La memoria persistente llegó para quedarse

Para el almacenamiento empresarial

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Es difícil recordar algún momento en que los proveedores de semiconductores no hayan prometido una tecnología de memoria persistente rápida, rentable y confiable a los ansiosos operadores de centros de datos.Ahora, después de muchos años de espera y decepción, puede que la tecnología finalmente justifique todo lo que se dijo de ella, y haga que la memoria persistente se convierta en una propuesta práctica.

La memoria persistente de alta capacidad, también conocida como memoria de clase de almacenamiento (SCM, por sus siglas en inglés), es rápida y de direccionamiento inmediato, igual que la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM, por sus siglas en inglés), pero puede retener los datos almacenados incluso después de que se haya apagado -ya sea de manera intencional o no. La tecnología se puede utilizar en centros de datos para reemplazar componentes tradicionales más baratos, aunque mucho más lentos, de almacenamiento persistente, como las unidades de disco duro (HDD, por sus siglas en inglés) y las unidades de estado sólido (SSD, por sus siglas en inglés).

En algunas situaciones, la memoria persistente también se puede usar para reemplazar a la misma DRAM sin imponer una penalización de velocidad significativa. En esta función, la memoria persistente puede brindar beneficios operativos cruciales, como el reinicio del servidor de base de datos a velocidad relámpago durante el mantenimiento, las emergencias de energía y otras situaciones de reinicio esperadas y no anticipadas.

Muchos tipos diferentes de aplicaciones operativas estratégicas y bases de datos -particularmente aquellas que requieren baja latencia, alta durabilidad y una gran consistencia de datos- pueden beneficiarse de la memoria persistente. La tecnología también tiene el potencial de acelerar el almacenamiento de las máquinas virtuales (VM, por sus siglas en inglés), y ofrecer un mayor desempeño a las aplicaciones multinodo y de nube distribuida.

En cierto sentido, la memoria persistente marca un renacimiento de la memoria central. «Desde los años cincuenta hasta los setenta, las computadoras usaron memoria de núcleo magnético, que era de acceso directo, memoria no volátil”, afirma Doug Wong, miembro senior del personal técnico de Toshiba Memory America. «La memoria del núcleo magnético fue desplazada por la SRAM y la DRAM, que son memorias semiconductoras volátiles”.

Optane DC es uno de los primeros dispositivos de memoria persistente en llegar al mercado. Entre los otros proveedores que han lanzado productos de memoria persistente, o que planean hacerlo, se encuentran Samsung, Toshiba America Memory y SK Hynix.

Memoria persistente: Desempeño + fiabilidad
Con la memoria persistente, los centros de datos tienen una oportunidad única de obtener un desempeño más rápido y una latencia más baja, sin sufrir grandes interrupciones tecnológicas. «Es más rápido que el almacenamiento de tipo flash NAND, de estado sólido regular, pero también ofrece el beneficio de que éste es persistente”, afirma Greg Schulz, analista de StorageIO, firma de consultoría sobre almacenamiento. «Es lo mejor de ambos mundos”.

Sin embargo, la memoria persistente ofrece a los usuarios mucho más que un almacenamiento rápido y confiable. En un mundo de TI ideal, todos los datos asociados con una aplicación residirían dentro de la DRAM para lograr el máximo desempeño. «Esto actualmente no es práctico debido a las limitaciones de la DRAM, y al hecho de que la DRAM es volátil: los datos se pierden cuando falla la energía”, observa Scott Nelson, vicepresidente senior y gerente general de la unidad de negocios de memoria de Toshiba Memory America.

La memoria persistente transporta las aplicaciones compatibles a un estado «siempre activo”, lo que proporciona acceso continuo a grandes conjuntos de datos a través de una mayor capacidad de memoria del sistema, señala Kristie Mann, directora de marketing para almacenamiento y memoria de data center de Intel. Ella anota que Optane DC puede proveer a los centros de datos hasta tres veces más capacidad de memoria de sistema (hasta 36TBs), el sistema se reinicia en segundos en lugar de minutos, 36% más de máquinas virtuales por nodo y hasta ocho veces mejor desempeño en Apache Spark, un framework distribuido, de propósito general, computación en clúster y código abierto muy utilizado.

La memoria del sistema representa actualmente el 60% de los costos totales de la plataforma, sostiene Mann. Ella observa que la memoria persistente de Optane DC proporciona un valor significativo, al cliente al ofrecer un desempeño por dólar 1,2 veces mayor en las cargas de trabajo más importantes de los clientes. «Este valor cambiará drásticamente la economía de la memoria/almacenamiento y acelerará la era centrada en los datos”, pronostica Mann.

¿En qué parte del almacenamiento para empresas se integrará la memoria persistente?
Es probable que la memoria persistente ingrese primero en el mainstream de TI con muy poca notoriedad, sirviendo como una capa de almacenamiento en caché de alto desempeño para los SSD de alto desempeño. «Esto podría adoptarse con relativa rapidez”, observa Nelson. Sin embargo, este rol de intermediario promete ser simplemente un trampolín para aplicaciones cada vez más importantes.

En los próximos años, la tecnología persistente impactará a los centros de datos que atienden a las empresas en varios tipos de sectores. «El tiempo es dinero en todos lados”, afirma Schulz. «Podrían ser los servicios financieros, pero también podrían ser las operaciones orientadas al consumidor o a las ventas”.

La memoria persistente potencia todo lo relacionado a los datos que requiera una velocidad extrema en una escala extrema, observa Andrew Gooding, vicepresidente de ingeniería en Aerospike, que produjo la primera base de datos abierta y optimizada, comercialmente disponible para su uso con Intel Optane DC.

El aprendizaje automático es solo una de las muchas aplicaciones que pueden beneficiarse de la memoria persistente. Gooding señala que el trabajo de las firmas de tecnología publicitaria -que se basan en el aprendizaje máquina para comprender las reacciones de los consumidores ante las campañas de publicidad en línea- se haría mucho más fácil y efectivo gracias a la memoria persistente. «Recopilan información mientras los usuarios de una campaña publicitaria navegan por la web”, afirma Gooding. «Si pueden leer y escribir todos esos datos rápidamente, pueden aplicar algoritmos de aprendizaje automático y personalizar anuncios específicos para los usuarios en tiempo real”.

Mientras tanto, a medida que crece la dependencia de los fabricantes de automóviles a la información de los datos, la memoria persistente promete ayudarles a calcular números y refinar nuevas y sofisticadas tecnologías a velocidades vertiginosas. «En la industria automotriz, los fabricantes enfrentan desafíos con la enorme cantidad de datos de los vehículos autónomos, donde se necesitan procesar 20 exabytes de datos en tiempo real, y están usando algoritmos de entrenamiento automático del aprendizaje automático para ayudar con eso”, explica Gooding. «Existen muchos campos en los que se deben procesar grandes cantidades de datos rápidamente con técnicas de aprendizaje automático, como en la detección de fraudes, astronomía… la lista continúa”.

Intel, al igual que otros proveedores de memoria persistente, espera que los proveedores de servicios de nube adopten con entusiasmo los objetivos de varios tipos de servicios de bases de datos en memoria. Google, por ejemplo, está aplicando la memoria persistente a las cargas de trabajo de big data en bases de datos no relacionales de proveedores como Aerospike y Redis Labs, señala Mann.

La computación de alto rendimiento (HPC, por sus siglas en inglés) es otro campo donde la memoria persistente promete tener un impacto enorme. El CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, está utilizando Optane DC de Intel para reducir significativamente los tiempos de espera para la computación científica. «La eficiencia de sus algoritmos depende de… la memoria persistente, y el CERN la considera un gran avance, necesario para el trabajo que están realizando”, observa Mann.

Cómo preparar la infraestructura de almacenamiento para la memoria persistente
Antes de comprometerse con la memoria persistente, las organizaciones deben examinar cuidadosamente su infraestructura de TI para determinar las ubicaciones precisas de los cuellos de botella existentes con los datos. Esta tarea será dependiente de la aplicación principal, afirma Wong. «Si existe una degradación significativa del desempeño -debido a los retrasos asociados con el acceso a los datos almacenados en el almacenamiento SSD o HDD no volátil- un nivel de SCM mejorará el desempeño”, explica. Sin embargo, es probable que algunas aplicaciones no se beneficien de la memoria persistente, como las aplicaciones de cómputo donde el desempeño de la CPU es el cuello de botella.

Los desarrolladores pueden necesitar reevaluar partes fundamentales de sus arquitecturas de almacenamiento y aplicaciones, afirma Gooding. «Tendrán que saber cómo programar con memoria persistente”, señala. «Por ejemplo, cómo asegurarse de que las escrituras se vacían en el dispositivo de memoria persistente real cuando es necesario, en lugar de simplemente situarse en la caché de la CPU”.

Para aprovechar todos los beneficios potenciales de la memoria persistente, también se pueden requerir cambios significativos en la forma en que se diseña el código. Al mover las aplicaciones de DRAM y flash a la memoria persistente, los desarrolladores tendrán que considerar, por ejemplo, qué sucede cuando un programa se bloquea y se reinicia. «En este momento, si escriben código que pierde memoria, esa memoria perdida se recupera al reiniciar”, explica Gooding. Con la memoria persistente, ese no es necesariamente el caso. «Los desarrolladores deben asegurarse de que el código esté diseñado para reconstruir un estado consistente cuando se reinicia un programa”, señala. «Es posible que no se dé cuenta de cuánto dependen sus diseños de la combinación tradicional de DRAM volátil y almacenamiento de bloques, por lo que puede ser difícil cambiar los diseños de sus códigos por algo completamente nuevo, como la memoria persistente”.

Las versiones más antiguas de los sistemas operativos también deben actualizarse para adaptarse a la nueva tecnología, aunque los sistemas operativos más nuevos se están volviendo cada vez más conscientes de la memoria, afirma Schulz. «En otras palabras, si detectan que la memoria persistente está disponible, pueden saber cómo utilizarla como caché u otra memoria”.

Los hipervisores, como Hyper-V y VMware, ahora saben cómo aprovechar la memoria persistente para soportar la productividad, el desempeño y los reinicios rápidos. Al utilizar la memoria persistente junto con las últimas versiones de VMware, todo un sistema puede experimentar una mejora en la velocidad y también maximizar la cantidad de máquinas virtuales que pueden caber en un solo host, afirma Ian McClarty, CEO y presidente de PhoenixNAP Global IT Services, un operador de centro de datos. «Este es un gran caso de uso para las empresas que desean poseer menos hardware, o proveedores de servicios que desean maximizar el hardware para implementaciones de máquinas virtuales”.

Muchas aplicaciones empresariales importantes, en particular las bases de datos, también se están volviendo conscientes de la memoria. SQL Server y la plataforma de administración de base de datos más representativa de SAP, HANA, han adoptado la memoria persistente. «La plataforma SAP HANA se usa generalmente en muchas industrias para procesar datos y transacciones, y luego ejecutar analítica avanzada para brindar información en tiempo real”, observa Mann.

En términos de tiempo, las empresas y las organizaciones de TI deben comenzar a planificar la memoria de forma inmediata, recomienda Schulz. «Debería hablar con sus proveedores y comprender sus estrategias, sus planes, no solo para darle soporte a esta tecnología, sino también de qué manera: como almacenamiento, como memoria”.

John Edwards NetworkWorld.com