Armazenamento

O que significa armazenamento de dados em rede?

O armazenamento de dados em rede (NAS) é uma arquitetura de armazenamento no nível do arquivo em que um ou mais servidores com discos dedicados armazenam dados e os compartilham com vários clientes conectados a uma rede. O NAS é uma das três principais arquiteturas de armazenamento, juntamente com redes de área de armazenamento (SAN) e armazenamento de conexão direta (DAS), além de ser o único de rede inerente e totalmente responsivo para todo o armazenamento de uma rede.

Compare o NAS a volumes de armazenamento mais conhecidos, como o disco rígido do seu computador, uma unidade externa, um CD ou um pendrive USB. Com a arquitetura do NAS, você armazena e compartilha dados baseados em arquivos, assim como em qualquer volume de armazenamento. Seu disco rígido, unidade externa, CD ou pendrive podem ser conectados a apenas um dispositivo por vez. Já o NAS é conectado à rede para oferecer suporte a vários dispositivos simultaneamente.

As unidades NAS foram criadas para veicular dados como se fossem arquivos. Embora, tecnicamente, eles possam concluir várias tarefas gerais de servidor também, as unidades NAS executam um software que protege os dados e lida com permissões. É por isso que as unidades NAS não precisam de um sistema operacional cheio de recursos. A maioria das unidades NAS contêm um sistema operacional leve e incorporado que é ajustado para armazenamento e apresentação de dados.

Para apresentar esses arquivos, uma unidade NAS usa protocolos padrão baseados em arquivos, como Sistema de Arquivos de Rede (NFS), Bloco de Mensagens do Servidor (SMB), sistema de arquivos comuns de Internet (CIFS) e/ou Apple Filing Protocol (AFP), que são os protocolos usados na comunicação com o Linux®, dispositivos UNIX, Microsoft Windows e Apple, respectivamente.

Os principais benefícios do NAS são:

  • Capacidade de escalabilidade horizontal: a adição de mais capacidade de armazenamento ao NAS é tão fácil quanto adicionar mais discos rígidos. Não é necessário fazer upgrade ou substituir os servidores atuais, e o novo armazenamento pode ser disponibilizado sem o desligamento da rede.
  • Desempenho: como o NAS é dedicado a veicular arquivos, ele remove essa responsabilidade de outros dispositivos em rede. Além disso, ele é ajustado a casos de uso específicos (como em big data ou armazenamento multimídia), e por isso, os clientes podem esperar um desempenho melhor.
  • Fácil instalação: muitas vezes, as arquiteturas NAS são fornecidas com scripts simplificados ou, até mesmo, como dispositivos pré-instalados com um sistema operacional otimizado, o que reduz significativamente o tempo gasto na configuração e no gerenciamento do sistema.
  • Acessibilidade: cada dispositivo em rede tem acesso ao NAS.
  • Tolerância a falhas: o NAS pode ser formatado para oferecer suporte a discos replicados, um array redundante de discos independentes ou código de correção de erros para garantir a integridade dos dados.

Como funciona o armazenamento de dados em rede?

Para resumir, o NAS é uma abordagem que aumenta a acessibilidade aos dados armazenados entre dispositivos na rede. Com a instalação de um software especializado em hardware dedicado, as empresas podem aproveitar um único ponto de acesso compartilhado com segurança, gerenciamento e recursos de tolerância a falhas integrados. O NAS se comunica com outros dispositivos por meio de protocolos baseados em arquivos, que é um dos formatos mais fáceis de navegar (em comparação com armazenamento em bloco ou objeto).

Hardware

O hardware NAS pode ser conhecido como caixa NAS, unidade NAS, servidor NAS ou cabeçote NAS (dependendo a quem você perguntar). O servidor é configurado essencialmente com discos ou unidades de armazenamento, processadores e memória de acesso aleatório (RAM), assim como qualquer outro servidor. Uma unidade NAS pode ser configurada com mais RAM, e os tipos de unidade e capacidade podem ser configurados de forma similar para atender às necessidades de uma utilização específica. Mas as principais diferenças entre o NAS e o armazenamento de servidor de uso geral estão associadas ao software.

Software

Uma caixa NAS inclui software implantado em um sistema operacional em sua forma mais simples, normalmente incorporado ao hardware. Compare-o com um servidor de uso geral que usa um sistema operacional completo, enviando e recebendo centenas ou milhares de solicitações pequenas e únicas a cada segundo. Por outro lado, um sistema operacional NAS é responsável por apenas duas tarefas: armazenamento de dados e compartilhamento de arquivos.

Protocolos

Uma caixa NAS é formatada com protocolos de transferência de dados, que são maneiras padrão de enviar dados entre dispositivos. Esses protocolos podem ser acessados por clientes por meio de um switch de rede, que é um servidor central que se conecta a tudo e roteia as solicitações. Os protocolos de transferência de dados basicamente permitem que você acesse arquivos de outros computadores como se fossem seus.

As redes podem executar vários protocolos de transferência de dados, mas dois deles são fundamentais para a maioria das redes: o protocolo de Internet (IP) e o protocolo de controle de transmissão (TCP). O TCP combina dados em pacotes antes que eles sejam enviados por um IP. Pense nos pacotes de TCP como arquivos zip compactados e no IP como endereços de e-mail. Se os seus avós não usam mídias sociais e você não tem acesso à cloud, é possível enviar fotos das suas férias para eles por e-mail. Em vez de enviar uma por uma, você pode compactá-las em arquivos zip e enviá-los de uma vez só. Da mesma maneira, o TCP combina arquivos em pacotes antes de enviá-los em uma rede por IPs.

Os arquivos transferidos pelos protocolos podem ser formatados como:

  • Sistemas de arquivos de rede (NFS): este protocolo é usado regularmente em sistemas Linux e UNIX. Como um protocolo independente de fornecedor, o NFS funciona em qualquer hardware, sistema operacional ou arquitetura de rede.
  • Bloco de mensagens do servidor (SMB): a maioria dos sistemas que usam SMB executam Microsoft Windows, em que são conhecidas como "Microsoft Windows Network". O SMB foi desenvolvido pelo protocolo comum de compartilhamento de arquivos da Internet (CIFS). Por isso, ele também é conhecido como protocolo CIFS/SMB.
  • Apple Filing Protocol (AFP): um protocolo proprietário para dispositivos da Apple que executam o macOS.

Breve história do armazenamento em rede

Na década de 80, Brian Randell, cientista da computação britânico, desenvolveu um software que conectava vários sistemas UNIX de forma que eles se tornassem funcionalmente indistinguíveis entre eles. Esse software, que foi conhecido informalmente como Newcastle Connection, levou ao desenvolvimento de protocolos de transferência de dados (como NFS), que as empresas começaram a usar para armazenar dados em locais centrais.

À medida que a rede evoluiu, mais protocolos possibilitaram o consumo e o compartilhamento de arquivos pelos clientes. Logo depois, soluções foram desenvolvidas para lidar com situações de armazenamento específicas, o que ajudou no desenvolvimento do NAS. Atualmente, a tecnologia subjacente ainda está evoluindo. Antes como domínio de discos rotatórios magnéticos, agora o NAS incorpora unidades de estado sólido mais rápidas e até mesmo a memória não volátil dessas unidades para acelerar o desempenho de dados acessados com frequência. Os processadores de vários núcleos estão cada vez mais rápidos, e a RAM mais acessível oferece ao NAS maior desempenho e escalabilidade.

O software NAS se tornou rapidamente a solução de armazenamento de padrão corporativo, e as startups começaram a otimizar maneiras de armazenar, organizar e acessar dados em rede. Uma dessas startups usava, especificamente, a clusterização de arquivos de NAS para tarefas de alta capacidade, como backup e arquivamento, além de tarefas de alto desempenho de análise e virtualização. Por fim, essa startup se transformou no Red Hat® Gluster Storage.


O NAS é uma cloud?

Não. O NAS por si só não é uma cloud. As clouds são pools de recursos virtuais (como armazenamento) orquestrados por software de gerenciamento e automação para que usuários possam acessá-los sob demanda, por meio de portais de autosserviço com escalabilidade automática e alocação dinâmica de recursos. Se o NAS fosse uma cloud, precisaria ser virtualizado em pools de recursos. Além disso, esses pools seriam orquestrados por softwares de gerenciamento e automação para que ele fosse considerado como cloud computing.

O conceito de NAS fica entre o armazenamento local e o armazenamento em cloud. O NAS tem alguns recursos de armazenamento local (conexões ligadas por hardware no local) e outros de armazenamento em cloud (acesso em rede por autosserviço). No entanto, ele não inclui o software de gerenciamento e automação necessários para ter escalabilidade rápida e fornecer serviços medidos. O NAS não é uma cloud, mas pode exercer uma função essencial na cloud computing.


O armazenamento em rede comparado com outros tipos de armazenamento

Redes de área de armazenamento

Uma rede de área de armazenamento fornece o que é conhecido como armazenamento em bloco. O armazenamento em bloco divide os volumes de armazenamento, como discos rígidos, nós de armazenamento virtualizado ou pools de recursos de armazenamento baseados em cloud, em volumes menores conhecidos como blocos e cada um deles pode ser formatado com protocolos diferentes. Por exemplo, um bloco pode ser formatado para NFS, outro para AFP e um terceiro para SMB. Isso oferece maior flexibilidade aos usuários, mas também significa que eles precisam navegar por tudo manualmente, já que esse tipo de armazenamento reúne dados por meio de classificações arbitrárias.

Armazenamento de conexão direta

O armazenamento de conexão direta é diretamente vinculado a um único computador. Ele não é conectado em rede e, por isso, não pode ser acessado facilmente por outros dispositivos. O DAS foi o precursor do NAS, e cada dispositivo DAS precisa ser gerenciado separadamente (comparado ao NAS, que gerencia tudo). O exemplo mais comum de DAS é um disco rígido de computador. Para outro computador acessar arquivos nessa unidade, ele precisa ser removido fisicamente do computador original e conectado ao novo. Outra opção é um usuário configurar algum tipo de comunicação entre os dois dispositivos.

Armazenamento definido por software

O armazenamento definido por software (SDS) é um software de gerenciamento de armazenamento que opera independentemente do hardware subjacente. Isso significa que é possível instalar o SDS em uma caixa NAS, o que permite que o hardware seja personalizado de acordo com cargas de trabalho específicas. Depois que o SDS for instalado, o hardware de armazenamento poderá ser agrupado em cluster. Dessa forma, vários servidores podem operar como um único sistema com uma única finalidade. Por exemplo, um cluster de servidor pode ser configurado para reter diretórios de usuários e pastas de NFS/CIFS, enquanto outro é configurado para armazenamento em blocos para reter fotos e multimídia. Algumas soluções de NAS/SDS podem até consolidar e fornecer mais de um petabyte de dados em 30 minutos ou menos.

Tudo o que você precisa para estabelecer uma rede de armazenamento

Uma plataforma de armazenamento de arquivos definida por software para lidar com tarefas de alta capacidade, como backup e arquivamento, além de tarefas de alto desempenho de análise e virtualização. Ela funciona muito bem com containers e transmissão de mídia.

Uma plataforma de armazenamento de objetos definida por software que também fornece interfaces para armazenamento em bloco e de arquivos. Ela oferece suporte para infraestrutura de cloud, repositórios de mídia, sistemas de restauração e backup e data lakes. Ela funciona melhor com o Red Hat OpenStack® Platform.

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