O que é uma rede de Storage Area Network (SAN) e como ela funciona?

Os volumes de dados continuam crescendo a taxas astronômicas. As empresas precisam fornecer aos usuários acesso rápido e simples a informações vitais. Tradicionalmente, os usuários precisavam passar por um servidor para acessar seus dados. Fornecer acesso direto por meio de uma rede de área de armazenamento (SAN , Storage Area Network) aumenta o desempenho, simplifica o gerenciamento e aumenta a confiabilidade.

Opções de armazenamento legadas

A quantidade de dados gerados hoje em dia é impressionante. O armazenamento de dados tem aumentado progressivamente em todo o mundo, de 64,2 zettabytes em 2020 para 147 zettabytes em 2024. O mundo está no ritmo para atingir 181 zettabytes até 2025.

As empresas estão repletas de informações. À medida que os volumes de dados aumentam, a maneira como eles armazenam e fornecem acesso aos usuários mudou.

Os sistemas legados contavam com armazenamento de conexão direta (armazenamento de conexão direta) para fornecer informações. Um servidor gerenciou interações com os sistemas de armazenamento de dados conectados a ele. Os gargalos surgiram porque a velocidade na qual as informações eram movidas de um sistema para outro era limitada pela conexão física entre os dois.

O armazenamento baseado em rede ofereceu uma opção melhor. Essa abordagem agrupou dados e permitiu que mais de um computador os utilizasse em uma rede, melhorando o compartilhamento e a colaboração de dados.

Dois tipos de armazenamento em rede surgiram. O armazenamento conectado à rede (NAS ) coleta dados em um único dispositivo composto por contêineres de armazenamento redundantes ou um array redundante de discos independentes (RAID ).

Essa técnica é fácil de configurar. Os usuários normalmente acessam os dados por uma rede IP. No entanto, esse design não expande bem porque é limitado pela capacidade de processamento do dispositivo.

O que é uma rede de área de armazenamento?

Uma rede de área de armazenamento (SAN ) é uma rede dedicada de dispositivos de armazenamento que fornece um pool de servidores de armazenamento compartilhados que vários computadores e servidores podem acessar. O armazenamento de dados em uma arquitetura de armazenamento compartilhado centralizado, como uma SAN, permite que as organizações gerenciem o armazenamento de um local coletivo e apliquem políticas uniformes para segurança, proteção de dados e recuperação de desastres. As SANs conectam vários dispositivos para oferecer mais espaço de armazenamento e velocidades mais rápidas do que um NAS . Eles funcionam bem com grandes conjuntos de dados, muitos usuários e cargas de trabalho complexas. Outra vantagem é que uma SAN elimina pontos únicos de falha. Como resultado, eles melhoram a confiabilidade e a disponibilidade do sistema.

Três componentes em uma SAN

Uma SAN inclui três equipamentos que trabalham juntos para fornecer dados aos usuários: 

Placa de interface de rede (NIC, Network Interface Card)

Uma placa de interface de rede (NIC, Network Interface Card) é uma placa de circuito especializada que conecta sistemas de armazenamento a uma rede, com fio (Ethernet) ou sem fio (Wi-Fi). Esse componente de hardware garante a comunicação entre os dispositivos de armazenamento e o restante da rede, facilitando a entrega de dados aos usuários.

Dispositivos de armazenamento

Dependendo dos requisitos do aplicativo ou das necessidades da empresa, vários dispositivos de armazenamento são implantados em uma SAN . Esses dispositivos armazenam as informações e podem incluir unidades de disco rígido (HDDs, Hard-Disk Drives), unidades de estado sólido (SSDs, Solid-State Drives), armazenamento flash e opções de armazenamento híbrido. A escolha da tecnologia de armazenamento afeta a velocidade, a capacidade e a eficiência da SAN .

Switches SAN

Os switches SAN desempenham um papel essencial na conexão de servidores a dispositivos de armazenamento e no gerenciamento do fluxo de dados na rede. Esse hardware pode incluir hubs, switches, gateways, diretores e roteadores. Eles trabalham em conjunto com o software de gerenciamento SAN, que monitora e otimiza o desempenho de toda a rede de armazenamento.

Como funciona um SAN?

Os componentes da SAN incluem cabeamento, adaptadores de barramento host e switches SAN conectados a matrizes e servidores de armazenamento. As SANs usam armazenamento baseado em bloco e arquitetura de alta velocidade para conectar servidores a unidades de disco lógicas (LUNs,logical Disk Units), uma variedade de armazenamento em bloco de um pool de armazenamento compartilhado, e aparecem ao servidor como um disco lógico. 

Uma SAN compreende três camadas distintas: host, malha e armazenamento.

Camada de host

A camada de host é composta pelos servidores conectados à SAN , que executam cargas de trabalho corporativas que exigem acesso ao armazenamento (por exemplo, bancos de dados). 

Os hosts SAN usam adaptadores de barramento de host (HBAs, Host Bus Adapters), adaptadores de rede separados dedicados ao acesso SAN, para fazer interface com o sistema operacional de um servidor. Isso permite que uma carga de trabalho comunique comandos de armazenamento e dados para a SAN e seus recursos de armazenamento usando o sistema operacional.

Camada de malha

A camada de malha é composta pelos dispositivos de rede e cabeamento que compõem a malha de rede que interconecta hosts SAN e armazenamento. Os dispositivos de rede SAN podem incluir switches SAN, gateways, roteadores e pontes de protocolo.

A camada de malha oferece maior redundância em uma rede regular ao fornecer vários caminhos alternativos de hosts para armazenamento em toda a malha. Isso significa que, se houver uma interrupção em um caminho, a SAN pode usar um caminho alternativo para comunicação.

Camada de armazenamento

A camada de armazenamento compreende vários dispositivos de armazenamento, que normalmente são HDDs, mas podem incluir SSDs, CDs, DVDs e unidades de fita. Os dispositivos de armazenamento em uma SAN podem ser organizados em grupos RAID para aumentar a capacidade de armazenamento e melhorar a confiabilidade.

Protocolos SAN

Um protocolo de rede de área de armazenamento determina como os dispositivos e switches se comunicam entre si. Uma SAN pode usar um ou muitos protocolos porque roteadores e switches multiprotocolos movem informações de um lugar para outro de maneiras diferentes. As tecnologias SAN suportam vários protocolos que permitem a comunicação das camadas, aplicativos e sistemas operacionais. O protocolo mais comum usado é o Fibre Channel Protocol (FCP), que é baseado na tecnologia Fibre Channel (FC). A interface do Internet Small Computing System (iSCSI ), uma alternativa mais barata para o FC , é comumente usada por pequenas e médias empresas. Vamos analisar mais detalhadamente os diferentes tipos de conexões SAN.

Internet Small Computer System Interface (iSCSI)

A Internet Small Computer System Interface (iSCSI) é um padrão baseado em IP que vincula dispositivos de armazenamento de dados em uma rede. A familiaridade é uma atração. As empresas usam os mesmos protocolos de rede para armazenamento, gerenciamento de armazenamento e redes de dados, o que simplifica o gerenciamento do sistema.

Protocolo de Fibre Channel (FCP, Fibre Channel Protocol)

O protocolo de canal de fibra (FCP, Fibre Channel Protocol) é uma tecnologia de rede de velocidade de gigabit usada principalmente para rede de armazenamento. O protocolo foi desenvolvido para supercomputadores, mas se tornou um padrão comum em datacenters corporativos.

Fibre Channel sobre Ethernet (FCoE)

O Fibre Channel over Ethernet (FCoE) é um protocolo para rotear pacotes FC por redes Ethernet. Essa abordagem simplifica o gerenciamento porque a LAN e a SAN corporativas compartilham uma infraestrutura de rede comum.

Fibre Channel sobre IP (FCIP)

O Fibre Channel over IP (FCIP) é uma abordagem de encapsulamento. Aqui, as informações de armazenamento do Fibre Channel estão incluídas no protocolo de rede TCP/IP. Muitas organizações têm uma infraestrutura de IP existente, então elas acham que podem vincular SANs geograficamente dispersas a um custo relativamente baixo e atraente.

Benefícios da implantação de uma SAN

As SANs são bastante populares. As vendas mundiais chegaram a US$ 19,4 bilhões em 2022 e devem aumentar para US$ 52,3 bilhões em 2032, apresentando uma CAGR de 10,7% durante esse período. A popularidade deriva dos inúmeros benefícios da SAN.

Administração mais simples

Uma SAN centraliza os dispositivos de armazenamento. O cluster de recursos do sistema torna mais fácil e mais barato administrar os custos de infraestrutura, reduzindo o custo total de propriedade de uma empresa.

Disponibilidade aprimorada de aplicativos

O armazenamento existe independentemente de aplicativos e servidores. Como ele é acessível por vários caminhos, a confiabilidade aumenta e a disponibilidade melhora.

Melhor desempenho de aplicativos

As SANs transferem o processamento de armazenamento dos servidores para redes de alta velocidade separadas. Consequentemente, a recuperação de informações ocorre mais rapidamente.

Escalabilidade aprimorada

As SANs simplificam para as empresas aumentar o armazenamento conforme necessário. Como resultado, eles expandem com mais facilidade conforme a empresa cresce.

Casos de uso para SAN

Os dados impulsionam a tomada de decisões corporativas. As empresas dependem de SANs para fornecer dados a funcionários, parceiros e clientes. Essa abordagem também permite proteger as informações e garantir que elas estejam disponíveis quando necessário. A tecnologia é compatível com todos os aplicativos. Algumas comuns incluem:

Consolidação e acesso aos dados

Historicamente, as empresas gerenciavam dados de maneira dispersa. As informações foram armazenadas em aplicativos autônomos. Essa abordagem levou a uma grande quantidade de duplicação e desperdício. Uma SAN coleta informações em um único local, o que aumenta a eficiência e a probabilidade de que os usuários possam acessar as informações necessárias.

Transferência e proteção remota de dados do local

As empresas precisam proteger informações confidenciais. As SANs permitem criar uma cópia remota de seus dados, que estará disponível se surgirem problemas com o sistema central.

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As SANs são uma parte importante da infraestrutura tecnológica de uma empresa porque fornecem acesso rápido às informações necessárias. Grandes empresas dependem de SANs para fornecer informações aos usuários. Cada vez mais, pequenas e médias empresas estão implantando esses dispositivos para armazenar seus dados corporativos.

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