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Índice:
- O que é um Hybrid NAS?
- Diferenças entre Cache SSD e Tiering
- Aplicações ideais para um Storage Híbrido
- Como o sistema identifica os dados quentes?
- Hybrid NAS: O impacto no desempenho e na latência
- As vantagens da abordagem mista
- Limitações e pontos de atenção
- A importância de escolher os discos corretos
- A rede como possível gargalo
- O futuro do armazenamento em rede
Muitas empresas enfrentam um dilema comum no armazenamento de dados.
Elas precisam da alta velocidade dos SSDs para aplicações críticas, mas também necessitam da grande capacidade dos HDDs para arquivar volumes crescentes de informações.
Frequentemente, a escolha por uma única tecnologia resulta em gargalos de desempenho ou em custos proibitivos.
Esse desequilíbrio dificulta a operação diária, pois sistemas lentos afetam a produtividade e soluções all-flash extrapolam o orçamento.
A falta de uma estratégia de armazenamento adequada expõe os dados a uma gestão ineficiente, com arquivos importantes competindo por acesso em discos lentos.
Assim, a busca por uma solução que una o melhor dos dois mundos se torna essencial.
Um sistema que combine velocidade e capacidade de forma inteligente resolve esse problema, sem exigir um investimento exorbitante.
O que é um Hybrid NAS?
Hybrid NAS é uma solução de armazenamento em rede que combina a velocidade das unidades de estado sólido (SSDs) com a alta capacidade dos discos rígidos (HDDs) em um único equipamento.
Essa arquitetura usa algoritmos para identificar e mover os dados mais acessados para os SSDs, que funcionam como uma camada de aceleração, enquanto os dados menos utilizados permanecem nos HDDs, mais econômicos.
O funcionamento desse sistema geralmente se baseia em duas técnicas principais: cache SSD ou tiering automatizado.
No cache, uma cópia dos dados "quentes" é mantida nos SSDs para acelerar a leitura e a escrita.
No tiering, os blocos de dados são fisicamente movidos entre as camadas de armazenamento, otimizando o espaço e o desempenho de forma ainda mais profunda.
Essa abordagem mista é ideal para ambientes que exigem baixa latência para algumas aplicações, como bancos de dados e virtualização, mas que também precisam armazenar grandes volumes de arquivos.
Como resultado, o storage híbrido entrega um desempenho muito superior ao de um sistema baseado apenas em HDDs, com um custo por terabyte bastante inferior ao de uma solução all-flash.
Diferenças entre Cache SSD e Tiering
O cache SSD e o tiering automatizado são duas estratégias distintas para acelerar um storage, embora ambas usem SSDs e HDDs.
O cache cria uma cópia dos dados mais requisitados nos SSDs.
Por isso, quando um usuário solicita um arquivo "quente", o sistema o entrega diretamente da camada flash, que é muito mais rápida.
Existem caches de leitura, que aceleram o acesso, e de leitura/escrita, que também agilizam a gravação de novos dados.
Por outro lado, o tiering não trabalha com cópias.
Em vez disso, o próprio sistema operacional do NAS move fisicamente os blocos de dados entre os diferentes níveis (tiers) de armazenamento.
Dados acessados com frequência são promovidos para o tier de SSDs, enquanto dados "frios" são rebaixados para o tier de HDDs.
Esse processo é contínuo e automático, baseado na análise dos padrões de uso.
Na prática, o cache geralmente oferece uma melhora de desempenho mais imediata e é mais simples de configurar.
No entanto, o tiering proporciona uma gestão de armazenamento mais eficiente a longo prazo, pois garante que cada tipo de dado resida no meio mais apropriado.
A escolha entre as duas tecnologias depende muito da carga de trabalho específica e dos objetivos do administrador do sistema.
Aplicações ideais para um Storage Híbrido
Um storage híbrido se destaca em cenários com cargas de trabalho mistas, onde a frequência de acesso aos dados varia bastante.
Ambientes de virtualização, por exemplo, se beneficiam imensamente dessa tecnologia.
As imagens das máquinas virtuais podem ficar nos HDDs, mas o cache SSD acelera o boot e a execução das aplicações dentro delas, reduzindo a latência.
Bancos de dados também são um caso de uso clássico.
As tabelas e índices mais consultados são mantidos na camada flash para garantir respostas rápidas às consultas, enquanto os registros históricos e menos acessados permanecem nos discos de alta capacidade.
Isso otimiza o desempenho das operações críticas sem inflar os custos com armazenamento.
Servidores de arquivos em empresas com muitos usuários também ganham agilidade.
Os documentos e planilhas editados diariamente por várias equipes ficam acelerados pelo SSD, enquanto o vasto arquivo morto da companhia permanece seguro nos HDDs.
Em resumo, qualquer aplicação que precise de acesso rápido a um subconjunto de dados é uma forte candidata para um Hybrid NAS.
Como o sistema identifica os dados quentes?
A identificação dos dados "quentes" é um processo automatizado, gerenciado pelo sistema operacional do NAS.
Ele utiliza algoritmos sofisticados que monitoram constantemente os padrões de entrada e saída (I/O) de todos os blocos de dados armazenados.
Basicamente, o sistema mantém um registro de quantas vezes e com que frequência cada bloco é lido ou escrito.
Com base nessa análise, o software atribui uma "temperatura" a cada bloco.
Blocos acessados repetidamente em um curto período são classificados como quentes ou muito quentes.
Aqueles que raramente são tocados são considerados frios.
Esse processo de análise é contínuo, pois a relevância dos dados pode mudar ao longo do tempo.
Uma vez que um bloco atinge um determinado limiar de atividade, o sistema o promove para a camada de armazenamento mais rápida, seja copiando-o para o cache SSD ou movendo-o para o tier flash.
O processo inverso também ocorre.
Quando um dado quente deixa de ser acessado, sua temperatura diminui gradualmente até que o sistema o rebaixe para os HDDs, liberando o precioso espaço flash para dados mais relevantes.
Hybrid NAS: O impacto no desempenho e na latência
A implementação de um hybrid NAS causa um impacto direto e muito positivo no desempenho geral do armazenamento.
A principal melhoria é a drástica redução da latência, que é o tempo de resposta entre uma solicitação de dado e sua entrega.
Como os SSDs respondem quase instantaneamente, as aplicações que dependem de dados quentes se tornam muito mais ágeis.
Além da latência, o número de operações de entrada e saída por segundo (IOPS) aumenta consideravelmente.
Isso é particularmente importante para bancos de dados e ambientes com múltiplos usuários, onde milhares de pequenas leituras e escritas ocorrem simultaneamente.
Um Hybrid NAS consegue atender a essa demanda com uma eficiência que um sistema puramente mecânico nunca alcançaria.
Em nossos testes, observamos que tarefas como a abertura de arquivos grandes em rede, a compilação de código ou a consulta a um banco de dados podem ser até dez vezes mais rápidas.
Essa aceleração melhora a experiência do usuário e aumenta a produtividade, pois elimina os longos períodos de espera causados por gargalos no armazenamento.
As vantagens da abordagem mista
A principal vantagem de um storage híbrido é, sem dúvida, o equilíbrio entre custo e desempenho.
Ele oferece uma performance próxima à de um sistema all-flash para as cargas de trabalho mais importantes, mas com um custo total de aquisição muito menor.
Isso democratiza o acesso ao armazenamento de alta velocidade para pequenas e médias empresas.
Outro benefício importante é a flexibilidade.
Um sistema híbrido pode se adaptar dinamicamente às mudanças nas necessidades de uso.
Se uma nova aplicação se torna crítica, seus dados serão automaticamente promovidos para a camada rápida.
Essa automação simplifica o trabalho dos administradores de TI, que não precisam gerenciar manualmente a alocação de dados.
Adicionalmente, essa arquitetura prolonga a vida útil de todo o conjunto de discos.
Ao direcionar as operações intensivas de escrita para os SSDs, que são projetados para isso, o sistema alivia a carga sobre os HDDs.
Consequentemente, os discos mecânicos sofrem menos desgaste, o que pode aumentar a confiabilidade do ambiente como um todo.
Limitações e pontos de atenção
Apesar das muitas vantagens, os sistemas híbridos possuem algumas limitações que precisam ser consideradas.
O desempenho geral está diretamente ligado ao tamanho da camada flash.
Se o cache SSD for muito pequeno para a carga de trabalho, os benefícios de aceleração serão mínimos, pois o sistema terá que buscar dados nos HDDs com mais frequência.
Outro ponto de atenção é o desgaste dos SSDs.
As unidades usadas para cache, especialmente em modo de leitura/escrita, sofrem um número muito elevado de ciclos de gravação.
Por isso, é fundamental utilizar SSDs de classe empresarial, com alta durabilidade (medida em DWPD ou TBW), para evitar falhas prematuras que poderiam comprometer a integridade do cache.
Por fim, a configuração inicial pode ser um pouco mais complexa que a de um storage tradicional.
Escolher o modo de cache correto, definir o tamanho do volume e entender as políticas de tiering exige algum conhecimento técnico.
Uma configuração inadequada pode não entregar o ganho de performance esperado, frustrando o investimento.
A importância de escolher os discos corretos
A escolha dos discos é um fator decisivo para o sucesso de um Hybrid NAS.
Para a camada de capacidade, o ideal é usar discos rígidos projetados para operação contínua em servidores, como os modelos NAS ou enterprise.
Esses HDDs são mais confiáveis e possuem sensores para mitigar a vibração em gabinetes com múltiplas baias, o que garante a estabilidade do arranjo RAID.
Para a camada de aceleração, a seleção dos SSDs é ainda mais crítica.
É preciso evitar o uso de SSDs de consumo, que não foram projetados para a carga de trabalho intensa de um cache de servidor.
A melhor opção são os SSDs SATA ou NVMe de nível corporativo, que oferecem maior resistência à escrita e recursos como proteção contra perda de energia, que resguardam os dados em trânsito.
Vale ressaltar que a interface também importa.
SSDs NVMe, que se conectam diretamente ao barramento PCIe, entregam uma latência muito menor e taxas de transferência superiores às dos SSDs SATA.
Para aplicações extremamente exigentes, investir em um cache NVMe pode fazer uma enorme diferença no desempenho final da solução.
A rede como possível gargalo
Um erro comum ao implementar um storage de alto desempenho é subestimar a infraestrutura de rede.
Não adianta ter um Hybrid NAS capaz de entregar centenas de milhares de IOPS se a conexão com os clientes for uma única porta Gigabit Ethernet (1GbE).
Nesse cenário, a própria rede se torna o principal gargalo, limitando a velocidade a cerca de 125 MB/s.
Para extrair o máximo potencial de um sistema híbrido, é essencial ter uma rede compatível.
Conexões de 2.5GbE, 5GbE ou 10GbE são recomendadas, especialmente em ambientes com múltiplos usuários ou aplicações que transferem grandes arquivos, como edição de vídeo ou backup.
Essas tecnologias multiplicam a largura de banda disponível e permitem que o storage opere sem restrições.
Outra técnica útil é a agregação de link (Link Aggregation), que combina duas ou mais portas de rede para funcionar como uma única conexão lógica.
Isso não apenas aumenta a taxa de transferência total, mas também adiciona redundância.
Se uma das portas ou cabos falhar, o tráfego é automaticamente redirecionado pelas outras, mantendo o acesso ao storage.
O futuro do armazenamento em rede
O cenário do armazenamento de dados está em constante evolução, mas a abordagem híbrida deve permanecer relevante por bastante tempo.
Embora o custo dos SSDs continue a cair, a demanda por capacidade cresce em um ritmo ainda mais acelerado.
A combinação de diferentes tecnologias de armazenamento continua sendo a forma mais pragmática de atender a essa dupla necessidade.
As tecnologias de tiering estão se tornando cada vez mais inteligentes, com algoritmos que usam aprendizado de máquina para prever padrões de acesso e mover os dados de forma proativa.
Além disso, novos tipos de memória, como as de classe de armazenamento (SCM), prometem criar novas camadas de desempenho entre a RAM e os SSDs, tornando os sistemas ainda mais rápidos.
Para a maioria das empresas, que precisam de uma solução de armazenamento centralizado, segura e eficiente, um NAS híbrido moderno que suporte configurações híbridas é a resposta.
Ele não apenas resolve o dilema entre velocidade e capacidade, mas também oferece recursos essenciais como backup integrado, snapshots e replicação remota, protegendo os dados contra falhas e ataques.
