Software que reduce el consumo energético en los centros de datos

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Investigadores de la Universidad de Princeton en Estados Unidos han desarrollado un software que permite a las compañías con grandes servidores sustituir gran parte de su memoria RAM por Flash para el almacenamiento de información. La memoria de estado sólido sólo utiliza una pequeña cantidad de electricidad, por lo que el cambio puede reducir drásticamente el consumo energético de una empresa. Al mismo tiempo se evita que las máquinas generen un calor excesivo, y con ello se pueden rebajar también las facturas por enfriamiento.

La red de servidores que sustenta Internet supone un importante consumo energético. Incluso compañías que han invertido en mejoras para minimizar su huella ecológica continúan requiriendo enormes cantidades eléctricas para operar. Según una estimación publicada en The New York Times, los centros de datos, en general, son responsables de un 1,3% del consumo de electricidad del mundo, mientras empresas como Google utilizan electricidad suficiente en sus centros para abastecer a unos 200.000 hogares.

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, Estados Unidos, ha desarrollado una herramienta que podría contribuir a minimizar este gasto desorbitado. A través de un nuevo software, los investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas han abierto la puerta para que las empresas utilicen un nuevo tipo de memoria en sus servidores que requiere mucha menos energía que los sistemas actuales.

Según publica la universidad en un comunicado, el software, bautizado como SSDAlloc, permite a las compañías recurrir a la memoria de estado sólido, comúnmente conocida como memoria Flash, en sustitución de un tipo más caro y de mayor gasto que se ha utilizado hasta ahora para la mayoría de las operaciones informáticas.

Los mayores usuarios potenciales son los grandes centros de datos“, indicó Vivek Pai, profesor asociado de Ciencias de la Computación que desarrolló el programa junto a su alumno Anirudh Badam. “Ellos apreciarán las mejoras más importantes“, añadió el investigador.

De momento, una versión de SSDAlloc se está probando con la memoria flash de alta gama fabricada por la empresa estadounidense de Salt Lake City Fusion-io, especialista en unidades de almacenamiento sólido de alto rendimiento, con la que Princeton ha alcanzado un acuerdo de no exclusividad. Brent Compton, portavoz de la empresa, afirmó que el software “simplifica el rendimiento para los desarrolladores de una forma que estaba fuera de alcance hace sólo un par de años“.

RAM versus Flash

Los servidores de las compañías que operan en Internet soportan operaciones que van desde las compras online a la comunicación a través de las redes sociales. Todas ellas están construidas alrededor de la Memoria de Acceso Aleatorio o RAM (por sus siglas en inglés).

Si bien es muy rápida y flexible, la memoria RAM necesita un flujo constante de electricidad para funcionar. Esa energía no sólo cuesta dinero, sino que también genera un calor que obliga a las compañías a gastar más fondos en el enfriamiento. De hecho, empresas como Facebook están trasladando sus centros de datos a latitudes árticas para mantenerlos frescos.

La herramienta que proponen los ingenieros de Princeton permite a las compañías de datos sustituir la memoria Flash por gran parte de su RAM. Esta sólo utiliza una pequeña cantidad de electricidad, por lo que el cambio puede reducir drásticamente la factura energética de una empresa. En casos extremos, dependiendo del tipo de programas ejecutados por los servidores, la reducción puede llegar hasta el 90 por ciento (en comparación con un ordenador que sólo utiliza RAM).

Además, debido a que esas máquinas no generan tanto calor, los centros de datos pueden al mismo tiempo reducir sus facturas por enfriamiento. Una tercera ventaja radica en el precio del Flash, unas diez veces más barata que la RAM, por lo que “las empresas pueden ahorrar dinero en hardware por adelantado”, destacó Pai.

Sin embargo, lo tradicional es que cualquier programa de ordenador ejecute sus operaciones en la memoria RAM, que es rápida y eficiente, pero incapaz de almacenar información sin consumo energético. Sólo cuando se necesita almacenar información por más tiempo o buscar datos que no están en la RAM, el equipo acude a otra unidad de almacenamiento -ya sea flash o disco duro.

Este tipo de búsqueda jerárquica suele generar un cuello de botella que ralentiza la tarea. Eso sucede a menudo por la naturaleza del medio de almacenamiento en sí -los discos duros son mucho más lentos que la RAM-, pero también por el mecanismo de búsqueda predeterminado de los sistemas operativos, tales como Linux o Windows, diseñados para buscar en la memoria RAM en primer lugar.

Por contra, la memoria flash es mucho más rápida que un disco duro, y cada vez va a más. Actualmente, una unidad de gama alta tiene una velocidad de recuperación de un millón de respuestas por segundo, mientras la velocidad más alta que alcanza un disco duro es de 300 por segundo.

El reto

Con base en investigaciones anteriores, y gracias al apoyo económico de la Fundación Nacional de la Ciencia de Estados Unidos, Pai y Badam trataron de desarrollar una técnica que permitiera el uso universal de la unidad flash como una extensión de la RAM.

El resultado fue un software que eleva la memoria flash en la jerarquía interna de la búsqueda de información. “En lugar de pensar en flash como una unidad de almacenamiento secundaria, SSDAlloc indica al ordenador que la considere como una versión grande y un poco más lenta de la memoria RAM“, explica Badam.

La primera versión del software requería que los programadores adaptaran un porcentaje muy pequeño de sus programas -Pai estima que alrededor del uno por ciento- para trabajar con SSDAlloc. Sin embargo, mientras se concretaba el acuerdo con Fusion-io el verano pasado, Badam fue capaz de pulirlo para que los programadores no necesiten alterar nada de su código para trabajar con esta herramienta.

Aunque puede resultar extraño que nadie trabajara antes esta opción, no hay que olvidar que las unidades flash son una novedad relativa. De hecho, las primeras no se implantaron en portátiles disponibles en el mercado hasta el año 2007. Antes su costo era lo suficientemente alto como para que la mayoría de los ordenadores no lo utilizaran para el almacenamiento.

De hecho, Flash sigue siendo un poco caro, por lo que los centros de datos no pueden permitirse el lujo de pasarse de un sistema a otro sin una razón más convincente como la que SSDAlloc puede proporcionarle.

Otro factor es la velocidad y la potencia de las máquinas más recientes. Las velocidades de computación han aumentado rápidamente en los últimos años y Pai predice que la necesidad de memoria para el acceso más rápido continuará creciendo a medida que la informática se base más en la nube virtual en detrimento de las máquinas individuales. La nube, por supuesto, debe estar respaldada por servidores que ejecuten los programas.


Por Patricia Pérez vía Tendencias Científicas

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