Hybrid NAS: entenda como funcionam esses storages

Índice:

• Como funciona um Hybrid NAS?
• A arquitetura interna dos storages híbridos
• Cache SSD vs. Tiering: qual a diferença?
• O papel do sistema operacional no gerenciamento dos dados
• Benefícios práticos da abordagem híbrida
• Quando um Hybrid NAS é a escolha ideal?
• Limitações e pontos de atenção
• Configuração e boas práticas para otimizar o desempenho
• O futuro do armazenamento híbrido no cenário de TI

Muitas empresas enfrentam um dilema comum ao planejar sua infraestrutura de armazenamento: como equilibrar a alta performance dos SSDs com a grande capacidade e o custo menor dos hard disks (HDDs)? A resposta para essa questão frequentemente está nos storages híbridos. Esses equipamentos combinam o melhor dos dois mundos em uma única solução gerenciada.

Um Hybrid NAS, ou Network Attached Storage híbrido, é um servidor de arquivos que utiliza tanto unidades de estado sólido (SSDs) quanto discos rígidos tradicionais. A ideia central é simples, mas muito eficaz. O sistema usa a velocidade dos SSDs para dados acessados com frequência, enquanto armazena grandes volumes de informações menos utilizadas nos HDDs, que são mais econômicos.

Como funciona um Hybrid NAS?

Um Hybrid NAS opera com um sistema inteligente que identifica e gerencia os dados com base na frequência de acesso. Ele usa os SSDs como uma camada de alta velocidade para acelerar as operações de leitura e escrita, enquanto os HDDs formam uma camada de alta capacidade para armazenamento em massa. Essa dinâmica é geralmente automatizada pelo sistema operacional do storage.

Na prática, quando um arquivo é solicitado, o sistema verifica se ele está na camada rápida (SSD). Se estiver, a entrega é quase instantânea. Caso contrário, o dado é lido do HDD e, se for acessado com frequência, o sistema pode promovê-lo para o SSD. Esse processo otimiza o desempenho geral sem exigir que todo o armazenamento seja baseado em flash, o que seria muito mais caro.

A arquitetura interna dos storages híbridos

A estrutura física de um Hybrid NAS é projetada para acomodar diferentes tipos de mídia. Geralmente, o chassi possui várias baias para HDDs de 3.5 polegadas, que oferecem terabytes de espaço a um custo baixo. O equipamento também inclui algumas baias para SSDs de 2.5 polegadas ou até mesmo slots M.2 NVMe internos para um desempenho ainda maior.

O componente central dessa arquitetura é a controladora, que junto com o processador e a memória RAM, executa o sistema operacional. É esse software que gerencia onde cada bloco de dados reside. Algumas soluções mais avançadas também contam com fontes de alimentação e controladoras redundantes para aumentar a disponibilidade do serviço.

Cache SSD vs. Tiering: qual a diferença?

Existem duas abordagens principais para usar SSDs em um ambiente híbrido: cache e tiering. No modelo de cache, os dados mais acessados são copiados dos HDDs para os SSDs. A versão original permanece nos discos rígidos, e o SSD atua como uma área de trabalho rápida. Existem caches de leitura, que aceleram o acesso, e caches de escrita, que recebem os dados rapidamente antes de movê-los para os HDDs.

O tiering, ou armazenamento em camadas, é um processo diferente. Em vez de copiar, o sistema move fisicamente os blocos de dados entre os tiers (camadas). Dados "quentes", ou seja, muito acessados, migram para o tier de SSDs. Dados "frios", raramente utilizados, são movidos para o tier de HDDs. Essa abordagem otimiza o espaço no SSD, pois ele armazena apenas os dados mais importantes do momento.

O papel do sistema operacional no gerenciamento dos dados

O verdadeiro segredo por trás da eficiência de um Hybrid NAS é o seu sistema operacional. Softwares como o QTS da QNAP ou o DSM da Synology possuem algoritmos sofisticados que monitoram os padrões de acesso a cada bloco de dados. Com base nessa análise, eles decidem quais dados devem ser promovidos para o cache SSD ou para o tier flash.

Esse gerenciamento é quase sempre transparente para o usuário e para o administrador de TI. Uma vez configurada, a política de cache ou tiering funciona de forma autônoma. Isso simplifica muito a administração, pois não é necessário mover arquivos manualmente para otimizar o desempenho. O sistema aprende e se adapta continuamente à carga de trabalho.

Benefícios práticos da abordagem híbrida

A principal vantagem de um Hybrid NAS é o custo-benefício. Ele entrega um desempenho significativamente superior ao de um sistema baseado apenas em HDDs, especialmente em cargas de trabalho com muitos acessos aleatórios, como virtualização ou bancos de dados pequenos. Ao mesmo tempo, seu custo total é muito inferior ao de uma solução All-Flash Array de capacidade similar.

Essa flexibilidade também é um grande atrativo. Um único equipamento pode servir a múltiplos propósitos. Por exemplo, ele pode hospedar máquinas virtuais que se beneficiam do SSD, ao mesmo tempo que funciona como um repositório de backup para grandes volumes de dados nos HDDs. Essa versatilidade o torna uma escolha muito popular para pequenas e médias empresas.

Quando um Hybrid NAS é a escolha ideal?

Um storage híbrido faz muito sentido em cenários onde a carga de trabalho é mista. Pequenas e médias empresas, por exemplo, frequentemente usam um único servidor para compartilhamento de arquivos, backup e algumas máquinas virtuais. Nessas situações, o Hybrid NAS acelera as aplicações críticas sem estourar o orçamento.

Criadores de conteúdo e agências de publicidade também se beneficiam bastante. Eles podem armazenar gigabytes de vídeos e fotos nos HDDs, enquanto usam o cache SSD para acelerar a edição dos projetos ativos. Da mesma forma, ambientes de desenvolvimento de software podem usar a camada flash para compilações rápidas e os discos para arquivar código-fonte antigo.

Limitações e pontos de atenção

Apesar das vantagens, um Hybrid NAS não é uma solução universal. Seu desempenho, embora bom, nunca será tão consistente quanto o de um sistema All-Flash. Se uma aplicação exigir acesso rápido a um dado "frio" que está nos HDDs, haverá um pico de latência. Para cargas de trabalho que exigem latência ultrabaixa e constante, um AFA ainda é a melhor opção.

Outro ponto importante é o desgaste dos SSDs. As unidades usadas para cache sofrem um número muito elevado de ciclos de escrita. Por isso, é fundamental usar SSDs de classe empresarial, que possuem maior durabilidade (TBW/DWPD) e tecnologias de proteção contra perda de energia. Usar SSDs de consumo em um cache de escrita, por exemplo, é uma receita para a perda de dados.

Configuração e boas práticas para otimizar o desempenho

Para extrair o máximo de um Hybrid NAS, algumas práticas são recomendadas. Primeiro, dimensione corretamente o cache ou o tier de SSD. Uma regra geral comum sugere que a camada flash deve ter entre 10% e 20% da capacidade total, mas isso varia muito com a carga de trabalho. Monitorar a taxa de acerto do cache (cache hit rate) ajuda a ajustar esse tamanho.

Além disso, é importante separar as cargas de trabalho. Se possível, use volumes ou LUNs distintos para aplicações com diferentes perfis de acesso. Por fim, mantenha o firmware do storage e dos discos sempre atualizado. Os fabricantes frequentemente liberam melhorias nos algoritmos de cache e tiering que podem aprimorar bastante a eficiência do sistema.

O futuro do armazenamento híbrido no cenário de TI

Com a queda contínua nos preços dos SSDs, alguns podem questionar a relevância dos sistemas híbridos. No entanto, a demanda por capacidade de armazenamento cresce de forma exponencial. Mesmo com SSDs mais baratos, armazenar petabytes de dados em flash ainda é inviável para muitas organizações. Os HDDs continuam a oferecer um custo por terabyte imbatível para dados de arquivo.

Por essa razão, o modelo híbrido provavelmente continuará a ser uma peça importante na infraestrutura de TI por muitos anos. Ele representa um equilíbrio pragmático entre custo, capacidade e desempenho. Para inúmeras aplicações que não exigem a performance extrema de um All-Flash, o Hybrid NAS é a resposta inteligente e econômica.