El crecimiento continuo de los datos ha obligado a replantearse algunas de las prioridades de las infraestructuras de TI. Durante años, cuando hablábamos de almacenamiento empresarial, la conversación se centraba en capacidad, rendimiento, disponibilidad y coste. Todos ellos siguen siendo factores esenciales, pero hay otro que tiene un peso cada vez mayor: la energía.
No es solo una cuestión de sostenibilidad. La energía consumida por los sistemas y la necesaria para refrigerarlos repercute directamente en los costes operativos de los centros de datos. A medida que las organizaciones almacenan volúmenes de información cada vez mayores -desde copias de seguridad y archivos hasta videovigilancia, lagos de datos o repositorios asociados a aplicaciones de IA-, cualquier mejora de eficiencia puede adquirir una dimensión considerable al multiplicarse por decenas o cientos de sistemas.
La pregunta, por tanto, ya no debería ser solo cuánto almacenamiento necesitamos, sino cómo mantener grandes cantidades de datos disponibles utilizando únicamente la energía necesaria en cada momento.
El almacenamiento no trabaja siempre a pleno rendimiento
Este aspecto es especialmente relevante en el almacenamiento orientado a capacidad. Muchas aplicaciones necesitan conservar enormes cantidades de información en línea, pero eso no significa que esos datos se estén leyendo o escribiendo continuamente.
Un repositorio de copias de seguridad puede experimentar periodos de actividad intensa seguidos de muchas horas de utilización reducida. Algo similar ocurre con archivos, determinados entornos de videovigilancia o grandes repositorios de datos. El sistema debe estar disponible cuando se necesita, aunque durante una parte considerable del tiempo permanezca esperando la siguiente operación.
Ahí existe una oportunidad de eficiencia. Los HDD siguen proporcionando una combinación muy competitiva de capacidad y coste para almacenar datos a escala de petabytes. El siguiente paso es conseguir que las infraestructuras adapten mejor su consumo energético al nivel real de actividad.
Una forma de hacerlo es gestionar de manera inteligente los estados de funcionamiento de las unidades. En lugar de mantener permanentemente todos los discos en el mismo estado energético, el sistema puede reducir el consumo de los que están inactivos y devolverlos a su funcionamiento normal cuando vuelven a ser necesarios. La dificultad es conseguirlo sin perjudicar aquello que una infraestructura empresarial no puede sacrificar: rendimiento, disponibilidad y fiabilidad.
De la teoría a la práctica
Para analizar esta cuestión, en el Laboratorio de Innovación HDD de Toshiba en Düsseldorf hemos evaluado GreenBoost™ 2.0, la tecnología de optimización energética desarrollada por PROMISE Technology para su plataforma JBOD VTrak J5960.
El entorno de pruebas utilizó un J5960 con sus 60 bahías ocupadas por HDD empresariales Toshiba MG11 SATA de 24 TB, proporcionando 1,44 PB de capacidad bruta. El objetivo era comprobar hasta qué punto una política inteligente de ahorro energético podía reducir el consumo durante los periodos de inactividad y qué ocurría cuando el almacenamiento volvía a trabajar bajo carga.
La política utilizada gestiona las unidades de forma independiente y permite pasar aquellas que cumplen los requisitos de inactividad a un estado de menor consumo. Las mediciones se realizaron sobre el subsistema de almacenamiento completo, incorporando fuentes de alimentación del JBOD, módulos de entrada/salida, backplanes, expansores y las 60 unidades. Las cargas de trabajo se generaron mediante Flexible I/O Tester (fio), accediendo en paralelo a todos los discos.
Un 47% menos de consumo durante la inactividad
Los resultados muestran el potencial de este enfoque. Con GreenBoost™ 2.0 desactivado, el sistema completo consumía 537W en inactividad. Al activar la tecnología, el consumo descendió hasta 283W: 254W menos, equivalentes a una reducción aproximada del 47%, mientras el almacenamiento permanecía disponible.
Tan importante como reducir el consumo cuando los discos no tienen trabajo es saber qué sucede cuando regresa la actividad. Bajo una carga de trabajo mixta, el consumo fue de aproximadamente 578W tanto con GreenBoost™ activado como desactivado. Las pruebas tampoco mostraron una penalización de rendimiento: se alcanzaron 6.856 MiB/s en lectura secuencial, 5.882 MiB/s en escritura secuencial y 1.235 MiB/s en la prueba aleatoria de lectura/escritura.
Esto apunta a una cuestión clave para las futuras infraestructuras de almacenamiento. La eficiencia energética no tiene que plantearse necesariamente como un intercambio permanente entre consumir menos y rendir menos. Es posible actuar durante los periodos en los que parte de los recursos no necesita funcionar a plena potencia y recuperar todo el rendimiento cuando vuelve a existir demanda.
De unos vatios a una decisión de infraestructura
Una reducción de 254W puede parecer modesta de forma aislada, pero en almacenamiento empresarial hay que pensar en escala y tiempo. Si un sistema permanece inactivo ocho horas al día, el ahorro calculado a partir de las mediciones sería de unos 742 kWh al año. Con 12 horas ascendería a 1.113 kWh y con 16 horas a 1.484 kWh. En unas condiciones teóricas de inactividad durante las 24 horas, alcanzaría unos 2.225 kWh anuales por JBOD.
Naturalmente, un centro de datos no mantiene una carga uniforme y el ahorro efectivo dependerá del perfil de utilización de cada infraestructura. Precisamente por ello conviene analizar el consumo desde la perspectiva de las cargas de trabajo y no limitarse a comparar valores nominales.
Cuando estos ahorros se trasladan a instalaciones con múltiples JBOD, el efecto acumulado empieza a ser significativo. Existe además un segundo impacto: reducir la energía transformada en calor puede ayudar a contener las necesidades de refrigeración.
En las pruebas, con una temperatura ambiente de 25 °C, los HDD se mantuvieron entre 32 °C y 42 °C. La diferencia de solo 10 °C entre las 60 unidades indica un flujo de aire equilibrado en el chasis, mientras que la temperatura máxima permaneció por debajo de 45 °C.
La sostenibilidad también es una cuestión de software
Hay otra conclusión relevante. No todas las mejoras de eficiencia energética exigen sustituir inmediatamente el hardware por una nueva generación de equipos. La innovación en software y firmware puede contribuir a que los recursos físicos se utilicen de manera más inteligente.
En este caso, GreenBoost actúa sobre el comportamiento energético del almacenamiento según su actividad. El hardware sigue proporcionando la capacidad y el rendimiento para los que fue diseñado, pero el sistema evita mantener el mismo consumo cuando esos recursos no son necesarios.
La sostenibilidad del almacenamiento no depende de una única tecnología, sino de la suma de muchas decisiones: capacidad por unidad, número de dispositivos, eficiencia de las fuentes de alimentación, refrigeración, arquitectura del sistema y gestión dinámica del consumo.
Los HDD de alta capacidad tienen un papel relevante en esa ecuación porque permiten concentrar grandes cantidades de información en un número contenido de dispositivos. Si, además, la infraestructura adapta el estado energético de esas unidades a su utilización real, aparece una segunda vía de optimización.
Medir antes de optimizar
Para los responsables de infraestructura, la principal enseñanza quizá sea que hay que conocer no solo cuánto consume un sistema bajo máxima carga, sino cómo se comporta durante todo su ciclo cotidiano. ¿Cuántas horas permanece realmente activo? ¿Qué porcentaje de las unidades trabaja en cada momento? ¿Cuánto tiempo pasa el almacenamiento esperando? ¿Podemos aprovechar esos intervalos sin comprometer los niveles de servicio? Responder a estas preguntas permite convertir la eficiencia energética de concepto genérico en una variable técnica medible.
La sostenibilidad del almacenamiento no depende de una única tecnología, sino de la suma de muchas decisiones
Las pruebas realizadas con el VTrak J5960 y 60 HDD Toshiba MG11 de 24 TB ofrecen un ejemplo concreto: en la configuración evaluada, el consumo en inactividad pudo reducirse alrededor de un 47%, mientras que, al aparecer una carga de trabajo activa, el sistema recuperó todo su rendimiento sin diferencias de consumo frente a la configuración sin optimización.
A medida que los volúmenes de datos siguen creciendo, necesitaremos aumentar también la capacidad de almacenamiento, pero eso no implica que debamos aceptar un crecimiento equivalente del consumo energético y las emisiones de carbono.
El reto consiste en almacenar más utilizando mejor los recursos disponibles. La colaboración con PROMISE y las pruebas realizadas en nuestro laboratorio muestran que existen oportunidades significativas para reducir el consumo durante los periodos de inactividad sin comprometer el rendimiento, la fiabilidad ni la disponibilidad.
Igor Misko, ingeniero sénior de Marketing de Producto de la división de Productos de Almacenamiento de Toshiba Electronics Europe GmbH
