Mejoran la eficiencia de los sistemas de almacenamiento SSD híbrido

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Investigadores japoneses han investigado en profundidad la tecnología de discos SSD híbridos, en los que se utiliza una arquitectura de almacenamiento en varios niveles. En su trabajo han logrado determinar los mecanismos que influyen en la eficiencia de estos sistemas, y han desarrollado una forma de reducir a un tercio el consumo energético de la memoria no volátil sin afectar a los tiempos de respuesta.

Los sistemas de almacenamiento SSD híbridos combinan diferentes tipos de memoria no volátil que permiten dos niveles de almacenamiento, uno enfocado a guardar los datos y otro para proporcionar un acceso prioritario de más velocidad. Estos dispositivos proporcionan soluciones aptas para cargas de trabajo intensivas en escritura y lectura de datos, con un costo más contenido que los SSD de alto rendimiento, y una capacidad de almacenamiento superior. Su funcionamiento se basa en que cuando los datos almacenados en el nivel inferior, de menos rendimiento, se requieren para un uso más exigente, se mueven al nivel superior para proporcionar una mayor velocidad de acceso.

Una de las tecnologías que se utilizan para ello es la denominada almacenamiento en niveles automatizado con memoria rápida y almacenamiento flash lento (ATSMF), un sistema de almacenamiento híbrido que se sitúa entre los componentes de memoria no volátil (NVM) de alta velocidad y la unidad de almacenamiento de estado sólido, propiamente dicha. El objetivo de esta tecnología es reducir el tiempo de respuesta promedio mediante la migración entre niveles y, cuando termina el acceso de E/S de alta velocidad, los datos se vuelven a mover al almacenamiento SSD.

Pero estos procesos consumen temporalmente mucha capacidad de la memoria NVM de alto rendimiento al migrar los datos requeridos, dado que el algoritmo que ejecuta la migración de NVM con una alta prioridad. El resultado es que en muchos casos se retrasa la liberación de espacio en las áreas en las que las concentraciones de operaciones de E/S han terminado en el SSD, lo que afecta a los tiempos promedio de acceso.

Para mejorar su funcionamiento y la eficiencia de estos dispositivos de almacenamiento híbrido un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Informática de Tokio (Japón), y de la Universidad de Kyushu, en Fukuoka-shi (Japón), han desarrollado un conjunto de técnicas para optimizar la tecnología ATSMF. Como explican en un artículo publicado en la revista IEICE Transactions on Information and Systems, la primera técnica consiste en un sistema mejorado de gestión de colas basada en la cantidad de accesos de E/S para la migración y liberación de datos en la memoria NVM.

La segunda consiste en un método de desalojo de datos que selecciona solo regiones parciales con acceso de escritura en áreas determinadas. Y la tercera es una técnica para el tiempo de liberación variable de espacio que equilibra el consumo de NVM y el tiempo de respuesta promedio. En su artículo explican que sus experimentos indican que los tiempos de respuesta promedio de su enfoque de ATSMF son casi los mismos que con el enfoque convencional propuesto hasta ahora, pero logra un consumo de NVM casi tres veces menor, en el mejor de los casos.

Esto abre las puertas a nuevas mejoras en una tecnología que está atrayendo la atención de muchas empresas que buscan un almacenamiento con capacidades de acceso de alto rendimiento y un coste inferior al de los SSD de alto rendimiento, basados en la memoria NAND Flash SLC, y tecnologías similares, que suelen tener precios mucho más elevados.

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