Métricas de rendimiento que importan: Velocidad, IOPS y latencia
En nuestro artículo anterior, exploramos las diferencias clave entre las tecnologías de almacenamiento HDD, SATA SSD y NVMe SSD, cubriendo su arquitectura, beneficios, limitaciones y casos de uso en el mundo real. Ahora es el momento de profundizar en las métricas de rendimiento del almacenamiento que realmente determinan el rendimiento de estas unidades en entornos de producción. Para comprender el rendimiento del almacenamiento hay que ir más allá de los simples índices de velocidad. Tres métricas clave ofrecen una imagen más clara:
- Rendimiento (MB/s o GB/s): Mide la velocidad de transferencia de datos en bruto, es decir, la cantidad de datos que se pueden leer o escribir por segundo. Un alto rendimiento es fundamental para las operaciones que implican archivos grandes y contiguos, como el streaming de vídeo, la transferencia de grandes copias de seguridad o la carga de activos de juego de gran tamaño.
- IOPS (operaciones de entrada/salida por segundo): Esta métrica cuantifica cuántas operaciones individuales de lectura o escritura puede realizar una unidad por segundo. Unas IOPS elevadas son fundamentales para escenarios que implican muchos accesos a datos pequeños y aleatorios, como servidores de bases de datos, servidores web que gestionan muchas solicitudes de usuarios simultáneas y entornos virtualizados en los que varios sistemas operativos acceden al almacenamiento de forma simultánea.
- Latencia (ms o µs): Es el retardo entre la solicitud de datos y el inicio real de la transferencia de datos. Una latencia más baja significa tiempos de respuesta más rápidos y una sensación más «ágil». Es extremadamente importante para las bases de datos transaccionales (como las utilizadas en comercio electrónico), las aplicaciones en tiempo real y cualquier carga de trabajo en la que la respuesta instantánea sea crítica.
Puntos de referencia
Las diferencias de rendimiento se hacen evidentes al comparar las gamas típicas de unidades de grado empresarial adecuadas para entornos de servidor. Tenga en cuenta que el rendimiento de modelos concretos puede variar significativamente.
| Característica | HDD para empresas (7,2K RPM) | HDD para empresas (15K RPM) | SSD SATA para empresas | SSD NVMe para empresas (Gen3) | SSD NVMe para empresas (Gen4) | SSD NVMe para empresas (Gen5) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lectura secuencial (MB/s) | ~150 | ~200 | ~550 | ~3,500 | ~7,000 | ~14,000+ |
| Escritura secuencial (MB/s) | ~150 | ~200 | ~500-550 | ~3,000-3,500 | ~5,000-7,000 | ~10,000-12,000+ |
| IOPS de lectura aleatoria (4K) | <200 | ~400 | ~80K – 100K | ~400K – 700K+ | ~1M+ | ~1,5M – 2,8M+ |
| IOPS de escritura aleatoria (4K) | <200{{{wpml_tag_82}}} {{{wpml_tag_83}}}~400{{{wpml_tag_84}}} {{{wpml_tag_85}}}~30K - 90K{{{wpml_tag_86}}} {{{wpml_tag_87}}}~150K - 500K+{{{wpml_tag_88}}} {{{wpml_tag_89}}}~350K - 1M+{{{wpml_tag_90}}} {{{wpml_tag_91}}}~350K - 2M+{{{wpml_tag_92}}} {{{wpml_tag_93}}} {{{wpml_tag_94}}} {{{wpml_tag_95}}}{{{wpml_tag_96}}}Typical Latency{{{wpml_tag_97}}}{{{wpml_tag_98}}} {{{wpml_tag_99}}}>4 ms | ~2 ms | 30 – 100 µs | <30 µs | <20 µs | <10 µs |
(Las diferencias de rendimiento se hacen evidentes cuando se comparan las gamas típicas de las unidades de clase empresarial adecuadas para entornos de servidor. Nota: Los valores son rangos aproximados compilados a partir de múltiples fuentes y representan unidades típicas de clase empresarial.)
Qué significan los criterios de referencia en la realidad
No se trata sólo de cifras abstractas, sino de las principales métricas de rendimiento del almacenamiento que se traducen directamente en un rendimiento tangible del servidor.
Carga del sitio web
Un almacenamiento más rápido, en particular las unidades SSD y NVMe de alta IOPS y baja latencia, reduce drásticamente el tiempo de respuesta del servidor (a menudo medido como tiempo hasta el primer byte o TTFB). Esto significa que el servidor comienza a enviar los datos del sitio web al navegador del visitante mucho más rápidamente. El contenido dinámico recuperado de las bases de datos se carga más rápido gracias a un acceso aleatorio más veloz. Las altas velocidades de lectura secuencial ayudan a entregar archivos multimedia de gran tamaño (imágenes, vídeos) de forma más eficiente. Los estudios han demostrado una correlación directa entre tiempos de carga más rápidos y tasas de rebote más bajas.
Rendimiento de la base de datos
Las bases de datos, especialmente los sistemas de procesamiento de transacciones en línea (OLTP) como MySQL, PostgreSQL o SQL Server que gestionan lecturas y escrituras frecuentes, dependen en gran medida del rendimiento del almacenamiento. Unas IOPS de lectura/escritura aleatorias elevadas y una latencia mínima son fundamentales. NVMe destaca en la gestión eficiente de muchas operaciones simultáneas (alto rendimiento de profundidad de cola), lo que acelera significativamente las consultas y el procesamiento de transacciones en comparación con las unidades SSD SATA y supera con creces a los discos duros.
Velocidad de aplicación
Cualquier aplicación de servidor que requiera E/S de disco frecuente -compilación de código, procesamiento de grandes conjuntos de datos, realización de cálculos complejos, servicio a máquinas virtuales o soporte de cargas de trabajo de IA/ML- se beneficiará directamente de la latencia reducida que proporciona un almacenamiento más rápido.
Las ventajas reales más significativas de NVMe sobre las unidades SSD SATA en un contexto de alojamiento provienen de las cargas de trabajo que son altamente intensivas en E/S de almacenamiento. Las bases de datos que gestionan muchas consultas concurrentes y los servidores web que manejan altos niveles de tráfico concurrente se benefician enormemente de la gestión de E/S aleatoria superior de NVMe y de su menor latencia. Aunque NVMe también ofrece mayores velocidades secuenciales, este aspecto suele ser menos crítico para las tareas típicas de servicio web en comparación con sus capacidades de acceso aleatorio, aunque adquiere importancia para las transferencias de archivos de gran tamaño o el streaming multimedia.
Más allá de la velocidad: Fiabilidad, resistencia y potencia
Vida útil y modos de fallo de los accionamientos
Discos duros: Los fallos suelen ser mecánicos, como consecuencia del desgaste de los platos giratorios o los cabezales móviles. Aunque las cifras de MTBF sugieren una larga vida útil potencial, se trata de promedios estadísticos y los fallos mecánicos pueden producirse de forma impredecible, aunque a veces van precedidos de señales de advertencia como la ralentización del rendimiento o ruidos inusuales.
Unidades SSD (SATA y NVMe): Las SSD fallan electrónicamente. El principal mecanismo de desgaste es la degradación de las celdas flash NAND tras un número finito de ciclos de programación/borrado (P/E). Los fabricantes cuantifican esta resistencia utilizando métricas como Terabytes Written (TBW) -la cantidad total de datos que se pueden escribir antes de que la unidad deje de ser fiable- o Drive Writes Per Day (DWPD) -cuántas veces se puede escribir al día la capacidad total de la unidad durante el periodo de garantía-. Los fallos de las unidades SSD suelen producirse repentinamente y sin previo aviso, por lo que es esencial contar con sólidas estrategias de copia de seguridad. La integridad de los datos también se mide por la tasa de errores de bits no corregibles (UBER), que indica la tasa de errores de datos que no pueden ser corregidos por la corrección de errores interna de la unidad.
Consideraciones sobre el consumo de energía
HDD frente a SSD: Las unidades SSD suelen consumir menos energía que las HDD. Los discos duros requieren una alimentación constante para mantener los platos girando, lo que se traduce en un mayor consumo de energía en reposo. Cuando están activas, las SSD suelen consumir menos energía que las HDD.
SSD SATA frente a SSD NVMe: Esta es una comparación más compleja. Las unidades NVMe de alto rendimiento (especialmente Gen4 y Gen5) pueden consumir mucha más energía que las SSD SATA durante los picos de actividad. Las unidades NVMe para empresas pueden consumir hasta 25 W bajo carga. Sin embargo, las unidades NVMe suelen tener estados de reposo más sofisticados para ahorrar energía. Además, dado que completan las tareas mucho más rápido, pueden pasar más tiempo en estos estados de bajo consumo, lo que puede resultar en un menor consumo de energía total para una carga de trabajo determinada en comparación con una SSD SATA más lenta que funcione durante más tiempo. El consumo en reposo varía, pero algunas unidades NVMe son muy eficientes.
La ecuación de costes: Precio vs. Rendimiento
Coste por Gigabyte
La jerarquía establecida se mantiene: Las HDD ofrecen el menor coste por gigabyte, seguidas de las SSD SATA, siendo las SSD NVMe las más caras. Los precios del mercado fluctúan debido a la oferta, la demanda y las tendencias de fabricación, pero la diferencia de precios entre las SSD SATA y las SSD NVMe se ha reducido considerablemente en los últimos años.
Propuesta de valor
La decisión no debe basarse únicamente en el coste inicial por gigabyte. Es crucial considerar el rendimiento por dólar en relación con la carga de trabajo. Invertir más en un almacenamiento más rápido (SSD o NVMe) puede generar beneficios tangibles a través de un mejor rendimiento del sitio web, una mejor experiencia del usuario, la capacidad de gestionar más usuarios o transacciones simultáneas y, potencialmente, un aumento de los ingresos.
Coste total de propiedad (TCO)
Una visión más amplia incluye factores que van más allá del precio de compra. Las unidades SSD suelen consumir menos energía que las HDD, lo que podría suponer un pequeño ahorro en costes de electricidad con el tiempo. La menor disipación de calor también podría reducir ligeramente las necesidades de refrigeración en los centros de datos. Y lo que es más importante, el aumento del rendimiento gracias a un almacenamiento más rápido puede traducirse en un incremento de la productividad o de los ingresos, lo que debería tenerse en cuenta en el cálculo global del coste total de propiedad.
La reducción de la diferencia de precio entre las SSD SATA y NVMe, especialmente a nivel de consumidor, hace que NVMe sea una opción cada vez más viable incluso para cargas de trabajo moderadamente exigentes. Esto cambia el enfoque de la decisión de ser puramente impulsado por el coste (donde HDD gana para el almacenamiento a granel) a una evaluación más matizada de si la carga de trabajo específica del servidor puede beneficiarse realmente de la velocidad superior y la capacidad de respuesta de la tecnología NVMe.
¿Y ahora qué?
Ahora que ya sabe cómo afectan las métricas de rendimiento del almacenamiento, la resistencia y la eficiencia energética a los entornos de Hosting, nuestro último artículo de esta serie se centrará en los servicios del mundo real que suelen alojarse en servidores: desde sitios web y plataformas CMS hasta bases de datos, aplicaciones en contenedores, almacenamiento de archivos y servidores de correo. Basándonos en todo lo que hemos tratado sobre las métricas de rendimiento del almacenamiento y su impacto en el mundo real, ofreceremos recomendaciones prácticas para elegir el tipo de almacenamiento adecuado para cada carga de trabajo.
