O que é hybrid flash storage? Conheça as vantagens de usar o armazenamento híbrido (discos e memórias SSD) e melhore o desempenho de sua rede local.
Hybrid flash storage é uma solução de armazenamento que combina a alta capacidade e o baixo custo dos hard disks (HDD) com a velocidade dos solid-state drives (SSD). Ele usa os SSDs para acelerar o acesso aos dados mais requisitados, enquanto os HDDs armazenam grandes volumes de informações menos acessadas. Essa abordagem otimiza o desempenho geral da infraestrutura. O software de gerenciamento identifica os dados "quentes" e os move automaticamente para o nível flash, por isso as operações de leitura e escrita ficam muito mais rápidas. Quase sempre, essa movimentação é transparente para o usuário final e para as aplicações. Diferente de um arranjo all-flash, o custo por terabyte é significativamente menor. Ao mesmo tempo, ele supera com folga a performance de um equipamento que utiliza apenas discos mecânicos para todas as tarefas, entregando um ótimo equilíbrio entre investimento e retorno.
A principal técnica utilizada é o cache SSD. Nesse método, uma cópia dos blocos de dados mais lidos fica temporariamente no SSD, o que reduz drasticamente a latência para as aplicações. Quando um aplicativo solicita esses dados, a aplicação os entrega diretamente do flash, sem precisar acessar os discos mecânicos mais lentos. Outra estratégia comum é o tiering automático. Aqui, o sistema move dados entre os níveis de armazenamento com base na frequência de uso. Arquivos e blocos quentes vão para o flash, enquanto dados mornos ou frios migram para os HDDs de alta capacidade, para otimizar o espaço rápido. Como resultado, a experiência do usuário melhora bastante em tarefas que exigem muitos IOPS. A inicialização de máquinas virtuais e as consultas em bancos de dados, por exemplo, executam com muito mais agilidade, pois os dados essenciais já estão na camada mais veloz.
Ambientes de virtualização, como VDI (Virtual Desktop Infrastructure), são um dos principais beneficiados. A tecnologia híbrida acelera o "boot storm", aquele pico de leitura que ocorre quando várias máquinas virtuais são iniciadas simultaneamente. Isso também melhora a resposta geral dos desktops virtuais. Bancos de dados transacionais também ganham muito com essa arquitetura. As operações de leitura e escrita frequentes em tabelas e índices são direcionadas para o cache SSD, o que diminui a latência das consultas e aumenta o número de transações por segundo suportados. Até mesmo servidores de arquivos e sistemas de backup veem melhorias. A indexação de arquivos, a verificação de integridade e a restauração de dados pequenos acontecem mais rápido, o que agiliza as rotinas administrativas e diminui as janelas de manutenção.
O impacto mais visível do cache SSD é a redução da latência. Em um servidor com apenas HDDs, o tempo para acessar um dado aleatório pode levar vários milissegundos. Com o cache, esse tempo frequentemente cai para microssegundos, uma melhoria de milhares de vezes. Esse ganho se traduz em um aumento expressivo de IOPS (operações de entrada e saída por segundo). Cargas de trabalho que antes saturavam os discos rígidos agora rodam com folga. Isso é especialmente útil para aplicações que realizam muitas leituras e escritas pequenas e aleatórias. No entanto, o benefício depende diretamente do padrão de acesso aos dados. Se a carga de trabalho for majoritariamente sequencial ou se os dados acessados mudarem constantemente, o cache pode não ser tão eficaz. Por isso, uma análise prévia do workload é fundamental.
O dimensionamento correto da camada flash é um dos fatores mais importantes para o sucesso de uma solução híbrida. Um cache muito pequeno não conseguirá armazenar todos os dados quentes, o que limita o ganho de desempenho. Muitas vezes, o sistema acaba buscando informações nos HDDs. Por outro lado, um cache superdimensionado aumenta o custo sem necessariamente trazer benefícios proporcionais. A regra geral, em muitos casos, é que a camada flash tenha entre 10% e 20% da capacidade total do armazenamento, mas esse número varia bastante com o tipo de aplicação. Para um dimensionamento preciso, o ideal é usar ferramentas de análise que monitorem o "working set" dos dados, ou seja, o conjunto de informações ativamente utilizado pelas aplicações. Com base nesse levantamento, é possível definir um tamanho de cache que atenda à demanda real com uma boa margem.
Uma conectividade de rede robusta é essencial para que o storage híbrido entregue seu potencial máximo. Portas de rede de 1GbE podem se tornar um gargalo, especialmente quando múltiplos usuários ou aplicações acessam o sistema simultaneamente. O tráfego intenso pode saturar a conexão. Para a maioria dos cenários empresariais, redes de 10GbE ou superiores são recomendadas. Elas oferecem a largura de banda necessária para suportar as altas taxas de transferência que a camada flash proporciona. Algumas soluções também suportam agregação de link para aumentar ainda mais o throughput. Além da velocidade, a escolha dos protocolos de rede como NFS, SMB/CIFS ou iSCSI também influencia a performance. Cada um tem suas particularidades e se adapta melhor a diferentes tipos de carga de trabalho, seja para compartilhamento de arquivos ou armazenamento em bloco para virtualização.
A escalabilidade é um ponto fundamental ao escolher uma solução de armazenamento. Um bom storage híbrido deve permitir o crescimento da capacidade e do desempenho de forma simples. A abordagem mais comum é o scale-up, que adiciona mais discos ou unidades de expansão ao equipamento existente. Equipamentos mais avançados oferecem a opção de scale-out. Nesse cenário, novos nós de armazenamento são adicionados a um cluster, o que aumenta não apenas a capacidade, mas também o poder de processamento e a conectividade. Essa arquitetura é ideal para ambientes que preveem um crescimento exponencial. Independentemente do modelo, a expansão deve ocorrer sem interrupção dos serviços. Recursos como thin provisioning também ajudam no gerenciamento, pois alocam espaço em disco sob demanda e simplificam o planejamento da capacidade futura.
Do ponto de vista financeiro, uma solução híbrida apresenta uma proposta de valor muito atraente. O investimento inicial (CAPEX) é consideravelmente menor que o de uma solução all-flash de mesma capacidade, o que torna a tecnologia acessível para um número maior de empresas. Já os custos operacionais (OPEX) também são otimizados. O consumo de energia de um hybrid flash storage geralmente é menor que o de um grande arranjo de HDDs, pois parte da carga de trabalho é absorvida pelos SSDs, que são mais eficientes. Além disso, a gestão centralizada simplifica a administração. Ao calcular o custo total de propriedade (TCO), é importante considerar a vida útil dos componentes. Os SSDs têm um ciclo de vida limitado pelo número de escritas, mas os storages corporativos são projetados para durar vários anos sob cargas de trabalho intensas.
O desgaste das células de memória flash é uma realidade. Cada célula suporta um número finito de ciclos de escrita, uma métrica conhecida como TBW (Terabytes Written) ou DWPD (Drive Writes Per Day). Embora os SSDs corporativos sejam muito duráveis, o monitoramento da saúde deles é indispensável. Uma falha no SSD que atua como cache pode ter consequências graves. Dependendo da configuração, a perda do cache pode levar à corrupção de dados ou à indisponibilidade temporária dos serviços. Por isso, usar SSDs em arranjos RAID (como RAID 1) para o cache é uma prática altamente recomendada. Além disso, o próprio software que gerencia o cache ou o tiering é um ponto crítico. Uma falha nesse componente pode comprometer a integridade dos dados. Portanto, escolher um fornecedor com um sistema operacional maduro e confiável minimiza bastante esses riscos.
A redundância é a base para a proteção de dados em qualquer sistema de armazenamento. Além do RAID para os discos, componentes como fontes de alimentação e controladoras redundantes garantem a continuidade das operações mesmo com a falha de um hardware. Um bom hybrid flash storage deve oferecer essas opções. A deduplicação de dados é outro recurso valioso. Ela identifica e elimina blocos de dados repetidos, o que economiza um espaço significativo tanto na camada flash quanto nos HDDs. Em ambientes de virtualização e backup, a taxa de redução pode ser bastante alta. Snapshots, ou cópias de um ponto no tempo, também são cruciais. Eles criam versões de arquivos e LUNs que podem ser restauradas rapidamente em caso de erro humano, ataque de ransomware ou corrupção de dados, adicionando uma camada extra de segurança para a informação.
Apesar das vantagens da tecnologia híbrida, existem cenários onde um storage all-flash é, sem dúvida, a melhor opção. Aplicações que exigem latência ultrabaixa de forma consistente, como bancos de dados de missão crítica ou plataformas de análise em tempo real, se beneficiam mais da performance previsível do all-flash. Cargas de trabalho com padrões de acesso totalmente aleatórios e sem dados "quentes" definidos também podem não aproveitar bem o cache de um storage híbrido. Nessas situações, a performance pode ser inconsistente pois muitas vezes os aplicativos não conseguem prever quais dados acelerar. O custo de um all-flash ainda é um fator limitante para muitas organizações. No entanto, com a queda contínua dos preços dos SSDs, essa barreira vem diminuindo. A decisão final sempre dependerá de uma análise cuidadosa entre a necessidade de desempenho e o orçamento disponível.
Muitos servidores NAS modernos já incorporam a tecnologia híbrida de forma nativa. Eles oferecem baias para HDDs e slots M.2 NVMe para SSDs, o que permite criar uma unidade de armazenamento centralizada, rápida e com alta capacidade. Essa combinação é ideal para pequenas e médias empresas. Esses equipamentos geralmente vêm com um sistema operacional robusto que simplifica o gerenciamento do cache, do tiering e de outros recursos avançados. Com uma interface gráfica intuitiva, é possível configurar compartilhamentos de rede, rotinas de backup e permissões de acesso com poucos cliques. Além disso, um NAS híbrido de marcas como a QNAP oferece um ambiente completo de aplicações, que vão desde a sincronização de arquivos com a nuvem até a hospedagem de máquinas virtuais. Portanto, ele se torna uma plataforma multifuncional que resolve vários desafios de TI, com um excelente custo-benefício e alta confiabilidade.