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Hybrid storages, Armazenamento híbrido com hard disks e memórias flash


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Hybrid storages, Armazenamento híbrido com hard disks e memórias flash

O que é um hybrid storage?

Hybrid storage é um sistema de armazenamento que utiliza hard disks e memórias flash no mesmo aparelho. Um storage híbrido entrega mais performance que sistemas equipados apenas com HDDs, pois mantém os dados mais acessados em áreas de maior performance, geralmente compostas por memórias flash.

O que diferencia um storage híbrido dos NAS/DAS que conhecemos?

Os storages NAS e DAS que utilizam apenas hard disks ainda reinam em nossos datacenters e infraestruturas de TI. Sistemas baseados em hard disks SATA/SAS sempre entregaram boa capacidade de armazenamento, escalabilidade, preço e são relativamente confiáveis.

Qualquer servidor ou storage equipado com arranjos baseados apenas em hard disks sofrem com a latência, isto é, com o tempo de resposta dos discos rígidos após uma requisição. A memória flash veio para resolver esse problema: Trata-se de um dispositivo de armazenamento não volátil, que pode ser apagado e reprogramado eletricamente, que não possui partes móveis e por isso possui taxas de latência menores que os HDDs.

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A incorporação das memórias flash em disk arrays de servidores e storages antes equipados apenas em discos rígidos trouxe melhorias, pois possibilitou a transferência dos dados mais acessados dos hard disks mecânicos para arranjos baseados em memórias flash, diminuindo assim o tempo de atendimento das requisições feitas ao sistema de armazenamento.

Um hybrid storage aproveita o melhor dos dois mundos: Possui áreas de armazenamento de alta capacidade (e baixo custo) formada por hard disks e mantém os dados mais acessados em arranjos formados por memórias de alta velocidade.

Hybrid storage aproveita o melhor dos dois mundos ao usar SSDs e HDDs


Os storages híbridos são mais seguros

Além de diminuir a latência causada pelos discos, armazenar dados em memórias flash é mais seguro que utilizar hard disks. Por serem equipamentos eletromecânicos, os HDs que conhecemos precisam girar seus pratos e mover as cabeças de gravação/leitura para acessar qualquer informação. Isso implica em utilizar parte do tempo em processos mecânicos para chegar ao local exato do disco onde os dados estão armazenados e ainda correr riscos de eventuais falhas mecânicas.

Já as memórias flash armazenam os dados sem uso de partes mecânicas, por isso estão menos sujeitas a falhas. Todas os dados são armazenados e acessados eletricamente, aumentando a segurança do sistema e diminuindo a latência nas requisições dos usuários.

Em storages híbridos, hard disks e memórias flash compõe o pool de armazenamento e, ao invés de termos um gabinete equipado somente com hard disks, também encontramos módulos de memória flash, seja no formato de SSDs (SATA ou SAS ou) ou memórias M.2 NVMe conectadas diretamente no barramento PCIe.

Quais são as principais vantagens dos storages híbridos?

Os storages equipados apenas hard disks ainda fazem parte de nosso cotidiano, pois são previsíveis e oferecem um baixo custo por terabyte. Esse tipo de solução tem sido amplamente utilizada na maioria das infraestruturas de TI, principalmente quando o assunto é capacidade de armazenamento.

Com a redução sistemática dos preços das memórias flash, os hybrid storages estão cada vez mais competitivos, substituindo sistemas de armazenamento baseados em hard disks SAS na maioria das aplicações, porém custando apenas uma fração do preço.

Em aplicações de escritório tipo office, o custo total por transação dos storages híbridos já é menor que sistemas baseados exclusivamente em discos. Mesmo em métricas como “custo por IOPS” ou “Terabytes disponíveis em discos SAS” já não são tão vantajosos quando comparados com sistemas de armazenamento híbridos SATA/SSD.

Os hybrid storages também são uma boa opção para algumas situações que exigem performance, como ambientes de virtualização na pequena e média empresa, pois têm um custo menor por transação que as soluções totalmente flash e uma maior disponibilidade na oferta de soluções.

Principais vantagens dos storages híbridos


Qual desempenho esperar de um hybrid storage?

Um sistema de armazenamento não é formado apenas por componentes de armazenamento como discos e memórias. Controladoras, processadores, portas de comunicação e softwares que fazem parte da solução também entram na equação de desempenho.

Adicionar alguns SSDs num disk storage pode melhorar imensamente o desempenho do sistema, seja apenas para aumentar o cache ou para deslocar totalmente os dados mais acessados para camadas de maior performance (tiering).

Os servidores de armazenamento Qnap permitem o uso de memórias flash nas duas situações, além de suportar portas de comunicação 10GbE, instalação de cache M.2 e a montagem de pools de armazenamento baseado em flash (SSD SATA e M.2 NVMe).

Quanto mais flash qualquer sistema de armazenamento possuir, maior será seu custo inicial de aquisição e menor será a energia consumida pela solução. Os módulos flash também ocupam menos espaço, diminuindo o espaço ocupado no datacenter e exigindo menor investimento em refrigeração.

Com a evolução da tecnologia, os sistemas de armazenamento híbridos já são adequados para qualquer organização que precisa de acesso mais rápido aos dados armazenados do que arranjos montados com hard disks SATA/SAS podem fornecer.

Aplicações como backup, archiving, cold storage, gerenciamento de documentos e servidor de arquivos não estruturados são apenas algumas das aplicações que podem ser solucionadas com a implantação de um hybrid storage.

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Os hybrid storages não proprietários

Até pouco tempo a maioria das soluções de armazenamento híbridas só eram fornecidas com HDDs e memórias flash proprietárias. E isso causa dependência na compra de expansões e serviços, amarrando cliente e fornecedor numa relação nem sempre vantajosa para a parte compradora.

Alguns storages, como os fabricados pela Qnap, privilegiam o uso de discos rígidos ou memórias flash não proprietários para compor suas matrizes de armazenamento. Instalar discos e memórias flash de mercado incentiva a concorrência entre os fabricantes, melhora a oferta de componentes e facilita a manutenção desses sistemas.

Sistemas armazenamento híbrido não proprietários são o melhor dos dois mundos: oferecem um custo menor por IOPS/Terabyte, exigem investimentos menores que soluções all flash e entregam um desempenho mais do que equilibrado.

Quem são os fabricantes de hybrid storages?

Dell, HPe, Infortrend, NetApp, Qnap, IBM e Western Digital são apenas alguns fabricantes de hybrid storages. Diversos modelos sistemas híbridos de armazenamento estão disponíveis e suportam a maioria das aplicações corporativas, graças a redução da latência nos processos antes executados por antigos disk storages.

A redução nos preços dos storages híbridos também possibilitou que pequenas e médias empresas implementassem essas soluções de armazenamento, antes restritas somente a grandes corporações. Aplicações com uso massivo de banco de dados, backup com transferência de muitos arquivos e operações complexas em ambientes virtualizados já podem ser implementadas sem problemas em hybrid storages.

As soluções de armazenamento turbinadas com memórias SSD já são encontradas em vários segmentos do mercado, seja apenas em pequenos servidores NAS residenciais com apenas dois hard disks como o TS-231P até grandes soluções corporativas SAN-Ip ou FC com vários Petabytes.

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Quais a diferença entre o hybrid storage e um All Flash storage?

A diferença entre um storage híbrido e um All Flash Storage é que as soluções de armazenamento híbridas possuem HDDs e SSDs trabalhando em conjunto, enquanto soluções totalmente flash foram desenvolvidas para usar somente memórias e não possuem hard disks. Uma solução de armazenamento híbrida pode possuir memória flash apenas para implementar mais cache de I/O ou possuir arranjos SSD completos.

Um hybrid storage também custa menos que um sistema all flash, mas consomem mais energia, espaço físico e é mais lento que soluções flash. Já as soluções all flash entregam altíssima performance, ocupam pouco espaço físico e consomem menos energia, mas custam muito mais caro que sistemas de armazenamento híbrido.

O grande contraponto dos all flash storages é que seu preço de aquisição e implantação ainda é muito alto, quase exorbitante. Como nem todas aplicações exigem essa performance, soluções intermediárias como os storages híbridos acabam tendo seu lugar garantido na racionalização dos investimentos em TI.

Diferenças entre o hybrid storage e um All Flash storage


Quais são os tipos memórias SSD que podem compor um hybrid storage?

Apesar das memórias flash custarem mais caro que os hard disks, vários fabricantes têm disponibilizado diferentes alternativas em flash para equipar os sistemas de armazenamento.

O desenvolvimento do flash MLC (Multi Level Cell) permitiu que preço dos SSDs diminuísse e, apesar de mais lentos e menos duráveis que as memórias SLC (Single Level Cell), os SSDs MLC têm recebido melhorias de software, principalmente voltadas para maior confiabilidade e diminuição nos níveis de desgaste, tornando-as uma alternativa econômica para aplicações híbridas corporativas.

Já a linha de flashs corporativos SLC continua sendo a melhor opção para aplicativos com alta exigência de E/S em aplicações 24x7, apesar de ainda possuírem preços muito elevados. Para quem precisa de maior performance, alguns storages híbridos possuem um ou mais slots PCIe para conexão de unidades flash SSD NVMe.

Geralmente essa é a opção mais cara, porém é a que oferece o maior desempenho, reduzindo significativamente a latência tanto em sistemas híbridos como em soluções all flash storages.

Qual storage comprar?

Qual storage comprar?

Storages equipados apenas com hard disks são a melhor alternativa para quem precisa de muito espaço, mas não tem um orçamento folgado. No entanto, as soluções baseadas em disco têm um alto custo por IOPS (transações por segundo), consomem muita energia, espaço físico e são lentos quando comparados com soluções de armazenamento híbridas e storages all flash.

Caso sua empresa esteja procurando um storage que entregue desempenho e não deseja gastar muito, uma solução de armazenamento híbrida será a melhor opção.

Apesar das soluções totalmente flash entregarem altíssima performance, ocuparem pouco espaço físico e consumirem menos energia que sistemas de armazenamento convencionais, os all flash storages ainda não entregam a mesma capacidade de armazenamento das soluções híbridas.

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