CSUC: Bits y Vatios en Equilibrio para un Futuro Verde

Desde que el Consorci de Serveis Universitaris de Catalunya (CSUC) decidió adoptar el sistema de almacenamiento escalable OceanStor Pacific de Huawei, los esfuerzos por lograr una densidad de capacidad y un ahorro energético óptimos le han permitido obtener lo mejor de ambos mundos. La alta capacidad de almacenamiento y el bajo consumo energético ya no son objetivos incompatibles, lo que ha dado lugar a una nueva alternativa para el desarrollo de infraestructuras de datos.

Cuando piensas en Cataluña, ¿te vienen a la mente imágenes del espléndido sol de Barcelona, ​​los vibrantes movimientos del flamenco o los verdes campos de La Masia? Cataluña no solo es cuna de leyendas, sino también punto de convergencia de la industria, la economía y el turismo españoles.

En una tierra acariciada por la cálida brisa mediterránea, las obras arquitectónicas de Antoni Gaudí demuestran una perfecta fusión entre innovación y tradición, al igual que ocurre cuando la tecnología se une a la educación.

El talón de Aquiles de CSUC

Toda leyenda tiene un talón de Aquiles. Como proveedor de servicios gestionados (MSP) del sector educativo, cofundado por el gobierno y las universidades de Cataluña, el CSUC se enfrenta a diversos desafíos.

Los MSP (siglas en inglés de Managed Service Providers o proveedores de servicios gestionados) son un tipo de organización que ha cobrado auge gracias a la tendencia de desarrollo digital. Un MSP es una empresa externa que gestiona de forma remota la infraestructura de tecnologías de la información (TI) de un cliente y presta servicios, tales como redes, aplicaciones, infraestructura y seguridad, mediante soporte continuo y administración activa. Estas acciones ayudan a los clientes a reducir los costes de operación y mantenimiento (O&M), así como a mejorar su flexibilidad y competitividad.

El CSUC, un MSP de primer nivel, fue cofundado por el gobierno catalán, siete universidades públicas y tres universidades privadas. Esta entidad ofrece servicios de computación de alto rendimiento, así como de gestión y compartición de datos de investigación, entre otros, a universidades, institutos de investigación, museos y bibliotecas de toda Cataluña, impulsando así su eficiencia operativa. Además, el CSUC conecta 16 superordenadores para respaldar el desarrollo de plataformas destinadas a la investigación en farmacología y dinámica molecular.

Sin embargo, un MSP no es una solución universal. Las grandes capacidades de estas empresas conllevan inevitablemente problemas como interfaces complejas y una mayor presión sobre las operaciones de infraestructura. Ante estos retos, resulta fundamental que el CSUC innove para mantener su ventaja competitiva.

El principal desafío para CSUC es el consumo energético de los dispositivos. El elevado consumo de energía es una debilidad inherente al modelo MSP. Europa lleva tiempo sumida en una crisis energética, y los costes de la energía se han multiplicado por cinco en apenas tres años. Actualmente, se estima que los gastos operativos (OPEX) de las empresas de TIC en Europa aumentarán un 50 %.

Ante el crecimiento exponencial del volumen de datos, la eficiencia energética se ha convertido en una espada de Damocles para CSUC, y la renovación de los dispositivos de almacenamiento es ya una preocupación urgente.

Un alto consumo energético combinado con una baja eficiencia resulta doblemente perjudicial. Se había ocupado más del 90 % de la capacidad de los antiguos dispositivos de almacenamiento del CSUC, y tanto la latencia como el ancho de banda sufrían cuellos de botella, lo que obstaculizaba considerablemente la labor de investigación de numerosas universidades e instituciones.

Además, dado que los datos de investigación suelen requerir el uso de los protocolos NFS y S3 para las operaciones de lectura, escritura y compartición de resultados, es necesario copiar los datos en múltiples ocasiones, lo que reduce aún más la eficiencia.

Rompehielos y Vela Dorada para la Era Verde

Ante desafíos aún más críticos, CSUC planeaba aprovechar los cuatro racks que le quedaban y optó por soluciones de almacenamiento que permitieran a estas unidades ofrecer una mayor capacidad con un menor consumo energético.

Históricamente, apenas existía equilibrio entre la capacidad y el consumo de energía. Como dice el refrán chino: "No se puede tener el pescado y la pata de oso al mismo tiempo". La historia de Don Quijote arremetiendo contra los molinos de viento transmite un mensaje similar. Entonces, ¿cómo puede CSUC romper este estancamiento?

Un criterio adecuado actúa como un factor decisivo para la CSUC.

A lo largo de los años, han predominado en el sector diversas normas de eficiencia energética para sistemas de almacenamiento. El rendimiento por vatio (expresado en IOPS/W o GBps/W), si se utiliza para evaluar el almacenamiento, resulta poco fiable en situaciones donde los IOPS fluctúan junto con el ancho de banda según las distintas cargas de trabajo, como la lectura secuencial de archivos grandes frente a la escritura aleatoria o modificación de archivos pequeños. Esto dificulta la medición del valor de rendimiento real, haciendo que dicho indicador no sea viable.

Otra unidad que puede medirse mediante la relación U/W es la altura del hardware soportada por cada vatio. Sin embargo, este criterio también carece de validez debido a la creciente complejidad de las configuraciones de hardware. En casos extremos, el valor medido puede indicar un bajo consumo energético global, mientras que la capacidad y el rendimiento del sistema de almacenamiento resultan insuficientes. Por tanto, esta tampoco constituye una solución válida.

Tras un análisis y una comparación exhaustivos, la CSUC decidió adoptar la unidad TB/W, en la que el consumo de energía guarda una relación directa con la capacidad de almacenamiento. Este enfoque aporta tanto validez como viabilidad, y el indicador ha demostrado ser un factor clave para equilibrar el almacenamiento masivo de datos con un bajo consumo energético.

Tan pronto como se abre la ruta marítima, surge una vela dorada.

Una vez definidos los criterios de evaluación, el sistema de almacenamiento de escalabilidad horizontal Huawei OceanStor Pacific se perfiló como la opción ideal para CSUC. OceanStor Pacific actúa como un conjunto de recursos para datos de acceso frecuente (hot data) y ofrece la mayor densidad de capacidad del sector, 384 TB por unidad de rack (U), en almacenamiento totalmente flash. Asimismo, presenta una densidad de consumo energético de 1 TB/W, una cifra que habría resultado inimaginable hace tan solo unos años. Además, el modelo de ultra alta densidad (5 U y 120 discos) permite a CSUC almacenar la impresionante cantidad de 40 PB de datos en solo cuatro racks.

Xavier Peralta Ramos, responsable de servicios de infraestructura de datos de CSUC en España, señaló que los productos y soluciones de Huawei cumplían con todos sus requisitos. Tras el proyecto, la capacidad de almacenamiento se multiplicó por 24 y el consumo energético por TB se redujo 16 veces. Xavier añadió que CSUC planeaba aprovechar el gran volumen de datos disponible para impulsar el aprendizaje profundo (deep learning) y entrenar modelos de IA, contribuyendo así a acelerar la transición del sector educativo hacia la inteligencia.

Los centros de datos ecológicos de la Península Ibérica están marcando el camino para la investigación científica y la digitalización de la educación. El obstáculo que en su día representó el molino de viento ha sido superado gracias al poder científico y tecnológico de los datos.

Bits y Vatios: Ya no es necesario elegir entre uno u otro.

Los centros de datos ecológicos no deberían limitarse a su construcción en salas de equipos o escuelas en Europa; por el contrario, deberían representar la dirección futura de la industria de las TIC.

Según un informe de la plataforma de investigación internacional MarketsandMarkets, el tamaño del mercado mundial de centros de datos ecológicos aumentará de 49.200 millones de dólares en 2020 a 140.300 millones de dólares en 2026, con una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) del 19,1 %.

El almacenamiento de clase empresarial consume una enorme cantidad de energía en los centros de datos, y las emisiones de carbono derivadas de dicho almacenamiento representan alrededor del 30 % del total del centro de datos. Por ello, resulta imperativo modernizar la infraestructura de almacenamiento. En la era de los objetivos de doble carbono, el almacenamiento de escalabilidad horizontal (scale-out) constituye la base óptima para gestionar volúmenes masivos de datos. Huawei OceanStor Pacific ya está innovando en el ámbito del almacenamiento all-flash y ganando protagonismo a medida que el sector apuesta por los centros de datos ecológicos.

La característica más destacada de Huawei OceanStor Pacific es su densidad de consumo energético de 1 TB/W, la cual se sustenta en tres capacidades clave. En primer lugar, la combinación de un diseño de hardware dedicado de alta densidad y unidades SSD de gran capacidad sustituye al modelo anterior de servidores de propósito general y software distribuido; esto permite triplicar la densidad de almacenamiento y reducir a la mitad el consumo de energía por unidad de espacio. En segundo lugar, destaca la capacidad de compresión de datos adaptada a escenarios específicos: Huawei ha desarrollado la única tecnología de compresión de datos 2:1 del sector, lo que permite delegar la carga de procesamiento a una tarjeta de compresión dedicada. Por último, la interoperabilidad multiprotocolo y las capacidades de codificación de borrado (EC) de alta relación facilitan la implementación de dispositivos integrados ("todo en uno") y eliminan la necesidad de migrar o copiar datos entre sistemas, mejorando así el aprovechamiento del espacio y cumpliendo con los requisitos de fiabilidad.

La solución de almacenamiento de escalabilidad horizontal Huawei OceanStor Pacific logra un equilibrio perfecto entre bits y vatios. Esta propuesta no solo marca el inicio de una nueva etapa en el desarrollo de centros de datos ecológicos, sino que representa un hito significativo para la futura economía digital.