O que é iSCSI e quando usar storage pela rede

Índice:

• O que é o protocolo iSCSI?
• Como o iSCSI funciona na prática?
• A diferença entre armazenamento em bloco e arquivos
• iSCSI versus Fibre Channel qual a melhor escolha?
• Quando usar armazenamento pela rede com iSCSI?
• A infraestrutura necessária para uma rede iSCSI
• Configurando um alvo iSCSI em um servidor
• O desempenho esperado em uma SAN iSCSI
• Questões sobre segurança com redes iSCSI
• A escalabilidade com sistemas iSCSI
• Otimizando sua infraestrutura com storage iSCSI
• Suporte especializado para sua solução de armazenamento

Muitas empresas enfrentam o desafio com dados espalhados por diversos servidores. Essa situação complica bastante o gerenciamento e também aumenta os riscos à segurança. A fragmentação ainda resulta em desperdício com espaço para armazenamento e eleva os custos operacionais.

Por isso a busca por um sistema centralizado para armazenamento se torna evidente. Algumas tecnologias transformam uma infraestrutura simples para redes em um sistema poderoso para guardar informações. Assim o iSCSI aparece como uma alternativa acessível para consolidar dados com alto desempenho.

O que é o protocolo iSCSI?

O iSCSI é um padrão para armazenamento que transporta comandos SCSI por redes TCP/IP. Ele permite que computadores acessem dispositivos em bloco pela rede como se fossem discos físicos conectados diretamente ao sistema. Essa abordagem utiliza hardware comum para Ethernet, como cabos, switches e placas de rede. Por isso o iSCSI se torna uma opção com ótimo custo-benefício em comparação a outras tecnologias.

Um sistema operacional no servidor enxerga o armazenamento remoto como um disco local. Isso simplifica muito a integração com aplicativos existentes. Qualquer software que funciona com um disco rígido local pode usar um volume iSCSI sem qualquer modificação. Essa transparência é um dos maiores atrativos do protocolo para administradores de sistemas.

A tecnologia foi projetada para funcionar sobre a mesma infraestrutura IP usada para e-mails e navegação na web. No entanto, o melhor desempenho quase sempre exige uma rede dedicada. Várias empresas separam o tráfego iSCSI para garantir a latência baixa e a largura de banda necessária para aplicações críticas.

Como o iSCSI funciona na prática?

O funcionamento do protocolo envolve dois componentes principais. O primeiro é o iniciador iSCSI, um software cliente que roda no servidor que precisa de armazenamento. O segundo é o alvo iSCSI, o servidor de armazenamento que fornece os recursos. O iniciador envia requisições para o alvo pela rede.

O alvo por sua vez gerencia os discos físicos e apresenta o espaço como LUNs. Uma LUN (Logical Unit Number) é uma porção do armazenamento em bloco que o alvo disponibiliza para um ou mais iniciadores. Cada LUN aparece no sistema operacional do cliente como um disco bruto pronto para ser particionado e formatado com um sistema de arquivos.

O processo começa quando o iniciador estabelece uma sessão com o alvo. Após a autenticação, o alvo apresenta as LUNs configuradas para aquele cliente. O servidor então pode montar esses volumes e usá-los para qualquer finalidade. Todo esse mecanismo complexo acontece de forma transparente para o usuário e para as aplicações.

A diferença entre armazenamento em bloco e arquivos

Entender a distinção entre esses dois tipos de armazenamento é fundamental. O armazenamento em bloco, usado pelo iSCSI, oferece volumes brutos para os servidores. O sistema operacional do cliente é responsável por gerenciar o sistema de arquivos. Essa abordagem fornece alto desempenho e baixa latência, ideal para bancos de dados e máquinas virtuais.

Por outro lado, o armazenamento em arquivos, comum em servidores NAS com protocolos como SMB e NFS, já entrega um sistema de arquivos pronto. O próprio dispositivo de armazenamento gerencia a estrutura de arquivos e pastas. Ele é mais simples para compartilhamento de documentos entre múltiplos usuários, porém pode não ter o desempenho necessário para algumas aplicações intensivas.

A escolha entre bloco e arquivo depende inteiramente da carga de trabalho. Para hospedar um banco de dados SQL ou os discos de uma máquina virtual, o armazenamento em bloco é quase sempre a melhor opção. Para um repositório central de documentos da empresa, o armazenamento em arquivos geralmente simplifica o acesso e a gestão.

iSCSI versus Fibre Channel qual a melhor escolha?

Essa é uma dúvida frequente para muitos gestores de TI. O Fibre Channel (FC) foi por muito tempo o padrão para redes de armazenamento (SANs) de alto desempenho. Ele exige uma infraestrutura dedicada e cara, com adaptadores específicos (HBAs) e switches FC. Seu principal benefício era a latência extremamente baixa e a alta confiabilidade.

O iSCSI surgiu como uma alternativa que usa a infraestrutura Ethernet já existente. Isso reduz drasticamente o custo e a complexidade da implementação. Com o avanço das redes Ethernet para 10GbE, 25GbE e velocidades superiores, a diferença de desempenho entre iSCSI e FC diminuiu bastante. Em muitos cenários, o desempenho de uma SAN iSCSI bem configurada é comparável ao de uma SAN FC.

A decisão final geralmente se baseia no orçamento, na equipe técnica e nos requisitos da aplicação. Para ambientes que precisam do máximo desempenho sem qualquer compromisso, o FC ainda pode ter seu lugar. No entanto, para a grande maioria das empresas, o iSCSI oferece uma combinação imbatível de desempenho, flexibilidade e custo.

Quando usar armazenamento pela rede com iSCSI?

A aplicação mais comum para o iSCSI hoje é em ambientes de virtualização. Plataformas como VMware vSphere e Microsoft Hyper-V se beneficiam enormemente do armazenamento em bloco centralizado. Os discos das máquinas virtuais são armazenados em LUNs iSCSI, o que possibilita recursos avançados como a migração de VMs entre hosts físicos (vMotion) sem tempo de inatividade.

Bancos de dados também são candidatos perfeitos para o iSCSI. Aplicações como SQL Server e Oracle demandam alta taxa de operações de entrada e saída por segundo (IOPS) e baixa latência. Um LUN iSCSI, especialmente se estiver em um storage com SSDs, pode fornecer o desempenho necessário para essas cargas de trabalho intensivas.

Outro cenário comum é a criação de clusters de alta disponibilidade. Servidores em cluster precisam de acesso compartilhado ao mesmo armazenamento para que um nó possa assumir o trabalho do outro em caso de falha. O iSCSI fornece esse armazenamento compartilhado de forma eficiente e confiável.

A infraestrutura necessária para uma rede iSCSI

Para implementar uma SAN iSCSI com bom desempenho, alguns componentes são essenciais. Embora a tecnologia possa funcionar em qualquer rede IP, é fortemente recomendável usar uma rede fisicamente separada ou uma VLAN dedicada para o tráfego de armazenamento. Isso evita que o tráfego de usuários comuns dispute a largura de banda com as operações de leitura e escrita do storage.

Switches gerenciáveis são outro requisito importante. Eles devem suportar recursos como Jumbo Frames, que aumentam o tamanho máximo do pacote de 1500 para 9000 bytes. Isso reduz a sobrecarga do protocolo e melhora a taxa de transferência. O controle de fluxo (Flow Control) também ajuda a evitar a perda de pacotes durante picos de tráfego.

Embora placas de rede (NICs) comuns funcionem, o uso de adaptadores com suporte a descarregamento de hardware (TOE - TCP Offload Engine) pode melhorar o desempenho. Esses adaptadores processam o protocolo iSCSI no próprio hardware, liberando a CPU do servidor para outras tarefas.

Configurando um alvo iSCSI em um servidor

A configuração de um ambiente iSCSI é mais simples do que parece. A maioria dos sistemas de armazenamento modernos e sistemas operacionais para servidores já inclui funcionalidades para alvo e iniciador. Em um storage NAS, por exemplo, o processo geralmente envolve criar um volume, definir um alvo iSCSI e depois criar uma LUN associada a esse alvo.

Durante a configuração do alvo, você define as regras de acesso. A forma mais comum para controle é através do IQN (iSCSI Qualified Name), um nome único que identifica cada iniciador. Você pode configurar o alvo para permitir o acesso apenas a um IQN específico, garantindo que somente o servidor autorizado se conecte àquela LUN.

No lado do cliente, basta usar o software iniciador iSCSI para descobrir o endereço IP do alvo. Após a descoberta, o iniciador exibe os alvos disponíveis. Você seleciona o alvo desejado, faz a conexão e o novo disco aparecerá no gerenciador de discos do sistema operacional, pronto para ser usado.

O desempenho esperado em uma SAN iSCSI

O desempenho de uma solução iSCSI varia bastante com a configuração. A velocidade da rede é o fator mais óbvio, com 10GbE sendo o padrão atual para um bom desempenho. A qualidade dos switches e o uso de Jumbo Frames também impactam diretamente a taxa de transferência e a latência.

A performance do alvo de armazenamento é igualmente crítica. Um alvo com discos rígidos tradicionais em RAID 5 terá um desempenho muito diferente de um sistema all-flash com SSDs NVMe. Para cargas de trabalho que exigem muitos IOPS, como bancos de dados transacionais, um storage all-flash é quase sempre necessário.

A latência é talvez a métrica mais importante para a percepção de velocidade. Em uma rede iSCSI de 10GbE bem otimizada, é possível atingir latências abaixo de um milissegundo. Esse nível de desempenho é suficiente para a grande maioria das aplicações corporativas, inclusive as mais exigentes.

Questões sobre segurança com redes iSCSI

A segurança é uma preocupação válida, já que o iSCSI trafega dados sensíveis pela rede. A medida de segurança mais eficaz é o isolamento. Manter o tráfego iSCSI em uma VLAN ou em uma rede física completamente separada impede que usuários não autorizados sequer consigam alcançar o alvo de armazenamento.

A autenticação é outra camada importante. O protocolo CHAP (Challenge-Handshake Authentication Protocol) permite que o iniciador e o alvo verifiquem suas identidades mutuamente antes de estabelecer a conexão. Isso impede que um servidor não autorizado se passe por um servidor legítimo para acessar o storage.

Além disso, o controle de acesso no nível da LUN é fundamental. Através do mascaramento de LUN (LUN masking), o administrador garante que cada servidor (iniciador) veja apenas as LUNs que lhe foram atribuídas. Isso previne que um servidor acesse ou corrompa acidentalmente os dados de outro.

A escalabilidade com sistemas iSCSI

A flexibilidade para crescer é um dos pontos fortes do iSCSI. A forma mais simples de expansão é o scale-up, que consiste em adicionar mais discos ao sistema de armazenamento existente para aumentar sua capacidade. Muitos storages permitem essa expansão sem interromper o serviço.

Quando um único sistema não é mais suficiente, o modelo scale-out entra em ação. Nesse modelo, você adiciona novos servidores de armazenamento (nós) à infraestrutura. Soluções de armazenamento distribuído podem agregar a capacidade e o desempenho de múltiplos nós em um único pool de armazenamento, oferecendo escalabilidade quase ilimitada.

Recursos como o thin provisioning também contribuem para uma gestão mais eficiente do espaço. Com ele, você pode alocar um volume grande para um servidor, mas o espaço físico no storage só é consumido à medida que os dados são realmente gravados. Isso evita o desperdício de capacidade e simplifica o planejamento.

Otimizando sua infraestrutura com storage iSCSI

Adotar o iSCSI é uma maneira inteligente de modernizar a infraestrutura de TI. A tecnologia centraliza o armazenamento, simplifica o gerenciamento e melhora a utilização dos recursos. Em vez de ter pequenos discos em cada servidor, você passa a ter um grande repositório central, mais fácil de proteger, gerenciar e escalar.

Essa centralização transforma sua infraestrutura. Ela abre portas para alta disponibilidade e recuperação de desastres de forma mais simples e barata. Com os dados em um local central, fazer backup de todo o ambiente se torna uma tarefa muito mais organizada e confiável.

Em resumo, o iSCSI capacita as equipes de TI para construir ambientes mais resilientes, flexíveis e eficientes. A tecnologia aproveita o conhecimento e a infraestrutura de redes IP existentes para entregar uma solução de armazenamento poderosa, provando que não é preciso um orçamento enorme para ter uma SAN corporativa.

Suporte especializado para sua solução de armazenamento

Implementar uma SAN iSCSI pode parecer simples, mas extrair o máximo desempenho com segurança exige conhecimento técnico. Um planejamento cuidadoso da topologia da rede, a escolha correta dos switches e a configuração adequada nos servidores e no storage são passos que definem o sucesso do projeto.

Pequenos detalhes na configuração podem causar grandes gargalos de desempenho ou criar vulnerabilidades de segurança. Por isso, contar com ajuda especializada faz toda a diferença. Uma análise correta da carga de trabalho e dos objetivos do negócio garante que o investimento em tecnologia traga os resultados esperados.

Nossa equipe possui vasta experiência no projeto e na implementação de soluções com servidores e storages. Nós podemos auxiliar sua empresa a desenhar a infraestrutura de armazenamento ideal para suas necessidades. Assim, garantimos que seu ambiente opere com a máxima eficiência, performance e segurança.