Storage Flash. por Lawrence C. Miller, CISSP

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3 Storage Flash 2ª Edição Especial da NetApp por Lawrence C. Miller, CISSP

4 Storage Flash para Leigos, 2ª Edição Especial da NetApp Publicado por John Wiley & Sons, Inc. 111 River St. Hoboken, NJ Copyright 2014 de John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, armazenada em um sistema de recuperação nem transmitida de nenhuma forma e por nenhum meio, seja eletrônico, mecânico, fotocópia, gravação, digitalização ou de outra forma, exceto conforme permitido nas Seções 107 ou 108 da lei de direitos autorais dos Estados Unidos (United States Copyright Act) de 1976 sem permissão prévia por escrito da Editora. As solicitações de permissão devem ser enviadas à Editora para: Permissions Department, John Wiley & Sons, Inc., 111 River Street, Hoboken, NJ 07030, (201) , fax (201) ou on-line, em: Marcas comerciais: Wiley, o logotipo da Wiley, Para Leigos, o logotipo Dummies Man, A Reference for the Rest of Us!, The Dummies Way, Dummies.com, Making Everything Easier e as identificações comerciais relacionadas são marcas comerciais ou marcas comerciais registradas da John Wiley & Sons, Inc. e/ou de suas afiliadas nos Estados Unidos e em outros países e não podem ser utilizadas sem permissão por escrito. NetApp, o logotipo da NetApp, Go further, faster, Data ONTAP, Flash Cache e Flash Pool são marcas comerciais ou registradas da NetApp, Inc. nos Estados Unidos e/ou outros países. Todas as outras marcas comerciais são de propriedade de seus respectivos donos. A John Wiley & Sons, Inc. não está associada a nenhum produto ou fornecedor mencionado neste livro. LIMITE DE RESPONSABILIDADE/ISENÇÃO DE GARANTIA: A EDITORA E O AUTOR NÃO FAZEM DECLARAÇÕES NEM OFERECEM GARANTIAS RELATIVAS À PRECISÃO OU INTEGRIDADE DO CONTEÚDO DESTE MATERIAL E ESPECIFICAMENTE SE ISENTAM DE TODAS AS GARANTIAS, INCLUINDO, SEM LIMITAÇÕES, GARANTIAS DE ADEQUAÇÃO A QUALQUER PROPÓSITO ESPECÍFICO. NENHUMA GARANTIA PODE SER CRIADA OU ESTENDIDA POR MATERIAIS PROMOCIONAIS OU DE VENDAS. O ACONSELHAMENTO E AS ESTRATEGIAS CONTIDOS NESTE DOCUMENTO PODEM NÃO SER APROPRIADOS PARA TODAS AS SITUAÇÕES. ESTE TRABALHO E COMERCIALIZADO COM O ENTENDIMENTO DE QUE A EDITORA NÃO ESTA ENVOLVIDA NA PRESTAÇÃO DE SERVIÇOS JURIDICOS, CONTABEIS OU OUTROS SERVIÇOS PROFISSIONAIS. SE FOR NECESSARIA ASSISTENCIA PROFISSIONAL, DEVE-SE RECORRER AOS SERVIÇOS DE UM PROFISSIONAL COMPETENTE. NEM A EDITORA NEM O AUTOR SE RESPONSABILIZAM POR DANOS DECORRENTES DESTE MATERIAL. O FATO DE UMA ORGANIZAÇÃO OU UM SITE DA WEB SEREM MENCIONADOS NESTE TRABALHO COMO UMA CITAÇÃO E/OU UMA POSSIVEL FONTE DE INFORMAÇÕES ADICIONAIS NÃO SIGNIFICA QUE O AUTOR OU A EDITORA ENDOSSAM AS INFORMAÇÕES OU AS RECOMENDAÇÕES QUE A ORGANIZAÇÃO E/OU O SITE DA WEB POSSAM FORNECER. ALEM DISSO, OS LEITORES DEVEM ESTAR CIENTES DE QUE OS SITES DA WEB LISTADOS NESTE TRABALHO PODEM TER SIDO ALTERADOS OU REMOVIDOS ENQUANTO ESTE TRABALHO ESTAVA SENDO ESCRITO OU PODERÃO PASSAR POR ESSE PROCESSO QUANDO ELE ESTIVER SENDO LIDO. Para obter informações gerais sobre nossos outros produtos e serviços ou sobre como criar um livro Para Leigos personalizado para seus negócios ou sua organização, entre em contato com nosso departamento de desenvolvimento de negócios nos EUA pelo número , envie um para biz ou acesse: Para obter informações sobre o licenciamento da marca Para Leigos para produtos ou serviços, envie um para ISBN (pbk); ISBN (ebk) Produzido nos Estados Unidos da América

5 Visão geral do conteúdo Introdução...1 Suposições tolas... 1 Sobre este livro... 1 Ícones usados neste livro... 2 Por onde começar... 3 Capítulo 1: Tecnologia de storage Flash: o que é e por que usar...5 Conceitos de Flash... 5 SLC, MLC e um pouco de TLC... 6 Evolução da tecnologia Flash... 8 Memória somente leitura... 8 Memória somente leitura que pode ser programada e apagada... 8 Compact Flash Flash no ambiente empresarial Capítulo 2: Tecnologia de storage Flash: onde e como usar...17 Abordagem de array híbrido vs. all-flash Arrays de storage híbrido Arrays all-flash Array de storage Flash como cache SSD como cache A substituição do SSD no HDD... 24

6 iv Capítulo 3: Reconhecendo os benefícios da tecnologia de storage Flash...27 Desempenho Confiabilidade Eficiência Custo Capítulo 4: Dez (tudo bem, cinco) estratégias para usar o Flash em seu próximo projeto de storage...39 Entenda a sua carga de trabalho Utilize Virtual Storage Tiering Avalie a relação preço/desempenho no nível de sistema Utilize arrays all-flash onde ele é realmente importante Implante o Flash com unidades otimizadas para capacidade... 42

7 Créditos da Editora Estas são algumas das pessoas que ajudaram a disponibilizar este livro no mercado: Editor sênior de projeto: Zoë Wykes Gerente editorial: Rev Mengle Editor de aquisições: Kyle Looper Representante sênior de desenvolvimento de negócios: Karen L. Hattan Especialista em projetos personalizados de publicação: Michael Sullivan Coordenador de projeto: Melissa Cossell Ajuda especial da NetApp: Larry Freeman, Paul Feresten, Darrell Suggs, Duncan Moore, Cesar Orosco, Rip Wilson

8 Introdução Atecnologia Flash está atraindo muita atenção no setor de storage. Oferecendo velocidade e confiabilidade superiores em comparação aos discos rígidos tradicionais, o storage Flash é uma tecnologia flexível e cada vez mais econômica, que pode ser usada para otimizar ambientes de storage empresariais que executam aplicativos essenciais com uso intenso de E/S. O livro Storage Flash para Leigos, 2ª Edição Especial da NetApp, explora os diversos usos e benefícios da tecnologia de storage Flash no ambiente empresarial. De storage acelerado por Flash a arrays all-flash, a tecnologia Flash melhora o desempenho e aumenta a confiabilidade em infraestruturas de storage. Ela também reduz os custos imobiliários e de energia do data center. Suposições tolas Fala-se que muitas suposições sobreviveram à sua inutilidade, mas faremos algumas suposições mesmo assim. Particularmente, parto do pressuposto de que você é um gerente técnico ou um estrategista com um pouco de conhecimento sobre tecnologias de storage, como storage conectado à rede (NAS) e redes de área de storage (SANs). Desse modo, este livro foi escrito principalmente para leitores técnicos que estão avaliando novas tecnologias de storage. Sobre este livro Este livro contém uma quantidade de informações que se compara à da Biblioteca do Congresso dos EUA ou à da

9 2 Encyclopedia Britannica completa; portanto, ele foi dividido em quatro capítulos curtos que contêm todas as informações de que você precisa. Aqui temos uma visão geral do que espera por você nas próximas páginas. Capítulo 1: Tecnologia de storage Flash: o que é e por que usar. Começo com uma visão geral sobre a tecnologia Flash: o que é, como ela evoluiu e por que você deve considerá-la em sua infraestrutura de storage. Capítulo 2: Tecnologia de storage Flash: onde e como usar. Aqui, você conhecerá as soluções de storage Flash da NetApp: NetApp Flash Cache, Flash Pool, FAS all-flash e a solução EF-Series. Capítulo 3: Reconhecendo os benefícios da tecnologia de storage Flash. Neste capítulo, você verá como o storage Flash pode proporcionar benefícios à sua organização. Capítulo 4: Dez (tudo bem, cinco) estratégias para usar o Flash em seu próximo projeto de storage. Por fim, no clássico estilo Para Leigos, darei a você algumas dicas úteis sobre como usar o Flash em seu ambiente de storage. Ícones usados neste livro Ao longo deste livro, algumas vezes você verá ícones que chamam a atenção para informações importantes que devem ser salientadas. Você não verá nenhuma carinha sorridente ou outro emoticon bonitinho, mas realmente perceberá que as informações são interessantes. Veja o que você pode encontrar: Este ícone destaca informações importantes que valem um registro em sua memória não volátil, ou seja, em sua cachola, ao lado de datas comemorativas e aniversários.

10 3 Se você sofre de insônia crônica ou se está competindo para ser a estrela de uma festa do World of Warcraft, fique ligado. Este ícone explica o jargão por trás do jargão e é a matéria-prima da qual são feitas as lendas. Quero dizer, os nerds. Obrigado por ler este livro. Espero que goste do que encontrará. Cuide bem de seus escritores! Agora, falando sério, este ícone destaca sugestões úteis e trechos importantes de informação. Por onde começar Nossas desculpas a Lewis Carroll, a Alice e ao Gato Risonho: O senhor poderia me dizer, por favor, qual o caminho que devo tomar para sair daqui? Isso depende muito de para onde você quer ir, respondeu o Gato, quer dizer, o Dummies Man. Não me importo muito para onde..., retrucou Alice. Então não importa o caminho que você escolha! E isso é muito válido para o livro Storage Flash para Leigos, 2ª Edição Especial da NetApp, que, assim como a obra Alice no País das Maravilhas, está destinado a tornar-se um eterno clássico. Se você não sabe exatamente qual é seu destino, qualquer um dos capítulos levará você até lá; talvez o Capítulo 1 seja um bom ponto de partida. No entanto, se você encontrar um tópico particular que desperte seu interesse, fique à vontade para passar adiante para esse capítulo. Leia este livro na ordem em que for mais conveniente para você (só não recomendo ler de cabeça para baixo ou de trás para frente). Prometo que você não se perderá ao cair na toca do coelho.

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12 Capítulo 1 Tecnologia de storage Flash: o que é e por que usar Neste capítulo Entendendo como o Flash funciona Levando o Flash a novos níveis Conhecendo a história do Flash Dando adeus ao HSM, ao ILM e à AST Neste capítulo, você verá como o Flash funciona e como ele evoluiu como uma tecnologia de storage viável, e até mesmo a preferida, para consumidores e empresas. Além disso, você verá como o Flash possibilita novas estratégias de gerenciamento de storage e de dados. Conceitos de Flash A tecnologia de storage Flash funciona de modo muito diferente com relação aos discos rígidos (HDDs) tradicionais que armazenam dados em discos giratórios de alumínio com superfície revestida magneticamente. A tecnologia Flash armazena informações em um array de linhas e colunas com uma célula de memória em cada interseção. Cada célula tem dois transistores: uma porta flutuante e uma porta de

13 6 controle, separados por uma fina camada de óxido. Cada célula contém um único bit de informação; aplicar uma carga elétrica no transistor de porta flutuante determinará se a célula representa 1 ou 0. Essa carga elétrica é o motivo de o Flash ter recebido esse nome, como o flash de uma câmera, sempre que os dados são armazenados. As células de vários níveis (MLC) e as células de três níveis (TLC), sobre as quais falaremos na próxima seção, podem armazenar mais de um bit por célula, aplicando diversos níveis de carga elétrica em suas portas flutuantes. SLC, MLC e um pouco de TLC A tecnologia Flash tem muitas vantagens, mas também apresenta dois grandes pontos fracos atualmente: Assim como todas as formas de memória somente leitura que pode ser programada e apagada eletricamente (EEPROM), esses pequenos transistores dentro da memória não gostam de receber flashes. Após muitos apagamentos elétricos, as portas do transistor podem começar a falhar. Como você sempre precisa apagar o Flash antes de gravar novos dados nele, em alguns casos, o Flash não é muito rápido. Na verdade, os SSDs (discos de estado sólido) com base em Flash podem ser mais lentos que os HDDs de alto desempenho em algumas condições, como em operações de gravação sequencial grande. No entanto, para outras operações, como em leituras aleatórias, os SSDs são muito mais rápidos que os HDDs. No site thefreedictionary.com, temos a seguinte definição para EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), traduzida aqui para o português: um chip de memória regravável que retém seu

14 conteúdo sem o uso de energia. As EEPROMs são endereçáveis por bit ou byte no nível de gravação, o que significa que o bit ou o byte deve ser apagado antes de ocorrer uma nova gravação. Na memória Flash, que evoluiu das EEPROMs e que é praticamente idêntica em termos de arquitetura, um bloco inteiro de bytes deve ser apagado antes da gravação. Além disso, geralmente as EEPROMs são usadas em placas de circuito para armazenar pequenos volumes de dados e instruções, enquanto os módulos da memória Flash armazenam gigabytes de dados para o storage em câmeras digitais e para substituições de discos rígidos. Para lidar com esses pontos fracos, diversas novas tecnologias estão sendo desenvolvidas e poderão fazer com que, algum dia, a tecnologia Flash substitua completamente os HDDs. Por exemplo, o Flash de células de um único nível (SLC) tem sido usado tradicionalmente em SSDs empresariais. O Flash de SLC é dez vezes mais durável que o Flash de MLC, embora com um custo muito maior. Para obter a durabilidade do Flash de SLC no Flash de MLC sem o alto custo, algumas empresas de storage começaram a oferecer o Flash de MLC com algoritmos sofisticados de gerenciamento de blocos defeituosos e nivelamento de desgaste. Essas inovações permitem que o Flash de MLC com custo reduzido seja usado em SSDs empresariais sem afetar a confiabilidade. O Flash de TLC fornece capacidades de Flash muito maiores e ainda reduz os custos. No entanto, ele ainda apresenta tempos de acesso mais lentos e um nível menor de confiabilidade até mesmo com relação ao Flash de MLC. Entretanto, como os algoritmos de padrão de storage estão se tornando cada vez mais sofisticados e a durabilidade está 7

15 8 aumentando, o Flash de TLC provavelmente dará espaço aos SSDs empresariais. Evolução da tecnologia Flash De tempos em tempos, uma inovação tecnológica surge e revoluciona todo um setor. O storage Flash é uma dessas inovações: uma tecnologia transformadora que está mudando fundamentalmente o setor de storage. Uma tecnologia transformadora é uma inovação que substitui uma tecnologia anterior em um mercado existente e em uma rede de valor. As seções a seguir destacam a evolução da tecnologia Flash. Memória somente leitura A origem da tecnologia Flash é bastante humilde: a memória somente leitura (ROM). No surgimento dos circuitos integrados, aproximadamente nos anos 70, o microcódigo dos computadores era armazenado permanentemente em chips de ROM. Como seu próprio nome já diz, os chips de ROM sempre armazenavam os mesmos dados, ou as mesmas instruções de programação, e não poderiam ser apagados ou regravados. A ROM funcionava muito bem até que foi necessária uma atualização de código, a qual exigiu que os chipsets de ROM fossem substituídos por chipsets de ROM mais recentes que contivessem o código atualizado. Memória somente leitura que pode ser programada e apagada A memória somente leitura que pode ser programada e apagada (EPROM) foi a próxima evolução da ROM. A EPROM superou a permanente limitação grave uma única vez da ROM, proporcionando uma importante inovação para os setores de computação e storage.

16 A EPROM tinha uma janela transparente sobre seu chip de silício e um pequeno adesivo na janela, geralmente indicando a revisão (ou versão) do microcódigo no chip. Quando era necessário atualizar o código, era preciso remover o adesivo e colocar o chip em uma pequena caixa com luz ultravioleta, um forno de micro-ondas para engenheiros de computadores! Depois de aproximadamente uma hora sob exposição da luz, o chip de silício era apagado e poderia ser codificado novamente com o uso de um programador de EPROM especial. As EPROMs permitiam reutilizar chips de memória caros, mas ainda eram muito complexas. A terceira evolução de memória foi a EEPROM. Com a EEPROM, um chip podia ser apagado com a aplicação de uma carga elétrica em suas células de memória. Na verdade, as EEPROMS podiam ser apagadas e reprogramadas sem a necessidade de removê-las da placa-mãe do sistema do computador. A utilidade das EEPROMs ia além do armazenamento de microcódigo; elas também podiam ser usadas como dispositivos de storage de estado sólido, do mesmo modo como era feito com os chips de memória de acesso aleatório (RAM). Na verdade, como elas podiam armazenar, apagar e armazenar dados novamente, as EEPROMs foram categorizadas como um tipo de memória de acesso aleatório não volátil (NVRAM). As EEPROMs progrediram muito à medida que produtos eletrônicos de consumo (incluindo players de música digital, câmeras e gravadores de vídeo, todos exigindo muita capacidade de storage) tornaram-se conhecidos. No entanto, no início dos anos 90, a única tecnologia de storage viável para esses produtos eletrônicos de consumo era uma unidade de microdisco de 1 polegada, que demonstrou ser dispendiosa e não confiável. 9

17 10 Compact Flash Em 1994, a Sandisk anunciou seu módulo Compact Flash. O Compact Flash trouxe inovação para o mercado de produtos eletrônicos de consumo em um módulo padrão que era um substituto plug-and-play para as unidades de microdisco mencionadas anteriormente. A chave para o sucesso do Compact Flash foi a capacidade de apagar e regravar células únicas de memória, diferente das EEPROMs anteriores, que tinham de ser apagadas por completo antes que fosse possível armazenar quaisquer dados novos. Desse modo, surgiu uma nova era de storage, e o restante, como eles dizem, é história! Como a demanda de produtos eletrônicos de consumo aumentou, o custo da tecnologia Flash se reduziu de tal forma que os fornecedores de storage perceberam isso; agora, muitos profissionais de TI estão se perguntando Será que o Flash pode substituir completamente os discos rígidos tradicionais? Flash no ambiente empresarial Como os requisitos de storage empresarial aumentaram em índices sem precedentes, em termos de capacidade e desempenho, o setor de storage trabalhou muito para oferecer tecnologias inovadoras que lidam, de modo efetivo, com os atuais desafios de storage empresarial. O storage Flash afeta os data centers empresariais de diversas maneiras; a principal delas é na disposição em camadas de storage, um conceito que aparece e desaparece continuamente. No início dos anos 80, a disposição em camadas de storage ficou conhecida como gerenciamento de storage hierárquico (HSM). Nos anos 90, o HSM passou a ser chamado de gerenciamento do ciclo de vida das informações (ILM). Agora, em sua encarnação mais recente, a disposição em camadas de storage é chamada de disposição em camadas

18 11 de storage automatizada (AST). A tecnologia Flash ganhou novo impulso na disposição em camadas de storage, usando novas implementações que modernizam todo o conceito de disposição em camadas. Embora o nome tenha evoluído, o princípio fundamental é o mesmo: a disposição em camadas de storage baseia-se na obsoleta metodologia ineficiente em termos operacionais de mover dados de mídias muito dispendiosas e de alto desempenho para mídias menos dispendiosas e de alta capacidade, com o objetivo de aumentar a utilização da infraestrutura de storage. No entanto, independentemente de seu nome atual, a disposição em camadas de storage é um projeto que as organizações de TI nunca conseguiram realizar. O problema é que muitas soluções de disposição em camadas de storage disponíveis atualmente são muito complexas, difíceis de implementar e baseadas em uma metodologia obsoleta (veja a Figura 1-1). Monitore o comportamento de E/S para grupos de blocos de discos (chunks) Compare a frequência de acesso com a média de cada camada Promova ou rebaixe chunks para a camada adequada Camada 3 Camada 2 Camada 1 Chunks ABAIXO da média DESCE uma camada ACIMA da média SOBE uma camada Figura 1-1: Como funciona a disposição em camadas de storage.

19 12 A premissa básica da disposição em camadas de storage é armazenar dados no local apropriado, no momento apropriado e pelo preço apropriado, a fim de dar suporte ao ambiente empresarial e utilizar a infraestrutura de storage de modo mais eficiente. As três suposições básicas que fundamentam a premissa da disposição em camadas de storage são estas: O valor dos dados diminui com o passar do tempo; de acordo com algumas estimativas, os dados que não são acessados dentro de 90 dias quase nunca serão acessados novamente. Estima-se que menos de 20% de todos os dados precisem ser armazenados em mídias de alto desempenho (e, portanto, dispendiosas). É uma estratégia razoável mover o maior volume possível de dados para unidades ATA serial (SATA) de alta capacidade o mais rápido possível como um modo de utilizar melhor a infraestrutura de storage no data center. Sendo assim, como as atuais soluções de disposição em camadas automatizada tentam lidar com esses três pontos? Começaremos nos concentrando na palavra automatizada ; ela soa bem, é atrativa, mas será que funciona? Antes que os departamentos de TI possam automatizar qualquer coisa, deve-se executar um grande volume de trabalho. O administrador ou arquiteto de storage deve coletar, analisar e projetar os fluxos de trabalho corretos para que o sistema possa automatizá-los. Em outras palavras, o arquiteto de storage deve fazer o trabalho pesado. Por exemplo, considere as seguintes perguntas que devem ser respondidas para que uma solução apropriada seja projetada:

20 13 De quantas camadas de storage o ambiente precisa? Alguns fornecedores de storage oferecem até nove camadas de storage com base no tipo de unidade, na velocidade rotacional e no nível de array redundante de discos independentes (RAID). Qual deve ser o tamanho da camada 1? Qual deve ser o tamanho das camadas 2, 3, 4 e assim por diante? Como é possível determinar quais dados são dinâmicos, ativos ou estáticos (assunto discutido no Capítulo 2)? Algumas implementações de disposição em camadas de storage automatizada exigem boa compreensão das cargas de trabalho dos aplicativos e dos softwares adicionais, além de planejamento detalhado e dimensionamento das diferentes camadas de storage. Que tipo de dados deve estar na camada 1? Como classificar os dados? Quanto tempo o software de disposição em camadas automatizada leva para migrar os dados para outra camada? Em alguns casos, o software demora três dias para promover os dados e 12 dias para rebaixá-los. Quando os dados essenciais são promovidos para a camada 1? Tenha em mente que as realocações ou migrações de dados podem causar impactos no desempenho do sistema; dependendo do fornecedor, esse processo pode demorar horas ou até mesmo dias. Quando os dados estáticos são movidos para as camadas 2 e 3? O processo de migração de dados é manual, automático ou agendado? Qual é a granularidade da migração de dados? É necessário mover um número de unidade lógica (LUN) inteiro? Ou um sub-lun?

21 14 Como saber se há políticas apropriadas para a migração de dados, limites ou janelas de tempo para a movimentação de dados? Será necessário realizar a calibração ou o monitoramento contínuo. É possível usar recursos de eficiência de dados, como deduplicação e thin provisioning, na camada 1 de storage? São necessárias diferentes soluções de disposição em camadas para NAS e SANs? Quantos novos pontos periféricos de gerenciamento e quantas novas ferramentas a disposição em camadas de storage adicionará ao ambiente? Qual será o custo da disposição em camadas de storage? Quantas licenças deverão ser adquiridas? Projetar a solução apropriada depende de responder a essas perguntas corretamente e de coletar e analisar os dados corretos. No final, mesmo que os dados e a análise estejam corretos, a implementação real da solução poderá ser muito complexa. O sucesso ou a falha da disposição em camadas de storage exige um trabalho inicial cuidadoso, além de alimentação e cuidados constantes na fase de operações. Esse processo pressupõe cargas de trabalho previsíveis, e há pouca flexibilidade. Uma abordagem muito melhor e menos complexa é começar com o storage unificado, uma plataforma única que combina tipos relevantes de mídia, recursos de array e todos os protocolos. Essa solução permite usar software para criar uma estratégia de disposição em camadas de storage virtual (VST) que usa o Flash para otimizar o desempenho onde ele for necessário e reduzir os custos de storage onde ele não for necessário. A VST é uma camada de serviço orientado por dados e com autogerenciamento para a infraestrutura de storage (veja a

22 15 Figura 1-2). Ela fornece avaliação em tempo real de prioridades da carga de trabalho e otimiza solicitações de E/S em relação ao custo e ao desempenho, sem a necessidade de movimentação e classificação complexas de dados. A VST promove dados dinâmicos para o storage Flash sem a sobrecarga de migração ou movimentação de dados associada a outras abordagens de disposição em camadas de storage. Sempre que uma solicitação de leitura for recebida para um bloco em um volume ou LUN em que a VST estiver habilitada, automaticamente esse bloco estará sujeito à promoção (blocos de 4 KB são muito granulares em comparação com outras implementações). A promoção de um bloco de dados para a VST não é uma migração de dados, pois o bloco de dados permanece no disco rígido quando é feita uma cópia para a VST. Virtual Storage Tier Orientado a dados Tempo real Autogerenciamento Array Flash Storage HDD Figura 1-2: Disposição em camadas de storage virtual com a tecnologia Flash.

23 16 A VST utiliza as principais tecnologias de eficiência de storage, como deduplicação, clonagem de volume, thin provisioning, armazenamento em cache inteligente e gerenciamento simplificado. Basta escolher a camada de mídia padrão que você deseja para um volume ou LUN, como SATA, Fibre Channel (FC) ou SAS. Os dados dinâmicos do volume ou LUN são promovidos automaticamente sob demanda (orientados por aplicativos) para a mídia baseada em Flash. Uma diferença importante entre a VST e as antigas abordagens de disposição em camadas de storage é o uso inovador da tecnologia Flash. No Capítulo 2, você conhecerá as soluções de tecnologia Flash da NetApp e verá como elas trabalham juntas para oferecer uma estratégia de VST completa no ambiente empresarial.

24 Capítulo 2 Tecnologia de storage Flash: onde e como usar Neste capítulo Fazendo sua escolha: híbrido ou all-flash Substituindo o SAS pelo SATA e pelo Flash Obtendo uma visão mais aprofundada sobre o Flash Pool da NetApp Utilizando o storage all-flash com exclusividade O storage baseado em Flash aumenta o desempenho e a eficiência de E/S de muitas aplicações, incluindo bancos de dados, virtualização de servidores e desktops e infraestrutura em nuvem. O Capítulo 1 explica o que é a tecnologia Flash e por que ela é uma tecnologia de storage empresarial viável e inovadora que habilita soluções como a disposição em camadas de storage virtual. Neste capítulo, você irá se familiarizar com as soluções da NetApp de array híbrido e all-flashe verá como a NetApp usa o Flash para a disposição em camadas de storage a fim de maximizar o valor da tecnologia Flash.

25 18 Abordagem de array híbrido vs. all-flash A implantação da tecnologia Flash no nível de array de storage oferece duas opções básicas: Híbrido All-flash Arrays de storage híbrido Os arrays de storage híbrido combinam o desempenho do Flash com a capacidade do HDD, direcionando os dados dinâmicos para o Flash com o uso de técnicas de migração ou armazenamento em cache. Sob uma perspectiva de desempenho, o principal objetivo do storage híbrido é mover o máximo de E/S aleatória para o Flash a fim de aumentar a IOPS e reduzir a latência média para os usuários e os aplicativos. A NetApp fornece opções de array híbrido para sua plataforma Data ONTAP (Flash Cache, Flash Pool) e sua plataforma SANtricity (SSD Cache). Nessas soluções híbridas, uma quantidade relativamente pequena da tecnologia Flash, geralmente, de 1 a 2% da capacidade total de storage, pode resultar em excelentes benefícios de eficiência e desempenho. Arrays all-flash Os arrays all-flash fornecem o máximo de desempenho, rápidos tempos de resposta e um alto nível de consistência para aplicativos essenciais aos negócios. Os arrays al-flash serão a melhor opção quando for necessário concluir todas as operações de E/S com latência consistentemente baixa, geralmente, abaixo de 1 ms (milissegundo). Essa será uma boa opção quando o requisito de desempenho for alto, e o requisito de capacidade for moderado.

26 19 A NetApp fornece soluções de array all-flashpara as plataformas Data ONTAP e SANtricity, abrangendo uma variedade completa de recursos de gerenciamento de dados e desempenho. A escolha entre um array híbrido e um array allflash terá como base os requisitos de desempenho e eficiência das cargas de trabalho do aplicativo para as quais ele será implantado. Os aplicativos que exigem o desempenho melhor e mais consistentemente previsível são os mais apropriados para a implantação all-flash. Veja a Figura 2-1. Flash + HDD Array híbrido A melhor combinação de S/IOPS e S/GB A velocidade do Flash com a capacidade do disco A escolha perfeita para a maioria das cargas de trabalho Somente Flash Arrays all-flash Latência ultrabaixa e previsível IOPS e taxa de transferência máximas Ideal para aplicativos voltados ao desempenho Fonte: NetApp Figura 2-1: Critérios para a escolha de arrays híbridos vs. arrays all-flash. Array de storage Flash como cache Geralmente, os sistemas de storage em rede esforçam-se para atender às demandas de desempenho empresarial. É muito fácil adicionar capacidade a esses sistemas: basta adicionar mais unidades de disco. No entanto, as unidades de disco não estão ficando mais rápidas: ou RPM para SAS e RPM para SATA. Como resultado, um grande

27 20 número de unidades de disco com pouca capacidade costuma ser utilizado para fornecer a taxa de transferência de E/S exigida por diversas cargas de trabalho. Essa abordagem desperdiça capacidade de storage, espaço em rack, eletricidade e dinheiro! A baixa ocupação é uma técnica utilizada muitas vezes para aumentar a IOPS, limitando a distância que os cabeçotes de uma unidade de disco devem percorrer para ler os dados em qualquer ponto da unidade de disco. Isso reduz o tempo médio de busca, além de reduzir a capacidade. O Flash Cache da NetApp aprimora o desempenho de cargas de trabalho com uso intenso de leitura aleatória, sem adicionar mais unidades de disco de alto desempenho. O Flash Cache é uma placa de expansão PCI-e baseada em Flash para controladores de storage FAS da NetApp. O Flash Cache foi projetado para aprimorar cargas de trabalho, como: Processamento em ambiente empresarial Infraestrutura de TI (serviços de arquivos) Colaboração ( e Microsoft SharePoint) Aplicativos de engenharia (desenvolvimento de software e automação de design eletrônico) Fornecendo uma camada adicional de armazenamento em cache e um software especial de filtragem, o sistema é capaz de ter um número maior de operações atendidas a partir de uma mídia de baixa latência. Isso apresenta dois efeitos: Taxa de transferência maior que a de um sistema similar sem o Flash Cache Menos operações atendidas pelo subsistema de disco, que também pode apresentar latências menores de IOPS a partir do disco

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