Tipos de Storage

transferência do canal de I/O para a controladora é significativamente mais alta do que a velocidade que a controladora pode escrever ou ler do disco, por isso aqui também vale a ideia do cache. No subsistema de disco, o cache de escrita da controladora normalmente é espelhado e tem uma bateria de backup que salva os dados no cache de escrita em caso de crash da controladora. A aceleração na leitura já é mais complicada quando o acesso é aleatório, pois a controladora não sabe exatamente onde estará a nova demanda proveniente da aplicação.

Back-end: propicia uma interface entre a memória cache e os discos físicos. Consiste de dois componentes: portas back-end e controladoras back-end.

Discos físicos: os discos físicos são conectados ao back-end com interface SCSI ou Fibre Channel. O storage inteligente permite o uso de discos misturados como SCSI, FC ou SATA.

Em geral, os sistemas inteligentes possuem, além do RAID e do cache, quatro principais funcionalidades: permitem realizar cópias instantâneas, permitem fazer o espelhamento remoto, oferecem o lun masking, que controla o acesso aos dados no storage, e a opção de disco hot-spare, onde o disco com problema é recriado. A Figura 5-11 ilustra os componentes do storage inteligente.

transferência do canal de I/O para a controladora é significativamente mais alta do que a velocidade que a controladora pode escrever ou ler do disco, por isso aqui também vale a ideia do cache. No subsistema de disco, o cache de escrita da controladora normalmente é espelhado e tem uma bateria de backup que salva os dados no cache de escrita em caso de crash da controladora. A aceleração na leitura já é mais complicada quando o acesso é aleatório, pois a controladora não sabe exatamente onde estará a nova demanda proveniente da aplicação.

Back-end: propicia uma interface entre a memória cache e os discos físicos. Consiste de dois componentes: portas back-end e controladoras back-end.

Discos físicos: os discos físicos são conectados ao back-end com interface SCSI ou Fibre Channel. O storage inteligente permite o uso de discos misturados como SCSI, FC ou SATA.

Em geral, os sistemas inteligentes possuem, além do RAID e do cache, quatro principais funcionalidades: permitem realizar cópias instantâneas, permitem fazer o espelhamento remoto, oferecem o lun masking, que controla o acesso aos dados no storage, e a opção de disco hot-spare, onde o disco com problema é recriado. A Figura 5-11 ilustra os componentes do storage inteligente.

um congestionamento. Na SAN, o congestionamento é tratado de outra forma.

A Figura 5-12 ilustra as principais técnicas de I/O utilizadas.

Figura 5-12 – Técnicas de I/O

Nas redes SAN a infraestrutura de rede pode ser baseada no padrão FC ou Gigabit Ethernet. O armazenamento do tipo SAN é baseado em redes dedicadas e escaláveis que conectam servidores e dispositivos de storage usualmente no nível de bloco (dados de aplicação).

Nas redes NAS a infraestrutura é quase sempre baseada no padrão Gigabit Ethernet e o dado a ser armazenado é do tipo arquivo. O entendimento de quando utilizar uma infraestrutura ou outra é complexo e muitas vezes confuso, causando problemas em projeto quando soluções que deveriam ser baseadas em NAS são baseadas em SAN e vice-versa. O padrão 10 GbE também já é uma realidade para redes NAS.

O protocolo SCSI continua sendo o padrão utilizado na comunicação entre o servidor e o ​storage. Na prática, os protocolos FC e iSCSI

um congestionamento. Na SAN, o congestionamento é tratado de outra forma.

A Figura 5-12 ilustra as principais técnicas de I/O utilizadas.

Figura 5-12 – Técnicas de I/O

Nas redes SAN a infraestrutura de rede pode ser baseada no padrão FC ou Gigabit Ethernet. O armazenamento do tipo SAN é baseado em redes dedicadas e escaláveis que conectam servidores e dispositivos de storage usualmente no nível de bloco (dados de aplicação).

Nas redes NAS a infraestrutura é quase sempre baseada no padrão Gigabit Ethernet e o dado a ser armazenado é do tipo arquivo. O entendimento de quando utilizar uma infraestrutura ou outra é complexo e muitas vezes confuso, causando problemas em projeto quando soluções que deveriam ser baseadas em NAS são baseadas em SAN e vice-versa. O padrão 10 GbE também já é uma realidade para redes NAS.

O protocolo SCSI continua sendo o padrão utilizado na comunicação entre o servidor e o ​storage. Na prática, os protocolos FC e iSCSI encapsulam os comandos SCSI dentro do protocolo.

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Cabeamento: SANs utilizam cabos de fibra óptica ou de cobre para pequenas distâncias.

Dispositivos de interconexão: os principais dispositivos de interconexão são os hubs, ​switches e directors. Hubs são pouco utilizados e compartilham a banda, devido aos dados serem transmitidos para todas as conexões. Switches são os componentes centrais de uma rede SAN e possuem função similar aos switches de LAN. Directors têm função similar aos switches, mas possuem um maior número de portas e maior robustez.

Unidades de armazenamento: são normalmente unidades inteligentes com diversas funcionalidades já mencionadas anteriormente.

Software de gerenciamento da SAN: gerencia a interface entre os servidores, dispositivos de interconexão e redes de storage.

Teoricamente, uma rede SAN baseada no protocolo Fibre Channel (FC) pode ter 15 milhões de nós interconectados. Os servidores, no caso do protocolo FC, utilizam placas do tipo HBA (Host Bus Adapter) para permitir a conexão à SAN.

O protocolo FC é, de longe, o mais utilizado nas redes do tipo SAN e atende aos requisitos de desempenho e confiabilidade necessários, sendo implementado em cinco camadas. As implementações iniciais ofereciam throughput de 100 MB/s (1.062,5 MB/s), que já era bem superior ao padrão Ultra SCSI de 20 MB/s usado em DAS até então.

O padrão FC pode operar em modo full-duplex, chegando, nesse caso, a 100 MB/s. A última implementação de FC é de 8 GB/s (1.600 MB/s ou 8,5 GB/s), comparada ao padrão atual Ultra 320 SCSI, de 320 MB/s.

5.6.9. SAN IP

Recentemente o padrão iSCSI (internet SCSI), que utiliza o padrão Ethernet para a comunicação na rede de storage, passou a ser uma opção.

O protocolo iSCSI é um meio de transportar os pacotes SCSI através do TCP/IP. Os principais componentes da rede iSCSI são servidores

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Cabeamento: SANs utilizam cabos de fibra óptica ou de cobre para pequenas distâncias.

Dispositivos de interconexão: os principais dispositivos de interconexão são os hubs, ​switches e directors. Hubs são pouco utilizados e compartilham a banda, devido aos dados serem transmitidos para todas as conexões. Switches são os componentes centrais de uma rede SAN e possuem função similar aos switches de LAN. Directors têm função similar aos switches, mas possuem um maior número de portas e maior robustez.

Unidades de armazenamento: são normalmente unidades inteligentes com diversas funcionalidades já mencionadas anteriormente.

Software de gerenciamento da SAN: gerencia a interface entre os servidores, dispositivos de interconexão e redes de storage.

Teoricamente, uma rede SAN baseada no protocolo Fibre Channel (FC) pode ter 15 milhões de nós interconectados. Os servidores, no caso do protocolo FC, utilizam placas do tipo HBA (Host Bus Adapter) para permitir a conexão à SAN.

O protocolo FC é, de longe, o mais utilizado nas redes do tipo SAN e atende aos requisitos de desempenho e confiabilidade necessários, sendo implementado em cinco camadas. As implementações iniciais ofereciam throughput de 100 MB/s (1.062,5 MB/s), que já era bem superior ao padrão Ultra SCSI de 20 MB/s usado em DAS até então.

O padrão FC pode operar em modo full-duplex, chegando, nesse caso, a 100 MB/s. A última implementação de FC é de 8 GB/s (1.600 MB/s ou 8,5 GB/s), comparada ao padrão atual Ultra 320 SCSI, de 320 MB/s.

5.6.9. SAN IP

Recentemente o padrão iSCSI (internet SCSI), que utiliza o padrão Ethernet para a comunicação na rede de storage, passou a ser uma opção.

O protocolo iSCSI é um meio de transportar os pacotes SCSI através do TCP/IP. Os principais componentes da rede iSCSI são servidores (initiators), targets e uma rede IP.

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Figura 5-15 – Implementação do iSCSI initiator

Em geral, iSCSI simplifica o armazenamento e reduz o custo de entrada em uma solução de storage e mesmo o TCO, quando comparado com o padrão FC. A adoção do padrão Ethernet pelo protocolo iSCSI permite um ganho de aprendizado em relação ao protocolo FC. Outra vantagem do iSCSI é que este pode ser incorporado a redes de armazenamento já existentes baseadas em NAS e em SAN FC, não obrigando a uma ruptura tecnológica, desde que o storage já possua portas iSCSI, ou seja, através da utilização de um appliance. Com a chegada do padrão 10 GB/s Ethernet e a sinalização do aumento de banda para 40 GB/s e 100 GB/s nos próximo anos, acredita-se que o padrão iSCSI tomará ainda mais espaço no mercado de redes de armazenamento. É importante ressaltar que a rede iSCSI, diferentemente da solução NAS, também trata de aplicações que utilizam blocos de dados como elementos padrão de I/O.

Os sistemas de arquivos utilizados por softwares de virtualização são construídos para dar suporte à virtualização. No caso do vSphere , existem as seguintes principais opções:

VMFS: o VMware vSphere utiliza o VMFS em discos locais, volumes iSCSI ou volumes FC, criando um diretório para cada máquina virtual (VM). O VMFS é um sistema de arquivos

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Figura 5-15 – Implementação do iSCSI initiator

Em geral, iSCSI simplifica o armazenamento e reduz o custo de entrada em uma solução de storage e mesmo o TCO, quando comparado com o padrão FC. A adoção do padrão Ethernet pelo protocolo iSCSI permite um ganho de aprendizado em relação ao protocolo FC. Outra vantagem do iSCSI é que este pode ser incorporado a redes de armazenamento já existentes baseadas em NAS e em SAN FC, não obrigando a uma ruptura tecnológica, desde que o storage já possua portas iSCSI, ou seja, através da utilização de um appliance. Com a chegada do padrão 10 GB/s Ethernet e a sinalização do aumento de banda para 40 GB/s e 100 GB/s nos próximo anos, acredita-se que o padrão iSCSI tomará ainda mais espaço no mercado de redes de armazenamento. É importante ressaltar que a rede iSCSI, diferentemente da solução NAS, também trata de aplicações que utilizam blocos de dados como elementos padrão de I/O.

Os sistemas de arquivos utilizados por softwares de virtualização são construídos para dar suporte à virtualização. No caso do vSphere , existem as seguintes principais opções:

VMFS: o VMware vSphere utiliza o VMFS em discos locais, volumes iSCSI ou volumes FC, criando um diretório para cada máquina virtual (VM). O VMFS é um sistema de arquivos clusterizado que pode ser usado simultaneamente por vários servidores ESX.

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O NAS utiliza seu próprio sistema operacional, normalmente dedicado ao trabalho de servir arquivos, ou seja, para otimizar o I/O para vários sistemas operacionais. Logicamente, o NAS pode servir mais clientes do que um servidor de arquivos convencional.

Existe uma relação de interdependência entre o dispositivo de armazenamento e a virtualização. Boa parte das funcionalidades obtidas com a virtualização depende da consolidação do armazenamento em um único dispositivo. As redes de storage do tipo SAN e NAS são suportadas pelos softwares de virtualização, o que permite otimizar a utilização de recursos. Também diversas funcionalidades oferecidas dependem da plena interoperabilidade entre os dispositivos de storage e os softwares de virtualização.