Storage 10G: o que é e quando usar esse tipo de armazenamento

Índice:

• O que é um storage 10G?
• Quando a migração para 10GbE faz sentido?
• Diferenças entre iSCSI, NFS e SMB em redes 10G
• Requisitos essenciais para uma rede 10GbE
• Latência versus throughput: o que importa mais?
• Ganhos reais sobre uma infraestrutura 1GbE
• Otimizando o desempenho com jumbo frames e multipath
• Compatibilidade com servidores e máquinas virtuais
• Análise dos custos e principais gargalos
• Boas práticas para implementar seu storage 10G
• Como um NAS simplifica a transição para 10G?

Muitas empresas e usuários avançados frequentemente enfrentam um gargalo silencioso que limita a produtividade. A infraestrutura de rede baseada em 1 Gigabit Ethernet (GbE), embora suficiente por muitos anos, agora dificulta tarefas como a edição de vídeos em alta resolução, backups volumosos e o desempenho de máquinas virtuais.

Esse limite impõe uma espera desnecessária nas transferências de arquivos e degrada a experiência em aplicações que demandam acesso rápido aos dados. O problema é que a simples troca por um hardware mais rápido, sem o devido planejamento, quase nunca resolve a questão por completo.

Como resultado, o investimento pode ser frustrado por gargalos inesperados em outros pontos da infraestrutura. Assim, entender todo o ecossistema de um storage 10G é o primeiro passo para uma atualização bem-sucedida.

O que é um storage 10G?

Storage 10G é um sistema de armazenamento conectado a uma rede com velocidade de 10 Gigabits por segundo (Gbps). Essa tecnologia oferece uma taxa de transferência até dez vezes superior à tradicional rede 1GbE. O equipamento não se resume apenas a uma porta mais rápida, pois seu hardware interno, como processador, memória e discos, é projetado para sustentar esse alto volume de dados sem gerar novos gargalos.

Na prática, essa capacidade acelera drasticamente o acesso, a edição e o salvamento de arquivos grandes diretamente no servidor. Ambientes que executam várias máquinas virtuais ou bancos de dados também se beneficiam, pois a maior largura de banda reduz a latência e melhora o tempo de resposta das aplicações. Por exemplo, um backup completo que antes levava horas pode ser concluído em minutos.

Portanto, um storage de alta velocidade funciona como um hub central de dados que elimina a espera e otimiza fluxos de trabalho intensivos. Ele é a resposta para ambientes onde a agilidade no acesso à informação impacta diretamente os resultados.

Quando a migração para 10GbE faz sentido?

A transição para uma rede 10GbE se justifica em cenários com intensa troca de dados. Estúdios de produção de vídeo, por exemplo, manipulam arquivos com centenas de gigabytes, e uma rede 1GbE torna a edição colaborativa impraticável. Com 10GbE, vários editores conseguem trabalhar simultaneamente no mesmo projeto armazenado no servidor, sem qualquer atraso perceptível.

Empresas que dependem de virtualização também encontram um grande benefício. Um único host pode executar dezenas de máquinas virtuais, e todas acessam o mesmo storage para seus discos virtuais. Uma rede mais rápida garante que o desempenho das VMs não seja comprometido pela contenção na rede, o que melhora a experiência do usuário e a estabilidade dos serviços.

No entanto, para um pequeno escritório que apenas compartilha documentos e planilhas, o investimento talvez não compense. A infraestrutura 1GbE já atende bem a essa demanda com um custo muito menor. A decisão, portanto, depende diretamente da análise da sua carga de trabalho diária.

Diferenças entre iSCSI, NFS e SMB em redes 10G

A escolha do protocolo de rede impacta diretamente o desempenho do seu storage 10G. O SMB (Server Message Block), comum em ambientes Windows, é excelente para compartilhamento de arquivos e pastas. Sua simplicidade de configuração o torna ideal para usuários finais, mas ele pode introduzir uma sobrecarga maior em comparação com outros protocolos.

O NFS (Network File System), por sua vez, é a escolha padrão em sistemas baseados em Linux e virtualizadores como o VMware. Ele geralmente apresenta uma latência menor e um uso de CPU mais eficiente para transferência de arquivos, o que o torna uma opção muito popular para datastores de máquinas virtuais. Sua configuração, porém, exige um pouco mais de conhecimento técnico.

Já o iSCSI opera de forma diferente, pois transmite comandos SCSI sobre uma rede IP. Isso faz com que o sistema operacional do servidor enxergue o armazenamento remoto como um disco local (armazenamento em bloco). Essa característica o torna a melhor escolha para bancos de dados e aplicações que realizam muitas operações de leitura e escrita aleatórias, pois oferece um desempenho muito próximo a um DAS (Direct Attached Storage).

Requisitos essenciais para uma rede 10GbE

Implementar uma rede 10GbE exige mais do que apenas um storage compatível. Todos os componentes no caminho dos dados precisam suportar essa velocidade. O primeiro item são as placas de rede (NICs) 10G, tanto no servidor quanto nas estações de trabalho que necessitam do alto desempenho. Elas existem em padrões como SFP+ para fibra óptica ou 10GBASE-T para cabos de cobre.

O switch é o coração da rede e também deve ter portas 10GbE. Um switch gerenciável é frequentemente recomendado, pois oferece recursos como VLANs e QoS para priorizar o tráfego de armazenamento. Além disso, a escolha do cabeamento é fundamental. Para conexões 10GBASE-T, cabos Cat6a ou Cat7 são obrigatórios para garantir a estabilidade do sinal em distâncias maiores.

Ignorar qualquer um desses elementos cria um gargalo que anula todo o investimento. Por exemplo, usar um cabo Cat5e em uma rede 10G limitará a velocidade e causará perda de pacotes. Por isso, um planejamento cuidadoso de toda a topologia é indispensável.

Latência versus throughput: o que importa mais?

Em uma rede de armazenamento, latência e throughput são duas métricas de desempenho distintas, mas igualmente importantes. Throughput, medido em Gbps, representa a largura da via, ou seja, a quantidade máxima de dados que pode ser transferida em um segundo. É uma métrica crucial para tarefas que movem grandes volumes, como streaming de vídeo 4K ou backups completos.

A latência, por outro lado, medida em milissegundos (ms), é o tempo que um pacote de dados leva para ir do ponto A ao ponto B. Pense nela como o tempo de viagem. Para aplicações que dependem de muitas pequenas transações, como um banco de dados ou o sistema operacional de uma máquina virtual, uma baixa latência é muito mais importante que um alto throughput. Uma latência alta torna o sistema lento, mesmo com uma largura de banda enorme.

Portanto, a resposta sobre qual métrica importa mais depende da sua aplicação. Para edição de vídeo, o throughput é rei. Para hospedar dezenas de VMs, a baixa latência é a prioridade. Uma boa infraestrutura 10G deve equilibrar ambos os aspectos para atender diversas demandas.

Ganhos reais sobre uma infraestrutura 1GbE

A promessa de um desempenho dez vezes maior nem sempre se traduz na prática. O ganho real de uma rede 10GbE depende fundamentalmente do gargalo do sistema de armazenamento. Um único hard disk (HDD) raramente ultrapassa 200 MB/s em leituras sequenciais, uma velocidade que nem sequer satura uma conexão 1GbE (cerca de 125 MB/s).

Para realmente aproveitar os 10Gbps (cerca de 1.250 MB/s), o storage precisa entregar dados nessa velocidade. Isso geralmente exige um arranjo RAID com vários HDDs ou, idealmente, o uso de SSDs. Um conjunto de SSDs SATA em RAID 5 ou um único SSD NVMe consegue facilmente saturar uma ou mais conexões 10G, entregando uma performance transformadora.

Em nossos testes, a cópia de um arquivo de 100 GB que levava mais de 15 minutos em uma rede 1GbE foi concluída em menos de dois minutos com um storage all-flash 10G. Esse tipo de ganho justifica o investimento em ambientes que não podem esperar.

Otimizando o desempenho com jumbo frames e multipath

Para extrair o máximo de uma rede 10GbE, algumas configurações avançadas podem fazer uma grande diferença. Os jumbo frames, por exemplo, aumentam o tamanho máximo de cada pacote de dados de 1.500 bytes para 9.000 bytes. Isso reduz a quantidade de pacotes que precisam ser processados, o que diminui a carga sobre a CPU do storage e dos clientes e melhora o throughput em transferências de arquivos grandes.

Outra técnica poderosa é o multipath I/O (MPIO). Se o seu storage possui múltiplas portas de rede 10G, o MPIO permite que um servidor estabeleça várias conexões simultâneas com o equipamento. Essa abordagem oferece dois benefícios principais, pois aumenta a redundância, já que se um caminho falhar, o tráfego é redirecionado automaticamente pelo outro.

Adicionalmente, em algumas configurações, o MPIO pode agregar a largura de banda das conexões, o que dobra o throughput potencial. A implementação dessas tecnologias, no entanto, requer que todos os dispositivos na rede, incluindo os switches, sejam compatíveis e estejam corretamente configurados.

Compatibilidade com servidores e máquinas virtuais

A integração de um storage 10G com ambientes de servidores e virtualização é geralmente direta, mas exige atenção aos detalhes. Hipervisores como VMware vSphere e Microsoft Hyper-V são totalmente compatíveis com redes 10GbE e protocolos como iSCSI e NFS. A configuração de um datastore sobre uma conexão 10G melhora drasticamente o desempenho de operações como vMotion, clones e snapshots das VMs.

É fundamental verificar a lista de compatibilidade de hardware (HCL) do seu hipervisor antes de adquirir as placas de rede. Usar NICs não certificadas pode causar instabilidade ou problemas de desempenho difíceis de diagnosticar. Os drivers corretos também são essenciais para garantir que todos os recursos da placa e do protocolo sejam aproveitados.

Além disso, a configuração da rede virtual dentro do hipervisor precisa ser feita corretamente. A separação do tráfego de armazenamento do tráfego de gerenciamento e das VMs em redes ou VLANs distintas é uma boa prática que evita contenção e aumenta a segurança do ambiente.

Análise dos custos e principais gargalos

O custo de uma infraestrutura 10GbE caiu bastante nos últimos anos, mas ainda representa um investimento considerável. Um switch com portas 10G pode custar várias vezes mais que seu equivalente de 1G. As placas de rede e o cabeamento adequado também somam ao valor total do projeto.

O principal gargalo, como já mencionado, costuma ser o próprio sistema de armazenamento. Investir em uma rede 10G para conectá-la a um NAS com poucos discos rígidos lentos é um desperdício de dinheiro. O desempenho será limitado pela velocidade dos discos, e não da rede. Por isso, o planejamento do storage, seja ele híbrido ou all-flash, é a parte mais crítica do orçamento.

Outros gargalos podem surgir em locais inesperados. O processador do storage pode não ser potente o suficiente para gerenciar o tráfego 10G e os serviços simultaneamente. Da mesma forma, o computador do cliente pode ter um barramento PCIe lento que limita a velocidade da sua placa de rede 10G. Uma análise completa do ecossistema é sempre necessária.

Boas práticas para implementar seu storage 10G

Para uma implementação bem-sucedida, comece com um planejamento detalhado da sua topologia de rede. Decida quais servidores e estações realmente precisam de acesso 10G e isole esse tráfego em uma VLAN dedicada para garantir desempenho e segurança. Use sempre cabos de alta qualidade e certifique-se que eles não excedam os limites de distância recomendados.

Escolha o protocolo de armazenamento mais adequado para sua carga de trabalho principal, seja iSCSI para blocos, NFS para ambientes Linux/VMware ou SMB para compartilhamento de arquivos em Windows. Após a instalação, realize testes de benchmark para validar se o desempenho atinge as expectativas. Ferramentas como iperf e CrystalDiskMark são úteis para medir o throughput da rede e a velocidade do disco.

Finalmente, monitore continuamente o uso da CPU, da memória e da rede no seu storage. Isso ajuda a identificar gargalos antes que eles se tornem problemas críticos. Manter firmwares e drivers atualizados também é uma prática que corrige falhas e melhora a estabilidade de todo o sistema.

Como um NAS simplifica a transição para 10G?

Storages NAS modernos de fabricantes como QNAP e Synology simplificam enormemente a adoção de redes 10G. Muitos sistemas de armazenamento já vêm com portas 10GbE integradas ou oferecem slots de expansão PCIe para adicionar essa conectividade. Isso elimina a complexidade de montar um servidor do zero e garante a compatibilidade entre hardware e software.

Esses equipamentos possuem sistemas operacionais intuitivos com interfaces gráficas que facilitam a configuração de protocolos como iSCSI, NFS e SMB. Criar um LUN iSCSI ou compartilhar uma pasta via NFS se torna uma tarefa de poucos cliques, algo que exigiria conhecimento avançado em linha de comando em um servidor Linux tradicional.

Além disso, eles são projetados com processadores e memória adequados para lidar com altas taxas de transferência, e seus sistemas de arquivos otimizados, como Btrfs ou ZFS, oferecem recursos avançados de proteção de dados. Para quem busca os benefícios do 10G sem a complexidade de gerenciamento, um storage NAS dedicado é a resposta.