O que é storage para containers?

Índice:

• O que é storage para containers?
• Por que os containers são efêmeros?
• Como funciona o armazenamento persistente?
• Quais tipos de armazenamento são utilizados?
• O papel do Container Storage Interface (CSI)
• Desafios comuns na gestão de volumes
• Riscos ao ignorar o armazenamento adequado
• Implementando uma infraestrutura resiliente

O crescimento no uso com containers como Docker e Kubernetes transformou o desenvolvimento e a implantação para aplicações. Eles aceleram a entrega com softwares porque isolam os aplicativos em ambientes portáteis e consistentes. No entanto, essa agilidade introduz um desafio fundamental. Os containers são, por padrão, efêmeros, ou seja, qualquer dado gerado ou modificado dentro deles desaparece quando o container para ou reinicia. Logo, essa característica impede o uso para aplicações que precisam reter informações, como bancos de dados, sistemas com login ou plataformas com conteúdo gerado por usuários. O armazenamento persistente resolve esse problema.

O que é storage para containers?

Storage para containers é uma tecnologia que desacopla os dados do ciclo vital temporário dos containers. A solução garante que as informações importantes persistam mesmo após um container ser desligado, recriado ou movido para outro servidor. Isso funciona ao conectar o container a um volume de armazenamento externo, que pode ser um diretório no servidor hospedeiro, um storage na rede (NAS) ou um sistema em bloco (SAN).

Na prática, quando um aplicativo dentro do container precisa gravar dados, ele não escreve no seu próprio sistema de arquivos volátil. Em vez disso, ele direciona a escrita para o volume persistente. Esse volume funciona como um disco rígido externo conectado ao container, por isso os dados permanecem seguros e acessíveis para futuras sessões ou por outros containers.

Essa abordagem é muito usada para qualquer aplicação "stateful", ou seja, que precisa manter seu estado entre as execuções. Alguns exemplos incluem bancos de dados como PostgreSQL e MySQL, aplicações com uploads de arquivos por usuários e sistemas que guardam logs para auditoria. Sem um storage adequado, essas aplicações simplesmente não funcionam corretamente em um ecossistema com containers.

Por que os containers são efêmeros?

A natureza efêmera dos containers não é uma falha, mas uma característica intencional do seu projeto. Eles foram concebidos para rodar aplicações "stateless" (sem estado), onde cada requisição é independente e não exige conhecimento sobre interações anteriores. Essa filosofia promove a imutabilidade, ou seja, um container nunca muda após sua criação e, se uma atualização for necessária, um novo container substitui o antigo.

Essa abordagem simplifica muito a escalabilidade e a resiliência. Se uma aplicação recebe um pico de tráfego, o orquestrador, como o Kubernetes, pode simplesmente criar várias cópias idênticas do container para distribuir a carga. Se um container falha, ele é descartado e substituído por um novo em poucos segundos, sem qualquer intervenção manual.

Contudo, o mundo real é cheio de aplicações "stateful" que precisam lembrar informações. Um carrinho de compras em um e-commerce, os dados em um banco de dados ou as configurações personalizadas por um usuário são exemplos. A natureza efêmera dos containers entra em conflito direto com essa necessidade, por isso o armazenamento persistente se torna um componente obrigatório para a maioria das arquiteturas modernas.

Como funciona o armazenamento persistente?

O armazenamento persistente para containers funciona através de um mecanismo chamado "volumes". Um volume é, essencialmente, um diretório que existe fora do sistema de arquivos do container, mas que é montado dentro dele. Para o aplicativo rodando no container, esse volume aparece como uma pasta local comum, mas na realidade, seus dados estão sendo gravados em um local seguro no servidor hospedeiro ou em um sistema de armazenamento na rede.

Existem alguns tipos de volumes. Os "bind mounts", por exemplo, mapeiam um diretório específico do sistema de arquivos do host para dentro do container. Embora simples, essa abordagem cria uma dependência forte com a estrutura de arquivos do servidor, o que dificulta a portabilidade da aplicação para outros ambientes.

Uma abordagem mais flexível e gerenciável usa volumes controlados pelo próprio motor do container, como o Docker. Esses volumes são criados e gerenciados independentemente dos containers, por isso podem ser facilmente anexados, desanexados e movidos. Em ambientes orquestrados como o Kubernetes, esse conceito evolui para os Persistent Volumes (PVs) e Persistent Volume Claims (PVCs), que automatizam a alocação de storage conforme a necessidade das aplicações.

Quais tipos de armazenamento são utilizados?

A escolha do tipo de armazenamento depende muito da carga de trabalho da aplicação. Três modelos principais se destacam em ambientes com containers. Cada um deles oferece um balanço diferente entre desempenho, capacidade para compartilhamento e custo.

O armazenamento em bloco (Block Storage), geralmente provido por uma rede SAN (Storage Area Network), oferece altíssimo desempenho e baixa latência. Ele funciona como um disco rígido virtual conectado diretamente a um único container, por isso é ideal para bancos de dados ou outras aplicações que exigem muitas operações de leitura e escrita por segundo (IOPS).

Já o armazenamento de arquivos (File Storage), como um servidor NAS (Network Attached Storage), permite que múltiplos containers acessem os mesmos dados simultaneamente. Isso é perfeito para sistemas de gerenciamento de conteúdo, ambientes de desenvolvimento compartilhados ou qualquer aplicação que precise de um sistema de arquivos compartilhado via rede, usando protocolos como NFS ou SMB.

O papel do Container Storage Interface (CSI)

Em ambientes complexos com dezenas de servidores e diferentes tipos de storage, gerenciar a conectividade manualmente seria impraticável. O Container Storage Interface (CSI) resolve essa questão. O CSI é um padrão industrial que define uma API universal para que orquestradores como o Kubernetes possam interagir com qualquer sistema de armazenamento compatível.

Com o CSI, o Kubernetes não precisa saber os detalhes sobre como provisionar um volume em um storage da NetApp, um array all-flash da Pure Storage ou um serviço na nuvem AWS. Ele apenas envia uma requisição padronizada para o driver CSI do fornecedor de armazenamento, e o driver se encarrega de criar, anexar, montar e, eventualmente, destruir o volume.

Essa abstração confere uma flexibilidade imensa à infraestrutura. As equipes de desenvolvimento podem solicitar armazenamento dinamicamente sem se preocupar com o hardware subjacente. Além disso, a empresa pode trocar de fornecedor de storage no futuro sem precisar reescrever suas aplicações, pois a interface de comunicação com o Kubernetes permanece a mesma.

Desafios comuns na gestão de volumes

Apesar das ferramentas de automação, gerenciar o armazenamento para containers em larga escala apresenta alguns desafios. O primeiro é o desempenho. Um storage lento na rede pode criar um gargalo para centenas de aplicações, mesmo que os servidores tenham processadores e memória de sobra. É fundamental monitorar a latência e o IOPS para garantir que as aplicações respondam rapidamente.

A segurança é outro ponto crítico. Os volumes podem conter dados sensíveis, como informações de clientes ou credenciais de acesso. Por isso, é necessário implementar políticas rigorosas para controle de acesso, garantindo que apenas os containers autorizados possam ler ou escrever em determinados volumes. A criptografia dos dados, tanto em trânsito quanto em repouso, também é uma prática recomendada.

Finalmente, a proteção dos dados exige uma estratégia sólida para backup e recuperação de desastres. Como os volumes existem fora dos containers, eles precisam ser incluídos nas rotinas de backup. Ferramentas especializadas para ambientes com Kubernetes podem automatizar a criação de snapshots consistentes dos volumes, o que simplifica a restauração em caso de falha ou ataque de ransomware.

Riscos ao ignorar o armazenamento adequado

Negligenciar uma estratégia de armazenamento persistente em um ambiente com containers expõe a empresa a vários riscos graves. O mais óbvio é a perda permanente de dados. Se uma aplicação crítica armazena suas informações no sistema de arquivos volátil, uma simples reinicialização do container ou uma falha no servidor pode apagar tudo, sem qualquer chance de recuperação.

A indisponibilidade de serviços é outra consequência direta. Uma aplicação que não consegue acessar seus dados simplesmente para de funcionar. Em um cluster, se um container é movido para outro nó, mas seu volume de armazenamento não está acessível a partir do novo local, a aplicação não iniciará, o que causa uma interrupção no serviço para os usuários finais.

Além disso, a falta de um armazenamento compartilhado e consistente pode levar à corrupção de dados. Imagine várias instâncias de uma aplicação tentando modificar o mesmo arquivo em locais diferentes. Isso gera inconsistências que podem comprometer a integridade da base de informações e exigir uma intervenção manual complexa para corrigir o problema.

Implementando uma infraestrutura resiliente

Construir uma infraestrutura de armazenamento para containers que seja ao mesmo tempo resiliente, performática e segura exige um planejamento cuidadoso. A escolha do hardware é o primeiro passo. Sistemas de armazenamento como storages NAS ou SAN de alta performance, com fontes e controladoras redundantes, garantem a disponibilidade física dos dados.

A automação via orquestração é o segundo pilar. Utilizar os recursos do Kubernetes, como Persistent Volumes e Storage Classes, permite que a infraestrutura se adapte dinamicamente às necessidades das aplicações. Isso reduz a carga operacional sobre a equipe de TI e acelera o ciclo de desenvolvimento.

No entanto, projetar e implementar essa arquitetura pode ser complexo. Por isso, contar com uma consultoria especializada simplifica a jornada. Nossa equipe possui ampla experiência na definição de soluções para armazenamento, desde a escolha do hardware ideal até a configuração de políticas de backup e segurança em ambientes com containers. Nossas soluções em infraestrutura e nosso suporte técnico são o caminho para garantir que sua empresa aproveite todos os benefícios dos containers, com a tranquilidade de ter um armazenamento robusto e confiável.