O que medir antes de usar iSCSI

Índice:

• O que é o protocolo iSCSI?
• A importância da rede para o iSCSI
• Largura de banda: o primeiro pilar
• Latência: o gargalo silencioso
• IOPS e a relação com a rede
• A avaliação da infraestrutura física
• Rede dedicada ou compartilhada?
• Configurações que otimizam o desempenho
• Otimize seu ambiente com a consultoria certa

Muitas empresas buscam o iSCSI para criar uma SAN com baixo custo. Essa tecnologia usa a rede Ethernet para transportar dados em bloco. Assim uma infraestrutura mal dimensionada compromete todo o desempenho do armazenamento.

O que é o protocolo iSCSI?

O protocolo iSCSI transporta comandos SCSI por redes TCP/IP. Ele permite que servidores acessem dispositivos para armazenamento em bloco como se fossem discos locais. Essa abordagem transforma uma rede Ethernet comum em uma Storage Area Network sem a necessidade por hardware especializado como o Fibre Channel.

Na prática um servidor iniciador envia requisições para um storage alvo. O storage então apresenta um volume lógico chamado LUN ao servidor. O sistema operacional do servidor enxerga esse LUN como um disco rígido local pronto para ser formatado e utilizado por qualquer aplicação.

Essa flexibilidade torna o iSCSI popular em ambientes com virtualização. Vários hosts podem acessar o mesmo storage compartilhado. Porém todo esse tráfego compete com outros serviços na mesma rede. Por isso a avaliação prévia é fundamental para o sucesso da implementação.

A importância da rede para o iSCSI

O desempenho com iSCSI depende diretamente da saúde da sua rede. Diferente do compartilhamento por arquivos o iSCSI é muito sensível a latência e a perda com pacotes. Qualquer atraso na entrega dos pacotes impacta diretamente as aplicações que acessam o armazenamento.

Imagine um banco com dados ou uma máquina virtual. Essas aplicações executam milhares com operações para leitura e escrita por segundo. Se a rede introduzir um atraso em cada operação o sistema inteiro fica lento. Por isso a infraestrutura precisa ser rápida e confiável.

Muitos administradores subestimam esse requisito. Eles simplesmente ativam o serviço em um storage e o conectam à rede existente. O resultado frequentemente é um desempenho insatisfatório e a frustração com uma tecnologia que prometia muito.

Largura de banda: o primeiro pilar

A largura com banda disponível é a primeira métrica a ser analisada. Uma rede com 1GbE pode suportar algumas cargas leves com trabalho. No entanto para ambientes com virtualização ou com múltiplos servidores uma conexão com 10GbE é quase sempre o ponto partida.

Para medir a capacidade real da sua rede você pode usar ferramentas como o iperf. Esse software envia tráfego entre dois pontos e mostra a taxa efetiva para transferência. O ideal é executar o teste entre o servidor que será o iniciador e o storage que será o alvo.

Lembre-se que a largura com banda é compartilhada. Se a mesma rede também suporta o tráfego dos usuários backups e outras aplicações o iSCSI terá menos recursos disponíveis. A falta com banda gera filas e aumenta a latência.

Latência: o gargalo silencioso

A latência é talvez a métrica mais crítica para o iSCSI. Ela mede o tempo para um pacote ir e voltar na rede conhecido como Round Trip Time. Mesmo uma rede com muita largura na banda pode ter um desempenho ruim se a latência for alta.

Aplicações transacionais como bancos com dados e sistemas ERP são extremamente sensíveis a essa métrica. Uma latência acima com poucos milissegundos já pode degradar a experiência do usuário. Para verificar a latência um simples comando ping já fornece uma boa estimativa.

Vários fatores influenciam a latência. Switches com baixa qualidade cabos longos ou mal conectados e uma grande quantidade com saltos entre roteadores aumentam o tempo para resposta. Por isso a topologia da rede é tão importante quanto sua velocidade nominal.

IOPS e a relação com a rede

A capacidade em IOPS do seu sistema com armazenamento é outra peça do quebra-cabeça. Um conjunto com SSDs all-flash pode entregar centenas com milhares com operações por segundo. No entanto essa performance será limitada se a rede não conseguir transportar as requisições com a mesma velocidade.

Uma única conexão com 1GbE por exemplo raramente sustenta mais que alguns milhares com IOPS. Já uma porta com 10GbE pode chegar a mais com 100.000 IOPS dependendo do tamanho dos blocos. A rede deve ser dimensionada para suportar o pico com IOPS esperado pelas suas aplicações.

Portanto não adianta investir em um storage ultrarrápido se a sua infraestrutura com rede for o gargalo. A análise deve considerar o sistema como um todo. O elo mais fraco sempre vai ditar o desempenho final.

A avaliação da infraestrutura física

Sua análise deve ir além dos números. Verifique a qualidade dos componentes físicos da sua rede. Switches gerenciáveis com bom backplane e baixa latência são essenciais. Equipamentos domésticos ou para pequenos escritórios geralmente não são adequados para o tráfego iSCSI.

Os cabos também importam. Use cabos Cat6a ou superiores para redes com 10GbE para garantir uma comunicação estável. As placas com rede nos servidores e no storage também devem ser com boa qualidade e ter drivers atualizados.

Em nossa experiência muitos problemas com desempenho são resolvidos com a troca por um switch mais adequado ou com a correção na infraestrutura com cabos. Esses elementos são a base sobre a qual todo o tráfego iSCSI vai operar.

Rede dedicada ou compartilhada?

A melhor prática para iSCSI é usar uma rede fisicamente separada. Isso garante que o tráfego para armazenamento não sofra interferência e nem interfira com outros serviços. Duas ou mais portas com rede dedicadas no servidor e no storage criam um caminho exclusivo para os dados.

Se uma rede separada não for viável a segunda melhor opção é usar VLANs. Uma VLAN isola o tráfego iSCSI logicamente do restante da rede. Isso ajuda a organizar e a priorizar os pacotes para armazenamento mas ainda compartilha a mesma infraestrutura física.

Evite a todo custo rodar o tráfego iSCSI na mesma rede dos usuários sem qualquer tipo com separação. Essa configuração é uma receita para problemas com desempenho e instabilidade. A contenção por recursos será inevitável.

Configurações que otimizam o desempenho

Além da infraestrutura existem algumas configurações que podem melhorar o desempenho. A ativação dos Jumbo Frames é uma delas. Essa funcionalidade aumenta o tamanho máximo do pacote Ethernet para 9000 bytes em vez dos 1500 bytes padrão.

Com pacotes maiores a rede processa menos cabeçalhos e reduz a carga na CPU tanto do servidor quanto do storage. Porém todos os dispositivos no caminho do tráfego iSCSI precisam suportar e estar configurados para Jumbo Frames. Isso inclui as NICs e os switches.

Outra técnica importante é o MPIO ou Multi-Path I/O. Com o MPIO você pode usar múltiplas conexões com rede simultaneamente entre o servidor e o storage. Isso aumenta a largura com banda disponível e também cria redundância. Se uma conexão falhar o tráfego continua fluindo pela outra.

Otimize seu ambiente com a consultoria certa

Medir a rede antes com implementar o iSCSI não é um luxo é uma necessidade. Essa análise prévia evita dores com cabeça futuras e garante que seu investimento em armazenamento traga o retorno esperado. Ignorar essa etapa quase sempre resulta em um sistema lento e instável.

Identificar gargalos escolher os switches corretos e configurar a rede para máxima eficiência exige conhecimento técnico. Um erro na configuração dos Jumbo Frames ou na implementação do MPIO pode causar mais problemas do que soluções.

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