Visão geral dos Espaços de Armazenamento no Windows Server

Os Espaços de Armazenamento no Windows Server são uma tecnologia robusta de virtualização de armazenamento que permite gerenciar, proteger e dimensionar com eficiência sua infraestrutura de armazenamento. Ele permite agregar várias unidades físicas em um único pool de armazenamento lógico, do qual você pode criar discos virtuais conhecidos como Espaços de Armazenamento. Esses discos virtuais podem ser provisionados com várias opções de resiliência, fornecendo redundância, tolerância a falhas e flexibilidade para atender a diversos requisitos de armazenamento. É conceitualmente semelhante à matriz redundante de discos independentes (RAID)

Este artigo explica como os Espaços de Armazenamento permitem agregar várias unidades físicas em um único pool de armazenamento lógico, criar discos virtuais e escolher opções de resiliência para redundância e flexibilidade.

Noções básicas sobre espaços de armazenamento

Os Espaços de Armazenamento abstraem o hardware de armazenamento físico em pools de armazenamento lógico, simplificando o gerenciamento de armazenamento e permitindo que os administradores aloquem dinamicamente os recursos de armazenamento. Depois que um pool de armazenamento é criado, você pode esculpir discos virtuais (Espaços de Armazenamento) desse pool, cada um configurado com características específicas de resiliência e desempenho adaptadas aos seus requisitos de carga de trabalho.

A figura a seguir ilustra o fluxo de trabalho do Espaços de Armazenamento:

Os Espaços de Armazenamento dão suporte a três configurações de resiliência primárias: simples, espelho e paridade. Cada tipo oferece vantagens e compensações distintas em termos de desempenho, utilização de capacidade e tolerância a falhas.

Espaços simples

Espaços simples não fornecem resiliência ou redundância. Os dados são distribuídos em várias unidades, maximizando o desempenho e a utilização da capacidade de armazenamento. No entanto, como não há redundância, a falha de uma única unidade resulta em perda de dados. Espaços simples são adequados para dados temporários, discos arranhados ou cargas de trabalho em que a proteção de dados não é crítica.

Aqui estão algumas das principais características dos espaços simples:

• Os dados são divididos em várias unidades para alto desempenho.
• Utilização máxima da capacidade de armazenamento.
• Sem tolerância a falhas; uma única falha de disco resulta em perda de dados.
• Ideal para cargas de trabalho não críticas ou armazenamento temporário.

Espaços reflexivos

Os espaços espelho fornecem redundância ao duplicar os dados em duas ou três cópias, conhecidas como espelhamento bidirecional ou tridirecional. Essa configuração garante a disponibilidade dos dados e a proteção contra falhas de disco. Se uma unidade falhar, os dados permanecerão acessíveis a partir das cópias espelhadas em outras unidades. Os espaços espelho oferecem excelente desempenho de leitura e gravação, tornando-os adequados para cargas de trabalho sensíveis ao desempenho e armazenamento de dados críticos.

Aqui estão algumas das principais características dos espaços espelho:

• Os dados são duplicados em duas ou mais unidades para redundância.
• O espelhamento bidirecional tolera uma falha de disco; o espelhamento de três vias tolera duas falhas de disco simultâneas.
• Excelente desempenho de leitura e gravação.
• Maior sobrecarga de armazenamento devido à duplicação de dados (50% sobrecarga para espelhamento bidirecional, aproximadamente 66% sobrecarga para espelhamento de três vias).
• Ideal para cargas de trabalho críticas, bancos de dados e armazenamento de máquinas virtuais.

Espaços de paridade

Os espaços de paridade fornecem tolerância a falhas distribuindo dados de paridade entre várias unidades. Essas informações de paridade permitem que os Espaços de Armazenamento reconstruam dados se uma única unidade falhar (paridade única) ou duas unidades falharem (paridade dupla). Os espaços de paridade oferecem uma utilização de armazenamento mais eficiente em comparação com espaços espelho, mas têm menor desempenho de gravação devido à sobrecarga de calcular e gravar dados de paridade. Espaços de paridade são adequados para armazenamento de arquivamento, repositórios de backup e cargas de trabalho com operações de leitura predominantemente sequenciais.

Aqui estão algumas das principais características dos espaços de paridade:

• Os dados são compartimentados em várias unidades com informações de paridade para tolerância a falhas.
• As informações de paridade permitem a reconstrução de dados se uma unidade falhar.
• Utilização de armazenamento mais eficiente em comparação com espaços espelho.
• Menor desempenho de gravação devido a cálculos de paridade.
• Bom desempenho de leitura, especialmente para cargas de trabalho sequenciais.
• Ideal para armazenamento de arquivamento, backups e cargas de trabalho com requisitos de desempenho de gravação mais baixos.

Cache do Barramento de Armazenamento

O Cache do Barramento de Armazenamento é um recurso que aprimora o desempenho do Storage Spaces utilizando mídia de armazenamento rápida, como unidades NVMe ou SSD, para servir como camada de cache em dispositivos mais lentos, como HDDs. Ao alocar dados acessados com frequência em unidades de cache de alta velocidade, o Cache do Barramento de Armazenamento melhora significativamente o desempenho de leitura e gravação, reduz a latência e otimiza a eficiência geral do armazenamento.

O Cache do Barramento de Armazenamento fornece os seguintes benefícios:

• Acelera as operações de leitura e gravação ao armazenar em cache dados quentes em mídias de armazenamento mais rápidas.
• Reduz a latência e melhora a capacidade de resposta para cargas de trabalho com padrões de E/S mistos ou aleatórios.
• Otimiza o desempenho do armazenamento sem a necessidade de atualizações de hardware abrangentes.
• Integra-se perfeitamente com implantações de Espaços de Armazenamento existentes, simplificando a implementação e o gerenciamento.

Discos virtuais

Os discos virtuais nos Espaços de Armazenamento fornecem gerenciamento de armazenamento flexível e eficiente, abstraindo os recursos de armazenamento físico em unidades lógicas. Os administradores podem criar vários discos virtuais de um único pool de armazenamento, cada um configurado independentemente com configurações de resiliência específicas, capacidades de armazenamento e características de desempenho. Essa flexibilidade permite que as organizações adaptem as soluções de armazenamento precisamente aos requisitos de carga de trabalho, otimizando o desempenho e a utilização de recursos.

Além disso, os discos virtuais dão suporte ao provisionamento fino, permitindo que os administradores aloquem a capacidade de armazenamento dinamicamente à medida que os dados aumentam, em vez de pré-alocar toda a capacidade antecipadamente. Essa abordagem maximiza a eficiência de armazenamento e reduz o investimento inicial em hardware. Os discos virtuais também podem ser redimensionados dinamicamente, permitindo que os administradores expandam a capacidade de armazenamento perfeitamente sem tempo de inatividade, garantindo disponibilidade contínua e escalabilidade para cargas de trabalho críticas.

Diferenças entre espaços de armazenamento e espaços de armazenamento diretos

Embora espaços de armazenamento e espaços de armazenamento diretos compartilhem conceitos semelhantes, eles diferem significativamente em cenários de implantação, requisitos de hardware, escalabilidade e complexidade de gerenciamento. Os Espaços de Armazenamento normalmente são usados com servidores autônomos ou clusters conectados a compartimentos JBOD externos por meio de SAS, dando suporte ao hardware de commodities e fornecendo gerenciamento simples adequado para implantações de menor escala. Por outro lado, os Espaços de Armazenamento Diretos foram projetados para clusters hiperconvergentes ou desagregados, usando unidades de armazenamento internas interconectadas por meio de redes Ethernet de alta velocidade com hardware especializado, como adaptadores compatíveis com RDMA, tornando-o ideal para ambientes de alto desempenho e de grande escala.

Em termos de escalabilidade e desempenho, os Espaços de Armazenamento oferecem um desempenho confiável para cargas de trabalho de uso geral, mas podem ser limitados quanto à conectividade de armazenamento externo e à quantidade de unidades. Os Espaços de Armazenamento Diretos, no entanto, proporcionam escalabilidade, taxa de transferência e IOPS significativamente maiores utilizando o protocolo SMB3 e a rede RDMA, tornando-o adequado para cargas de trabalho exigentes, como virtualização, bancos de dados e aplicativos empresariais.

Ambas as tecnologias dão suporte a configurações de resiliência (simples, espelho, paridade), mas o Storage Spaces Direct fornece outros recursos de resiliência em todo o cluster, como substituição automática de disco e posicionamento inteligente de dados. Os Espaços de Armazenamento concentram-se principalmente na resiliência dentro de um único servidor ou compartimento externo. Além disso, ambos podem se beneficiar do Cache do Barramento de Armazenamento, o que melhora o desempenho armazenando em cache dados acessados com frequência em mídia de armazenamento mais rápida.

Para saber mais sobre espaços de armazenamento diretos, consulte a visão geral dos Espaços de Armazenamento Diretos.

Próxima etapa

Saiba como implantar espaços de armazenamento em um servidor autônomo.