All Flash Array - O que é Armazenamento AFA ou All Flash Storage?

All Flash Array são storages que utilizam memórias flash (SSD) ao invés de hard disks para armazenar dados. Também conhecidos como sistemas AFA ou storages all flash, esses equipamentos entregam performance para infraestruturas de armazenamento SAN ou compartilhar dados em redes locais (NAS).

AFA ou All Flash Array, um storage SSD

Um AFA (All-Flash Array) mantém toda sua matriz de armazenamento baseada em memórias flash, substituindo os hard disks (HDDs), que há muito tempo estão associados aos sistemas de armazenamento em rede.

Como soluções totalmente flash ainda custam muito caro, alguns fabricantes de storages também entregam soluções híbridas, que são compostas de unidades de discos tradicionais e memórias flash no mesmo chassi, também conhecidos como hybrid storages.

Essa substituição de parte dos discos rígidos por memórias SSD modernizou sistemas com arranjos baseados em disco e trouxe mais performance para as aplicações numa fração do custo que sistemas all flash.

Qual a diferença entre um sistema totalmente flash e um storage baseado em disco?

A memória flash não possui partes móveis como os hard disks, por isso está menos propensa a falhas.

Além disso, esse tipo de memória não volátil pode ser apagada e reprogramada, sendo composta por unidades de armazenamento conhecidas como blocos.

Um All Flash Array armazena e transfere dados de/para unidades SSD muito mais rapidamente do que os antigos hard disks internos eletromecânicos.

Quais são as vantagens de implementar um All Flash Array?

A principal vantagem de implementar um All Flash em relação a um sistema de armazenamento baseado em disco é o maior desempenho conseguido e a menor latência do sistema quando um aplicativo faz consulta aos dados.

Além disso, as memórias flash de um AFA são apresentados na forma de SSDs, similares a um circuito integrado e que não possuem partes mecânicas, por isso menos sujeitas à falha.

Assim como storages baseados em discos, uma solução totalmente flash pode integrar rede de armazenamento SAN (storage area network) ou ser um sistema de armazenamento conectado à rede (NAS).

All Flash Array, uma matriz de armazenamento segura e de alta performance

A principal característica de um All Flash Array é a performance e a segurança proporcionada pela inclusão de memórias ao sistema de armazenamento.

Além disso, esses equipamentos integram serviços nativos (software) que permitem aos usuários executar o gerenciamento e a proteção de dados diretamente no hardware da matriz.

Apenas inserir módulos de armazenamento flash num servidor x86 é mais barato do que comprar um sistema totalmente flash já pronto, porém também exige a compra e instalação de software de terceiros para fornecer os serviços necessários para a infraestrutura de rede.

Diferentemente de apenas instalar um ou mais flashs num servidor x86 padrão, fabricantes como Qnap e Synology entregam sistemas próprios para esse fim, ou seja, projetados desde o início para suportar apenas módulos flash.

Com uma ampla variedade de recursos de armazenamento definidos por software para gerenciar dados na matriz de armazenamento, um sistema AFA é mais seguro, veloz e confiável que seus antecessores baseados em HDD.

Clones, Snapshots e deduplicação

Fabricantes de sistemas all flash como a Infortrend integra algoritmos para serviços baseados em arranjos SSD para melhor gerenciamento de dados, incluindo cópias clones, compactação e deduplicação de dados.

Além disso, recursos como snapshot, replicação de dados em tempo real e thin provisioning também são recursos que integram sistemas flash de armazenamento corporativos.

Quais são os tipos de SSD indicados para compor um AFA?

O módulo flash sempre é mais caro que um HDD tradicional, porém o surgimento das memórias flash MLC (Multi-Level Cell), das memórias TLC NAND (triple level Cell) e do flash 3D NAND tem reduzido gradativamente os custos para montagem de um sistema totalmente flash.

O módulo flash MLC é mais lento e menos durável que os módulos flash SLC (Single Level Cell), porém custa mais barato. Assim, empresas fornecedoras de soluções corporativas desenvolveram softwares que melhoram o nível de desgaste dos arranjos MLC, tornando-os aceitáveis para suportar aplicativos corporativos.

Apesar disso, os módulos SLC continuam sendo a melhor opção para aplicativos exigentes em IOPS. O flash TLC é ainda mais barato do que as memórias MLC, porém nem sempre o menor investimento inicial compensa a falta de desempenho e o downtime ocasionado pela baixa durabilidade dessas memórias.

Como comprar um All Flash Storage?

A decisão de comprar um All Flash storage envolve mais do que simples comparações entre equipamentos e fornecedores.

Um storage AFA que fornece desempenho superior para alguns aplicativos pode não fornecer benefícios equivalentes a outras aplicações.

Um sistema totalmente flash sempre produzirá variações menores de performance do que qualquer disk array nas latências máxima, mínima e média. Isso torna o all flash uma boa opção para a maioria dos aplicativos de leitura intensiva.

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Apesar de pagar um preço inicial mais alto pelo sistema, comprar um AFA significa ter custos decrescentes de armazenamento com o tempo.

Essa redução está associada à maior utilização da CPU do flash storage, minimizando os investimentos em novos servidores de aplicativos.

O tamanho físico de um All Flash Array também é menor que um storage corporativo, reduzindo a necessidade de racks dentro de um datacenter.

Ter menos racks também reduz o calor gerado e o gasto com energia para resfriamento dentro das infraestruturas de TI.

Quais são os problemas dos sistemas All Flash?

A principal desvantagem de um sistema all flash é a amplificação do volume de gravação, relacionada à forma como um SSD reescreverá os dados para apagar um único bloco.

Cargas de trabalho pesadas que exigem muita gravação precisam de um algoritmo especial para coletar todas as gravações e endereçar essa gravação para o mesmo bloco do SSD, garantindo assim que o software sempre fará várias alterações no mesmo bloco.

O “lixo residual” de dados (blocos com resíduos de informação) já é um problema conhecido dos usuários de SSDs domésticos.

Como uma célula flash suporta apenas um número limitado de gravações e manter áreas de armazenamento disponíveis é um exercício de escrita, usar algoritmos que equilibram o nivelamento do desgaste e aumentam a resistência dos módulos flash acaba sendo necessário.

A maioria dos fornecedores projeta sistemas totalmente flash com recursos para minimizar o impacto da “coleta de lixo” e do nivelamento de desgaste, embora aplicações exigentes em gravação precisam ser testadas para determinar a melhor configuração de cada fabricante.

Armazenamento híbrido ou um All Flash Storage?

Os primeiros sistemas híbridos de armazenamento surgiram como uma alternativa aos sistemas baseados em HDDs, criando uma pequena camada flash (tiering) para acelerar alguns aplicativos críticos.

Os sistemas de armazenamento baseados em HDDs oferecem um desempenho previsível à custos por Terabyte bastante reduzidos, apesar de consumir mais energia e serem mais lentos que as soluções flash, resultando assim num maior custo por IOPS.

Esse menor custo por atividade de I/O levou à especulações sobre a possibilidade das unidades de armazenamento totalmente flash substituírem os sistemas de armazenamento híbridos, porém manter e implementar infraestruturas de TI baseadas em armazenamento híbrido continua sendo uma ótima alternativa para datacenters com orçamentos reduzidos.

All Flash Storages não custam barato

Além dos menores custos por IOPS, os All Flash Storages também possuem vantagens relacionadas a performance e ao menor consumo de energia, porém seu preço de aquisição e o custo por terabyte é inicialmente maior.

Um conjunto de flash híbrido permite que as empresas encontrem um equilíbrio entre obter um desempenho equilibrado a preços menores.

Fabricantes como a Qnap entregam soluções de matriz híbrida que suportam unidades de disco de alta capacidade, entregam bom desempenho em IOPS e oferecem maior capacidade de armazenamento que storages AFA.

O futuro dos All Flash Array

A redução contínua nos preços dos diversos tipos de flash, o crescimento explosivo dos dados e serviços cada vez mais exigentes em performance reservam um futuro promissor para muitas empresas dos sistemas arrays all-flash.

Dell, Fujitsu, Infortrend, HPE, Huawei, NetApp, Qnap e Synology tem melhorado continuamente seus produtos, entregando soluções maduras e com preços cada vez mais competitivos.

A próxima fase da evolução chegou com o advento do software que permitiu que um SSD servisse como cache de front-end para armazenamento em disco, estendendo os benefícios de um desempenho mais rápido em todos os aplicativos em execução no array.

Os All Flash Array baseados nas tecnologias NVMe (Non Volatile Memory Express) representam a próxima fase dos sistemas flash.

Ao utilizar novas controladoras NVMe nos servidores é possível acelerar ainda mais a velocidade na transferência de dados. Os novos sistemas baseados nessa tecnologia permitem que um aplicativo se comunique diretamente com a unidade de armazenamento, sem a interferência de seu host.

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