Como usar iSCSI virtual sem degradar a rede

Índice:

• Como o iSCSI virtual funciona?
• O principal gargalo na rede com o armazenamento em bloco
• Isolamento físico com uma rede dedicada
• VLANs para segmentar o tráfego logicamente
• Priorização com Qualidade de Serviço (QoS)
• O papel dos Jumbo Frames no desempenho
• Aumentando a resiliência com Multipath I/O (MPIO)
• Erros comuns ao configurar o armazenamento
• A escolha do equipamento certo para a tarefa
• Planejamento é a chave para uma rede performática

Muitas empresas implementam a virtualização para otimizar recursos e reduzir custos operacionais. Essa estratégia, no entanto, cria um novo desafio com o armazenamento compartilhado. O tráfego intenso sobre a rede local pode gerar lentidão para todos os usuários.

A transferência constante com grandes blocos sobrecarrega a infraestrutura. Isso afeta diretamente o desempenho dos aplicativos e a produtividade geral. Sem uma gestão adequada, a rede inteira sofre com a contenção por largura de banda.

Assim, o uso do iSCSI virtual exige um planejamento cuidadoso para evitar a degradação no desempenho. A solução envolve isolar e priorizar o tráfego para manter a estabilidade da rede mesmo sob carga intensa.

Como o iSCSI virtual funciona?

O protocolo iSCSI transporta comandos SCSI por uma rede TCP/IP padrão. Isso transforma um storage conectado à rede, como um NAS, em um disco local virtual para o servidor. A principal vantagem é usar a infraestrutura Ethernet existente sem precisar do caro hardware Fibre Channel.

Na prática, um software chamado iniciador iSCSI é executado no servidor. Esse iniciador envia requisições para um alvo iSCSI, geralmente um storage de rede. O alvo apresenta ao servidor um ou mais volumes como LUNs (Logical Unit Numbers), que o sistema operacional enxerga como discos rígidos locais.

Essa abordagem centraliza o armazenamento e simplifica o gerenciamento em ambientes virtuais. Vários servidores podem acessar o mesmo storage em bloco simultaneamente. Porém, todo esse tráfego compete com as outras atividades na rede, como navegação web, e-mails e transferências de arquivos.

O principal gargalo na rede com o armazenamento em bloco

O tráfego de armazenamento em bloco é muito diferente do tráfego comum de usuários. Enquanto as atividades normais geram pacotes pequenos e intermitentes, o iSCSI produz um fluxo constante com pacotes grandes. Essa diferença causa uma competição direta por recursos na rede.

Quando um servidor lê ou grava dados em uma LUN iSCSI, ele envia um volume massivo de informações pela rede. Se essa rede também atende estações de trabalho, impressoras e outros dispositivos, a largura de banda disponível rapidamente se esgota. O resultado é latência alta para todos.

Máquinas virtuais podem apresentar lentidão, backups demoram mais para concluir e até mesmo tarefas simples ficam comprometidas. O problema é ainda maior em redes de 1GbE, que são facilmente saturadas por apenas algumas operações de armazenamento intensivas.

Isolamento físico com uma rede dedicada

A forma mais eficaz para evitar a degradação na rede é criar uma infraestrutura física exclusiva para o tráfego iSCSI. Essa abordagem envolve o uso de placas de rede (NICs), switches e cabos dedicados apenas para a comunicação entre os servidores e o storage.

Com essa separação, o tráfego de armazenamento nunca compete com o tráfego da rede local (LAN). Cada ambiente opera em seu próprio domínio físico, o que garante a máxima performance e previsibilidade para as duas redes. A rede dos usuários permanece rápida, enquanto o armazenamento funciona sem gargalos.

Ainda que essa seja a solução ideal, ela também possui um custo maior. A aquisição de switches e NICs adicionais aumenta o investimento inicial. Por isso, essa alternativa é mais comum em datacenters e ambientes com alta demanda por desempenho.

VLANs para segmentar o tráfego logicamente

Para empresas que buscam uma solução mais econômica, as VLANs (Virtual LANs) são uma excelente alternativa. Uma VLAN cria sub-redes virtuais isoladas dentro da mesma infraestrutura física. Por isso, o tráfego iSCSI fica confinado ao seu próprio segmento lógico.

A configuração é feita nos switches gerenciáveis. Você pode designar portas específicas para a VLAN de armazenamento e outras para a VLAN dos usuários. Embora compartilhem o mesmo hardware, os pacotes de uma VLAN não interferem nos pacotes da outra. Isso reduz a contenção e melhora a organização da rede.

A implementação de VLANs exige switches compatíveis e um conhecimento técnico para a configuração correta. No entanto, o custo-benefício é bastante atrativo, pois aproveita o hardware existente para criar um isolamento eficaz sem investimentos adicionais em equipamentos.

Priorização com Qualidade de Serviço (QoS)

Se a separação completa não for viável, a Qualidade de Serviço (QoS) é uma ferramenta poderosa. Essa tecnologia instrui o switch a priorizar determinados tipos de tráfego em detrimento de outros. Você pode configurar regras de QoS para dar preferência máxima aos pacotes iSCSI.

Dessa forma, mesmo que o tráfego de armazenamento e o tráfego de usuários compartilhem a mesma rede, o switch garante que as requisições iSCSI sempre tenham a largura de banda necessária. Isso minimiza a latência para as aplicações críticas que dependem do storage.

O QoS não isola o tráfego, mas gerencia a contenção de forma inteligente. É uma boa prática combiná-lo com VLANs para obter um controle ainda mais granular. Quase todos os switches gerenciáveis modernos suportam configurações de QoS, o que torna essa uma opção bastante acessível.

O papel dos Jumbo Frames no desempenho

Outra otimização importante é a ativação dos Jumbo Frames. Por padrão, as redes Ethernet usam um tamanho máximo de pacote (MTU) de 1500 bytes. Os Jumbo Frames aumentam esse limite para 9000 bytes. Pacotes maiores significam menos cabeçalhos e menos processamento para a mesma quantidade de dados transferidos.

Para o tráfego iSCSI, que move grandes blocos de dados, o uso de Jumbo Frames reduz a sobrecarga na CPU dos servidores, switches e storage. Isso resulta em uma taxa de transferência maior e menor latência. A melhoria no desempenho pode ser bastante significativa.

Contudo, há um requisito fundamental. Todos os dispositivos no caminho do tráfego iSCSI, incluindo as NICs dos servidores, os switches e as portas do storage, precisam ser configurados com o mesmo valor de MTU. Qualquer incompatibilidade na cadeia interrompe a comunicação.

Aumentando a resiliência com Multipath I/O (MPIO)

O Multipath I/O (MPIO) é uma tecnologia que aumenta a disponibilidade e o desempenho. O MPIO estabelece múltiplas conexões simultâneas entre o servidor e o storage. Para isso, são necessárias pelo menos duas placas de rede no servidor e duas no storage.

Se uma conexão, um cabo, uma porta ou um switch falhar, o tráfego continua fluindo pelas outras rotas ativas sem interrupção. Além da redundância, o MPIO pode distribuir a carga de trabalho entre os vários caminhos. Essa distribuição melhora a taxa de transferência geral.

Configurar o MPIO adiciona uma camada extra de complexidade, mas os benefícios para a tolerância a falhas e para o desempenho são inegáveis. Em ambientes que não podem parar, o MPIO é um recurso essencial para a continuidade dos negócios.

Erros comuns ao configurar o armazenamento

Um erro frequente é usar uma única porta de rede 1GbE para o tráfego iSCSI e o tráfego de usuários. Uma interface Gigabit Ethernet oferece cerca de 125 MB/s de taxa de transferência máxima, uma velocidade facilmente saturada por um único backup ou uma máquina virtual ocupada.

Outro equívoco é misturar o tráfego sem qualquer VLAN ou QoS, especialmente em redes maiores. Essa falta de organização inevitavelmente causa contenção e degrada a experiência para todos. Ignorar otimizações como Jumbo Frames também deixa um desempenho valioso na mesa.

Finalmente, muitos administradores subestimam a importância dos switches. Usar switches não gerenciáveis ou modelos de baixo custo sem os recursos necessários limita todas as estratégias de otimização. Um bom switch é a base para uma rede iSCSI performática.

A escolha do equipamento certo para a tarefa

O sucesso da sua implementação iSCSI depende diretamente do hardware escolhido. Opte por switches gerenciáveis que ofereçam suporte robusto a VLANs, QoS e, preferencialmente, portas 10GbE. A diferença de desempenho entre uma rede 1GbE e uma 10GbE é enorme.

Do lado do armazenamento, selecione um storage NAS que tenha múltiplas portas de rede e suporte a todas as tecnologias discutidas. Um sistema como os storages da QNAP já possuem portas 2.5GbE ou 10GbE nativas, além de suporte completo para iSCSI, MPIO e agregação de link.

Nos servidores, use placas de rede dedicadas para o tráfego iSCSI. Se o orçamento permitir, invista em NICs de 10GbE para acompanhar o restante da infraestrutura e garantir que não haja gargalos no host.

Planejamento é a chave para uma rede performática

Implementar iSCSI virtual exige um planejamento cuidadoso para garantir que o tráfego de armazenamento não comprometa a velocidade da sua rede local. As estratégias de isolamento e priorização são fundamentais para que sua infraestrutura mantenha a performance ideal mesmo sob carga intensa.

A combinação de VLANs, QoS e, se possível, uma rede física dedicada, cria um ambiente estável e de alto desempenho. Adicionar otimizações como Jumbo Frames e MPIO eleva ainda mais a eficiência e a resiliência do seu armazenamento.

Caso precise de suporte especializado para otimizar seu ambiente ou selecionar os equipamentos de storage mais adequados às suas demandas, nossa equipe técnica está à disposição. A Network Attached Storage oferece soluções personalizadas e consultoria completa para o seu projeto.