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Disk Array ou Matriz de armazenamento em disco

Muitas redes locais, principalmente em pequenas e médias empresas, ainda concentram todos os dados armazenados em diversos servidores de aplicação.

Um dos principais adjetivos de uma rede client-server é a facilidade de organizar e compartilhar os recursos de armazenamento via rede, porém muitas empresas ainda distribuem seus dados desordenadamente em vários computadores.

Longe de ser uma boa ideia, manter e gerenciar dados distribuídos em diversos servidores é trabalhoso, exige mais tempo dos profissionais de TI e complica a localização dos dados.

A chegada dos sistemas conhecidos como storages (matrizes de disco) foram os catalizadores que permitiram montar ambientes de armazenamento organizados dentro da maioria das empresas.

Os arrays de disco evoluíram para diferentes direções dentro dos ambientes corporativos, principalmente porque todos oferecem mais proteção aos dados, análise preditiva e recursos de alta disponibilidade (HA).

Disk Array ou Matriz de armazenamento em disco

O que é disk array?

Disk array é um sistema de armazenamento de dados dedicado, composto por hard disks ou memórias SSD que trabalham em arranjos. Também conhecidos como storages, essas matrizes possuem portas p/ a comunicação com o servidor ou rede e podem tratar dados sob forma de arquivos, blocos ou objetos.

Um ambiente de armazenamento baseado em disk array fornece maior disponibilidade, resiliência e capacidade de manutenção através do uso de componentes redundantes como controladoras, fontes de alimentação, ventiladores e discos.

A maioria dos componentes de uma matriz de disco geralmente podem ser trocados a quente, isto é, sem interromper os serviços mesmo em caso de falhas.

Esses componentes hot-swappable são muito utilizados em servidores, elementos de infraestrutura e arranjos de discos, pois facilitam a manutenção e a atualização dessas unidades.

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Qual a principal característica de uma matriz de disco?

As matrizes de disco possuem como principal virtude combinar vários hard disks em um único sistema, que pode armazenar até petabytes (PB) de dados através de um sistema de gerenciamento centralizado único.

Essa característica permite que a capacidade de armazenamento de uma rede corporativa seja dimensionada e gerenciada com muito mais eficiência do que simplesmente gerenciar uma coleção de servidores.

A maioria dos disk arrays são projetados para separar o armazenamento dos servidores físicos. Eles permitem integrar vários hard disks em grandes configurações monolíticas, reduzindo assim o tráfego de dados e a necessidade de processamento dos servidores.

Uma matriz de disco permite ainda montar arranjos de discos redundantes e de alto desempenho (RAID), além de possibilitar que sua estrutura física total seja transformada em unidades lógicas de armazenamento (Logical Units numbers).

Os arranjos de discos redundantes e independentes (RAID)

Uma matriz de disco geralmente inclui um gabinete do tipo desktop ou rackmount para abrigar as unidades de disco, controladoras e fontes de alimentação.

Essas unidades de disco são agrupadas em pools de armazenamento, gerenciados de forma centralizada e divididos em volumes, com capacidade de armazenamento e um nível de RAID previamente definidos.

Os arranjos de disco são conhecidos como RAID, e tem como principais funções aumentar a performance e melhorar a segurança de um sistema de armazenamento.

Para montar um arranjo de discos é necessário alocar pelo menos dois HDs para trabalho conjunto, porém é comum encontrarmos matrizes montadas com dezenas de hard disks.

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As controladoras do sistema

Uma matriz de armazenamento corporativa também possui pelo menos uma controladora, que fornece um nível de abstração entre o sistema operacional (SO) e as unidades físicas de disco.

As controladoras tem como principal função acessar os dados armazenados nos dispositivos físicos (HDD/SSD) do storage e encaminhá-los para o servidor requisitante.

Uma controladora pode ser apresentada como placa principal do sistema (motherboard) ou como uma interface do tipo PCI (Peripheral Component Interconnect) ou PCI Express (PCIe) conectada ao servidor.

Além de serem responsáveis pela comunicação de dados entre os servidores e o sistema de disco, essas controladoras também podem gerenciar e controlar o acesso aos dados armazenados. 

As placas PCI/PCIe conectadas aos servidores também são conhecidas como HBA ou host bus adapter, podem suportar arranjos com vários hard disks e entregar diversos recursos para proporcionar alta disponibilidade ao ambiente.

Cada controladora HBA é projetada com recursos específicos para suportar um tipo de hard disk, que geralmente são compatíveis com os padrões SATA, SAS ou FC. Algumas soluções de armazenamento totalmente flash mais atuais podem ainda suportar as unidades de memória SSD no padrão NVMe.

NAS, um network storage com sistema operacional

Alguns equipamentos como os storages NAS possuem, além das controladoras de acesso, um sistema operacional para trabalho autônomo.

Isso significa que esse tipo de dispositivo não precisa do sistema operacional do servidor para funcionar, basta conectá-lo a rede e pronto, a unidade estará disponível.

Um network attached storage é uma unidade pronta para o trabalho e muito útil para concentrar dados não estruturados, ou seja, arquivos que não fazem parte ERP corporativo usado pela empresa.

Esses storages são muito usados para backup, como file server ou repositório de arquivos relacionados ao negócio.

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SAN x NAS

SAN e NAS são os principais tipos de matrizes de disco adotadas por empresas que utilizam a computação on-premise dentro da arquitetura cliente-servidor.

Um storage SAN é um sistema de armazenamento conectado através uma rede de dados corporativa e exclusiva, não acessada diretamente por usuários finais, que tem como finalidade prover comunicação entre aplicações, servidores e storages.

Já os NAS são dispositivos usados principalmente para o armazenamento de arquivos ou dados não estruturados, que possuem sistema operacional próprio e podem ser acessados diretamente através de uma conexão de rede.

Além de SANs e NAS, outros tipos de arrays de disco também incluem os DAS (direct attached storages) e os sistemas de expansão como as unidades JBOD ou JBOF.

Tanto as unidades de armazenamento SAN como NAS são matrizes de armazenamento conectadas a servidores de aplicativos por meio de uma malha, geralmente no padrão Ethernet ou Fibre Channel (FC).

O padrão FC foi desenvolvido especificamente para as redes SANs, possui dispositivos de conexão específicos e que custam muito caro.

Já o padrão Ethernet é o conjunto de normas de conexão utilizada por milhões computadores ligados através de redes locais ao redor do mundo.

As novas matrizes de armazenamento all flash

As novas matrizes de disco que usam os módulos de memória flash estão gradativamente substituindo os sistemas de armazenamento baseados em hard disks no mundo corporativo.

Os sistemas compostos unicamente por memórias flash oferecem um desempenho muito superior aos entregues pelas matrizes de disco, porém não oferecem alta capacidade de armazenamento e custam muito mais caro.

Além disso, uma solução all flash nem sempre é tão confiável quanto um storage de disco. Isso significa que memórias flash mal dimensionadas podem parar de funcionar sem nenhum aviso.

Para evitar grandes investimentos, muitas organizações adotam storages híbridos, que são matrizes de disco turbinadas com unidades SSD.

Essas unidades combinam os dois tipos de mídia em uma única solução, aproveitando o baixo custo e a alta capacidade dos hard disks e a velocidade das memórias flash.

Todas os flash array mantêm a mesma arquitetura geral que as matrizes de disco, incluindo a conectividade com servidores por meio de switches e adaptadores, além dos recursos que aumentam a redundância do sistema.

Isso significa que um sistema all flash ou híbrido também oferece aceleração através do uso de memórias para cache e outras funcionalidades avançada como os arranjos RAID, a desduplicação e o tiering de dados.

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NAS, DAS ou SAN?

Como explicado, as matrizes de armazenamento modulares podem ser do tipo NAS, DAS ou SAN.

Embora os storages ainda sejam um dos principais elementos da computação corporativa, a popularidade da matriz de disco está diminuindo, graças ao espaço conquistado pelo flash array.

Dentre os principais fornecedores dessas soluções temos empresas como a Seagate, Western Digital, Micron, Infortrend, Synology e Qnap.

Traga seu projeto e tire suas dúvidas, somos especialistas em servidores, storages e distribuidores das principais soluções para armazenamento e backup.

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