelto.

Según Gus Malek-Madani, fundador y director ejecutivo de Green Platform, las vibraciones en el centro de datos obligan al disco duro a trabajar más para realizar lecturas y escrituras, lo que degrada el rendimiento. Y no solo un poquito. Las pruebas independientes indican que se pierden hasta dos tercios del rendimiento de E / S debido a la vibración. Peor aún, a medida que el rendimiento se ve afectado, el disco tiene que realizar un trabajo adicional para acceder a los datos, lo que ralentiza todo el sistema informático y aumenta proporcionalmente el consumo de energía. Las pruebas indican que a medida que aumentan las vibraciones, el consumo de energía puede más del doble para un trabajo determinado.

La fuente de todas estas vibraciones incluye los propios discos duros (el movimiento mecánico de la plataforma giratoria y el movimiento del brazo actuador), los ventiladores de enfriamiento y las bombas de enfriamiento, así como la vibración acumulativa que reverbera hacia adelante y hacia atrás entre los racks. . Si bien la mayoría de los componentes de estado sólido son relativamente inmunes a las vibraciones, los discos giratorios no lo son. «El rendimiento de estas unidades está increíblemente dañado por la vibración», me dijo Malek-Madani.

Malek-Madani ha hecho una carrera de 25 años utilizando fibra de carbono para combatir las fuerzas de vibración. De hecho, Green Platform es una filial de otra compañía llamada Composite Products, que ofrece racks y estantes antivibración para los mercados de ciencia y audio / video de alta gama. Malek-Madani tuvo la idea de que los discos de computadora también podrían beneficiarse de la amortiguación de vibraciones, y cuando resultaron algunas pruebas iniciales (en una PC de escritorio), decidió buscar la solución que tuviera sentido comercial: almacenamiento en disco en centros de datos.

La solución que él y su nueva empresa han ideado es bastante simple: construir racks completos con fibra de carbono y otros materiales compuestos para amortiguar las vibraciones en el centro de datos. (La fibra de carbono es el mismo material que se utiliza en aviones y palos de golf por su resistencia superior, ventajas de peso y características de amortiguación de vibraciones). El bastidor Green Platform, llamado AVP-1000 (prototipo que se muestra a continuación ) está diseñado para reemplazar el bastidor de acero tradicional por uno de fibra de carbono. El AVP, que significa Plataforma antivibración, está construido como un gabinete estándar de 19 pulgadas y es compatible con los factores de forma típicos del servidor de almacenamiento.

Hasta ahora, los fabricantes de discos duros se ocupaban de las vibraciones, pero casi exclusivamente desde el punto de vista de la fiabilidad. Se sabe que demasiadas vibraciones internas dentro del mecanismo de la unidad pueden provocar fallas en el disco. Cuando se detecta una vibración, el brazo del actuador puede bloquearse o disminuir la velocidad para evitar un golpe en la cabeza. La idea aquí es proteger los medios de datos a expensas de una caída temporal en el rendimiento. Pero el proyecto se ocupa del síntoma, no de la causa, y no hace nada para abordar los efectos acumulativos de las vibraciones en el medio ambiente. Green Platform se ocupa de los efectos de los niveles normales y continuos de vibraciones ambientales en los centros de datos, así como de los choques por causas sísmicas, carros móviles, ascensores, metros, edificios, etc.

Todo esto es parte del problema más general de la tecnología de los discos duros, que se encuentra entre los mundos digital y mecánico. A medida que la densidad de los medios de disco ha aumentado, se pueden almacenar más bits por pulgada cuadrada en los medios, lo que hace que sea cada vez más difícil para el brazo del actuador y el cabezal de lectura / escritura encontrar información específica. Por tanto, si bien se han incrementado las capacidades de almacenamiento, no se han mantenido los tiempos de acceso.

Asimismo, el efecto de la vibración mecánica también actúa contra la tendencia de los medios más densos. Volviendo a la analogía original de Gordon de leer un periódico en un tren, es como si el cabezal de lectura / escritura al final del actuador tuviera que adaptarse a caracteres cada vez más pequeños. La noción de que la vibración del centro de datos está causando una reducción significativa en el rendimiento de E / S está respaldada por el bajo rendimiento de los discos duros que a menudo se exhiben en el campo en comparación con las especificaciones de los fabricantes.

Pruebas recientes parecen confirmar estas afirmaciones. Las pruebas de laboratorio realizadas por el equipo de caracterización dinámica y control de sistemas de Sun Microsystems en San Diego examinaron el efecto de la E / S secuencial en las unidades SATA. Descubrieron que a medida que aumentaba el nivel de vibración, el rendimiento del disco se reducía de 40 a 15 MB / segundo. Al mismo tiempo, la cantidad de energía consumida por el sistema para escribir 10 terabytes de datos ha aumentado de aproximadamente 1,7 a 4,5 kilovatios hora. La prueba Sun también encontró que el bastidor AVP de Green Platform disipa de manera efectiva casi todas las vibraciones en el rango de frecuencia crítica, restaurando un rendimiento casi libre de vibraciones.

Otra serie de pruebas realizadas por Q-Associates, un integrador de sistemas, comparó el rendimiento de E / S de racks AVP de Green Platform y racks de acero en un entorno de centro de datos de nivel 1. Estas pruebas utilizaron el unidades SAS más fuertes (2,5 pulgadas) que, por diseño, deberían ser más resistentes a la vibración. Lo que encontraron fue que los racks AVP aumentaron significativamente el rendimiento de IOPS: 56 a 246 por ciento para lecturas aleatorias y 34 a 88 por ciento para escrituras aleatorias, siendo los archivos más grandes los que más se benefician.

Según Malek-Madani, el resultado general es que los racks Green Platform aumentan el rendimiento del almacenamiento hasta en un 250%, lo que reduce proporcionalmente el consumo de energía relacionado con la alimentación y refrigeración de los equipos de almacenamiento. También hay evidencia que sugiere que la amortiguación de vibraciones alargará el MTBF (tiempo medio entre fallas) para el hardware de almacenamiento, reduciendo así los costos de soporte.

La prima de un bastidor Green Platform sobre un bastidor de metal tradicional es significativa. Según Gordon, un AVP costará entre cuatro y cinco veces más que un bastidor de acero (que cuesta unos 2.000 dólares). Pero para Gordon, esa no es la forma de ver esta solución. Dado que el AVP-1000 mejora el rendimiento y reduce los costos de energía, el bastidor puede amortizarse en menos de 12 meses, a veces mucho menos. Cuando el rendimiento de datos, a diferencia de la capacidad de datos, es el factor limitante de su infraestructura de almacenamiento, una solución AVP significa que necesitará menos servidores de almacenamiento. Si puede reducir su infraestructura de almacenamiento en un tercio, la recuperación ocurre el primer día, dice Gordon.

De hecho, según él, el AVP ofrece el tipo de mejora de rendimiento que proporciona la memoria caché de la unidad de estado sólido (SSD). «Los centros de datos están gastando decenas de miles de dólares en almacenamiento en caché de alta velocidad para mejorar el rendimiento del almacenamiento», señala Gordon. «Básicamente, ofrecemos beneficios similares y cuestan mucho menos que el almacenamiento en caché».

Aunque Gordon y Malek-Madani creen que su solución AVP tiene una amplia aplicabilidad al almacenamiento empresarial, su punto de entrada inicial al mercado será la informática de alto rendimiento, donde el rendimiento del almacenamiento suele ser el cuello de botella. . Esto es especialmente cierto en aplicaciones como el análisis de datos sísmicos, que pueden tardar días, semanas o incluso meses en procesarse. Reducir el tiempo de ciclo para dicho análisis es una ruta de ingresos crítica para estas compañías de petróleo y gas. Además de HPC, ven a la empresa como una oportunidad de mercado de $ 5 mil millones.

En la actualidad, la empresa ofrece el bastidor AVP en cantidades limitadas para estudios piloto en colaboración con algunos OEM de almacenamiento e integradores de sistemas. (Por ahora, la compañía se reserva los nombres de estas partes interesadas). El modelo de negocio inicial implicará asociaciones con algunos de estos mismos integradores y OEM, que combinarán su producto con servidores de almacenamiento. Según Gordon, ya han comenzado varias de estas relaciones y están haciendo «nuevas conexiones» a diario, y algunas de estas relaciones están en proceso de formalización.

También están buscando una entrada de fondos, que hasta la fecha se ha realizado internamente, presumiblemente a través del negocio de productos compuestos de Malek-Madani. Se busca financiamiento externo para continuar probando, agregar un vicepresidente de ventas y ayudar a expandir la producción.

A corto plazo, la compañía está buscando desarrollar algunos estudios de caso de los estudios piloto y expandir el programa a otros sitios de usuarios. «Nos damos cuenta de que estamos haciendo afirmaciones bastante extraordinarias», admite Gordon. «Al menos al comienzo del mercado, esperamos que la gente quiera demostrárselo a sí misma».

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