Como o iSCSI conecta servidores ao NAS?

Índice:

• Como o iSCSI conecta servidores ao NAS?
• O que são iSCSI Initiator e Target?
• A função da LUN na comunicação iSCSI
• Acesso em nível de bloco sobre redes IP
• Como otimizar a performance da conexão?
• Aplicações práticas para o armazenamento em bloco
• iSCSI versus Fibre Channel em datacenters
• Riscos ao ignorar o armazenamento centralizado
• Configurando um alvo iSCSI em um storage NAS
• O suporte especializado para sua infraestrutura

Muitos servidores em operação possuem armazenamento limitado a suas próprias baias internas. Essa arquitetura descentralizada frequentemente complica o gerenciamento e a expansão da capacidade.

A falta por um armazenamento unificado também gera silos com dados e aumenta o risco com paradas. Isso ocorre porque a falha em um único servidor compromete todos os seus arquivos importantes.

Assim, consolidar o armazenamento em rede é a prioridade para aumentar a eficiência e a segurança. O protocolo iSCSI resolve esse desafio com simplicidade e baixo custo.

Como o iSCSI conecta servidores ao NAS?

O iSCSI conecta um servidor a um storage NAS por meio da rede Ethernet padrão. Ele transporta comandos SCSI, os mesmos usados para discos locais, dentro pacotes TCP/IP. Por isso, o sistema operacional do servidor enxerga o volume do NAS como se fosse um HD interno, pronto para ser formatado e utilizado. Essa abordagem simplifica bastante a expansão do armazenamento sem a necessidade por hardware especializado.

Diferente do compartilhamento tradicional com arquivos via SMB ou NFS, o iSCSI opera em nível de bloco. Isso significa que o servidor gerencia diretamente o sistema de arquivos no storage remoto. Essa característica melhora o desempenho em várias aplicações, como bancos de dados e ambientes com virtualização, que exigem acesso direto e rápido aos dados.

Na prática, a configuração envolve duas partes principais. O servidor atua como o iniciador (initiator) e o storage NAS funciona como o alvo (target). O administrador aloca uma porção do armazenamento no NAS, chamada LUN, que se torna visível para o servidor após a conexão ser estabelecida.

O que são iSCSI Initiator e Target?

Em uma comunicação com iSCSI, os papéis são bem definidos. O iSCSI Initiator é o software ou hardware no servidor que inicia a conexão com o dispositivo de armazenamento. Quase todos os sistemas operacionais modernos, como Windows Server, Linux e VMware ESXi, já incluem um iniciador por software sem custo adicional.

Por outro lado, o iSCSI Target é o serviço que roda no storage NAS. Ele recebe as solicitações do iniciador, processa os comandos SCSI e gerencia o acesso aos blocos de dados no disco. Um único target em um NAS pode atender a múltiplos iniciadores, embora cada LUN seja geralmente dedicada a um único servidor para evitar corrupção de dados.

Essa separação entre iniciador e alvo torna a arquitetura flexível. Vários servidores podem acessar diferentes LUNs no mesmo storage central. Com isso, a alocação de espaço se torna dinâmica e o aproveitamento dos recursos melhora consideravelmente.

A função da LUN na comunicação iSCSI

A LUN ou Logical Unit Number é fundamental para o funcionamento do iSCSI. Ela representa um volume lógico específico, ou seja, uma partição virtual criada a partir do espaço total disponível no storage NAS. Em vez de apresentar todo o seu armazenamento bruto, o NAS expõe uma ou mais LUNs para os servidores.

Cada LUN funciona como um disco rígido independente para o servidor que a acessa. O sistema operacional pode particionar, formatar com seu sistema de arquivos preferido (NTFS, EXT4) e usar o espaço como se fosse um drive local. Essa abstração é o que confere a flexibilidade ao protocolo.

Além disso, o uso de LUNs permite um controle de acesso granular. Um administrador pode mapear uma LUN específica para um único servidor ou, em configurações de cluster, para múltiplos servidores. Essa capacidade é essencial para construir ambientes com alta disponibilidade, onde vários nós precisam acessar o mesmo armazenamento compartilhado.

Acesso em nível de bloco sobre redes IP

A principal diferença do iSCSI para outros protocolos de rede como SMB e NFS é o acesso em nível de bloco. Enquanto os protocolos de arquivo gerenciam o acesso a arquivos e pastas individuais, o iSCSI trabalha em um nível mais baixo. Ele envia blocos de dados brutos pela rede, deixando o gerenciamento do sistema de arquivos para o servidor iniciador.

Esse método oferece um desempenho superior para certas cargas de trabalho. Bancos de dados, por exemplo, se beneficiam muito com o acesso direto aos blocos, pois conseguem otimizar suas operações de leitura e escrita. O mesmo vale para hipervisores que armazenam imagens de máquinas virtuais em datastores iSCSI.

A grande vantagem é que essa tecnologia utiliza a infraestrutura Ethernet já existente. Não há necessidade por cabos de fibra óptica caros ou switches especializados. Por isso, muitas empresas adotam o iSCSI como uma alternativa econômica ao Fibre Channel sem sacrificar a funcionalidade principal do armazenamento em bloco.

Como otimizar a performance da conexão?

Para obter o melhor desempenho com iSCSI, algumas práticas são recomendadas. A primeira é isolar o tráfego de armazenamento em uma rede ou VLAN separada. Essa medida evita que o tráfego de dados dos usuários concorra com as operações intensivas de leitura e escrita do storage, o que previne gargalos e latência.

Outra otimização importante é a habilitação dos Jumbo Frames. Um frame Ethernet padrão possui cerca de 1500 bytes. Com Jumbo Frames, esse tamanho pode aumentar para 9000 bytes. Isso reduz o número de pacotes necessários para transferir a mesma quantidade de dados, diminuindo o processamento na CPU tanto no servidor quanto no storage.

Adicionalmente, o uso de múltiplas conexões de rede através do MPIO (Multipath I/O) aumenta a redundância e a performance. Se uma conexão falhar, o tráfego é automaticamente redirecionado para outra. A configuração também pode agregar a largura de banda de várias portas, acelerando ainda mais as transferências.

Aplicações práticas para o armazenamento em bloco

O armazenamento em bloco via iSCSI é extremamente versátil e atende a diversas necessidades corporativas. Um dos casos de uso mais comuns é em ambientes de virtualização. Hipervisores como VMware vSphere e Microsoft Hyper-V utilizam datastores iSCSI para armazenar os arquivos das máquinas virtuais (VMs).

Essa centralização facilita recursos avançados como vMotion e Live Migration, que movem VMs entre hosts físicos sem tempo de inatividade. Servidores de banco de dados também são candidatos ideais para o iSCSI. A baixa latência e o acesso direto aos blocos aceleram consultas e transações, melhorando a resposta das aplicações.

Outra aplicação comum é como um alvo para backup. Muitas ferramentas de backup podem gravar diretamente em uma LUN iSCSI, que aparece como um disco local. Essa abordagem é frequentemente mais rápida e confiável que gravar em um compartilhamento de rede baseado em arquivos.

iSCSI versus Fibre Channel em datacenters

A escolha entre iSCSI e Fibre Channel (FC) é uma decisão clássica na arquitetura de datacenters. O Fibre Channel foi por muito tempo o padrão ouro para Storage Area Networks (SANs). Ele oferece latência extremamente baixa e altíssimo desempenho, mas exige hardware dedicado e caro, como Host Bus Adapters (HBAs) e switches FC.

O iSCSI, por outro lado, foi projetado para rodar sobre a infraestrutura de rede IP que a maioria das empresas já possui. Embora seu desempenho possa ser ligeiramente inferior ao do FC em cenários muito exigentes, os avanços nas redes Ethernet com 10GbE, 25GbE e mais, diminuíram bastante essa diferença.

Para a maioria das pequenas e médias empresas, o iSCSI oferece um equilíbrio ideal entre custo, performance e simplicidade. A familiaridade dos administradores com redes TCP/IP também reduz a curva de aprendizado, tornando a implementação e o gerenciamento mais acessíveis.

Riscos ao ignorar o armazenamento centralizado

Manter o armazenamento distribuído em servidores individuais, conhecido como DAS (Direct-Attached Storage), apresenta vários riscos. O principal é a baixa utilização dos recursos. Frequentemente, um servidor fica sem espaço enquanto outro possui discos quase vazios. Essa ineficiência gera custos com aquisições desnecessárias.

A gestão também se torna um pesadelo. Realizar backups de dezenas de servidores individuais é muito mais complexo e propenso a falhas do que proteger um único storage central. A recuperação de desastres se complica, porque os dados estão espalhados por toda a infraestrutura.

Além disso, a indisponibilidade aumenta. Se um servidor com armazenamento local falhar, seus dados se tornam inacessíveis até que o hardware seja reparado. Com um armazenamento centralizado via iSCSI, os dados permanecem disponíveis e podem ser rapidamente acessados por um servidor substituto.

Configurando um alvo iSCSI em um storage NAS

A configuração de um alvo iSCSI em um storage NAS moderno é um processo relativamente simples. Geralmente, o primeiro passo é acessar a interface de gerenciamento web do equipamento. Lá, você encontrará uma seção dedicada ao armazenamento em bloco ou iSCSI.

O próximo passo é criar o alvo iSCSI, que receberá um nome exclusivo na rede (IQN). Depois, você cria uma ou mais LUNs, definindo o tamanho de cada uma. É importante ativar recursos como o Thin Provisioning, que aloca espaço dinamicamente conforme os dados são gravados, otimizando o uso do armazenamento.

Finalmente, você associa a LUN ao alvo e define as permissões de acesso, especificando quais iniciadores (servidores) podem se conectar. No servidor, basta usar o software iniciador iSCSI para descobrir o alvo na rede e se conectar à LUN, que aparecerá como um novo disco não formatado no sistema.

O suporte especializado para sua infraestrutura

Implementar uma estrutura com iSCSI, embora acessível, exige planejamento para garantir a segurança e o desempenho esperados. A configuração incorreta da rede ou das permissões pode expor dados sensíveis ou criar gargalos que afetam as aplicações críticas.

Nossa consultoria avalia seu ambiente para projetar a melhor solução, utilizando equipamentos como os storages QNAP, que possuem suporte nativo e robusto para o protocolo. Nós cuidamos de todos os detalhes, desde a segmentação da rede até a configuração do MPIO para alta disponibilidade.

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