O que é e como funciona um Hybrid Flash Storage?

Com o aumento contínuo na geração, armazenamento e no processamento de dados corporativos, muitas organizações enfrentam o desafio contínuo para manter e gerenciar suas informações de forma eficiente e econômica.

Neste contexto, nem sempre os serviços de nuvem são as soluções mais viáveis para todas as aplicações e antigos sistemas de armazenamento baseados apenas em hard disk também não conseguem dar conta do recado.

Nessa hora as soluções de armazenamento All-Flash e Hybrid Flash surgem como opções viáveis, cada uma com suas características técnicas, bem como vantagens e desvantagens.

O que é um hybrid flash storage?

Hybrid Flash Storage ou armazenamento flash híbrido é um equipamento que entrega velocidades superiores aos storages tradicionais ao armazenar e processar dados. Esse tipo de solução combina a alta capacidade dos discos rígidos (HDDs) com o alto desempenho e baixa latência das memórias SSDs.

Essa compatibilidade permite unir o melhor dos dois mundos: A maior capacidade de armazenamento e menor custo de propriedade dos hard disks com a alta velocidade e desempenho das memórias flash.

A maioria dos hybrid flash storages possuem recursos de alocação de dados dinâmica, transferindo os dados mais acessados e críticos para a área de memória flash, que oferece menor tempo de acesso e melhor desempenho.

Já os dados menos acessados são armazenados nos HDDs, que têm uma capacidade maior e possuem um menor custo por terabyte.

Os sistemas de armazenamento flash híbridos são amplamente utilizados em ambientes empresariais exigentes em desempenho para algumas operações críticas, mas que também precisam manter uma grande quantidade de dados armazenados.

Graças a redução contínua nos preços do módulos SSD, esse tipo de solução já pode ser adotada pela maioria das empresas, sendo uma forma versátil, econômica e que pode se adaptar a uma grande variedade de necessidades e orçamentos.

Quais são as principais aplicações dos hybrid flash storages?

Os sistemas de armazenamento híbrido são amplamente utilizados em várias aplicações devido à sua combinação eficiente de desempenho, capacidade e custo.

Suas principais aplicações incluem:

Datacenters e infraestrutura de TI: Os hybrid flash storages geralmente são usados em datacenters para armazenar grandes volumes de dados, além de executar aplicações que exigem um acesso rápido a dados críticos.

Aplicações empresariais: Esses equipamentos também são usados no ambiente corporativo, principalmente em aplicações que exigem um bom equilíbrio entre desempenho e a capacidade de armazenamento.

Nesse grupo estão aplicações como softwares corporativos que usam grandes bancos de dados, aplicações de data lake, sistemas de e-mail e aplicativos de negócios críticos.

Virtualização: Em ambientes virtualizados, onde várias máquinas virtuais são executadas em um único servidor físico, o armazenamento flash híbrido pode fornecer um desempenho rápido e consistente, melhorando a eficiência de todo o ambiente.

Serviços de hospedagem e nuvem: Provedores de serviços em nuvem e hospedagem usam armazenamento flash híbrido para oferecer soluções escaláveis, econômicas e de alto desempenho para hospedagem de sites, aplicações e serviços.

Big Data e Analytics: Para aplicações de big data e analytics, onde a velocidade de leitura e escrita é crucial, esses sistemas oferecem a velocidade necessária para processamento rápido, ao mesmo tempo em que mantêm grandes volumes de dados armazenados em HDD.

Backup e recuperação de desastres: Os hybrid flash storages também são utilizados em soluções de backup e recuperação de desastres, pois oferecem um bom equilíbrio entre o maior desempenho para restaurações e capacidade para armazenamento de longo prazo.

Aplicações multimídia: Em ambientes onde o conteúdo multimídia é usado intensivamente como na edição, renderização e transmissão de conteúdo, o hybrid storage oferece a velocidade necessária para processamento e edição de vídeo, bem como a capacidade para armazenar grandes bibliotecas de mídia.

Compartilhamento de arquivos: Os sistemas de armazenamento híbrido proporcionam acesso rápido para compartilhamento de arquivos em rede mais usados, além de armazenar de forma eficiente grandes volumes de dados menos acessados.

Em resumo, os hybrid flash storages sãoindicado para situações que exigem equilíbrio entre o alto desempenho em operações rápidas de leitura/gravação e que exigem grande capacidade de armazenamento sem custar muito.

Como podem ser classificado esses sistemas?

As soluções de armazenamento híbrido, incluindo as unidades flash híbridas, podem ser classificadas com base em vários critérios. São elas:

Tipo de mídia de armazenamento:

HDD e SSD: A maioria dos sistemas híbridos combina discos rígidos tradicionais (HDDs) com unidades de estado sólido (SSDs), que podem ser SATA, SAS ou NVMe. Essa proporção entre os HDDs e módulos SSD pode variar, incluindo inclusive módulos PCIe ou M.2.

Flash e Memória não Volátil (NVMe): Alguns sistemas mais avançados podem usar combinações de memória flash e tecnologias mais recentes, como o protocolo NVMe para melhorar ainda mais seu desempenho.

Método de Tiering (Camadas) e Caching:

Automático vs. Manual: Algumas soluções de armazenamento híbridas permitem a movimentação automática de dados entre os níveis de armazenamento com base na frequência de acesso (tiering automático), enquanto outros podem exigir intervenção manual.

Tiering de Dados: Distribui os dados entre os diferentes tipos de armazenamento com base no uso e importância. Os dados mais acessados são movidos para o armazenamento mais rápido (SSD).

Caching de Dados: Utiliza a memória flash como um cache para os dados mais frequentemente acessados, melhorando o desempenho para essas operações.

Arquitetura do sistema:

Integrado: Sistemas em que a combinação de HDD e SSD é gerenciada internamente por um único dispositivo ou matriz de armazenamento.

Modular/Adaptável: Sistemas que permitem a adição de unidades SSD ou HDD de acordo com as necessidades.

Aplicação e uso:

Empresarial vs. Consumidor: Os sistemas podem ser projetados para uso empresarial, com recursos avançados e maior capacidade, ou para o mercado de consumo, com foco em custo-benefício e facilidade de uso.

Carga de Trabalho Específica: Alguns sistemas são otimizados para certos tipos de cargas de trabalho, como aplicações de vídeo, CFTV, bancos de dados, virtualização ou streaming de mídia.

Fabricante e tecnologia específica:

Diferentes fabricantes têm suas próprias tecnologias e abordagens para soluções híbridas, o que pode influenciar o desempenho, a confiabilidade e outras características.

Cada um desses critérios reflete uma maneira diferente de entender e categorizar os sistemas de armazenamento híbrido, dependendo das necessidades específicas do usuário ou da organização.

Quais são os principais tipos de sistemas híbridos de armazenamento?

Os sistemas híbridos podem ser incorporados em diferentes tipos de soluções de armazenamento, cada um atendendo a necessidades específicas de desempenho, capacidade e uso. São eles:

Arrays de armazenamento híbrido:

Estes são sistemas de armazenamento dedicados, que combinam SSDs e HDDs em um único gabinete de hardware. Esses disk arrays são comumente usados em ambientes empresariais para balancear desempenho e capacidade.

Sistemas de armazenamento conectados à rede (NAS):

Os NAS híbridos são soluções de armazenamento em rede que contêm tanto SSDs quanto HDDs. Eles são ideais para ambientes de escritório ou pequenas empresas, fornecendo acesso compartilhado aos dados.

Sistemas de armazenamento de área de rede (SAN):

SANs híbridos são redes de armazenamento de alto desempenho que conectam servidores a arrays de armazenamento. Eles podem usar armazenamento híbrido para otimizar o desempenho para aplicações críticas.

Servidores com armazenamento interno híbrido:

Alguns servidores são equipados com uma combinação de SSDs e HDDs internamente. Isso permite que o servidor balanceie a necessidade de velocidade de acesso rápido (via SSD) com a necessidade de grande capacidade de armazenamento (via HDD).

Sistemas de armazenamento em nuvem híbrida:

Soluções de armazenamento em nuvem podem utilizar armazenamento híbrido para otimizar o desempenho e os custos.

Eles podem armazenar dados frequentemente acessados localmente em SSDs, enquanto os dados menos acessados são armazenados em HDDs ou até mesmo em armazenamento em nuvem.

Dispositivos de armazenamento direto (DAS):

Alguns DAS, que são conectados diretamente a um computador ou servidor, podem utilizar uma combinação de SSDs e HDDs. Esses dispositivos são úteis para usuários ou aplicações que necessitam de acesso rápido e direto aos dados.

Soluções de armazenamento híbrido pessoal:

Existem também soluções de armazenamento híbrido destinadas a usuários domésticos ou pequenos escritórios, combinando SSDs e HDDs para otimizar o desempenho e a capacidade em um único dispositivo.

Cada um desses tipos de sistemas híbridos de armazenamento tem suas vantagens e desvantagens, e a escolha entre eles depende das necessidades específicas de desempenho, capacidade, acessibilidade e custo do usuário ou da organização.

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Quais são as vantagens de um hybrid storage comparado à soluções all flash?

A escolha entre um sistema de armazenamento híbrido (hybrid storage) e uma solução totalmente baseada em flash (all-flash storage) depende das necessidades específicas de desempenho, capacidade e custo.

Aqui estão as principais vantagens de usar um sistema de armazenamento híbrido em comparação com uma solução all-flash:

Custo-Efetividade:

Preço por Gigabyte: Os sistemas híbridos geralmente oferecem um custo menor por gigabyte de armazenamento, pois combinam HDDs de custo mais baixo com SSDs mais caros.

Custo Total de Propriedade (TCO): O TCO para um sistema híbrido pode ser menor, especialmente para aplicações que não exigem o desempenho de ponta proporcionado por módulos flash para todos os dados.

Balanceamento de desempenho e capacidade:

Uso Eficiente de SSDs: Em um sistema híbrido, os SSDs são usados para armazenar dados críticos ou de acesso frequente, maximizando o desempenho onde é mais necessário, enquanto os hard disks armazenam dados menos acessados.

Capacidade de Armazenamento Maior: Os HDDs ainda oferecem uma maior densidade de armazenamento a um custo mais baixo, tornando-os ideais para armazenar grandes quantidades de dados.

Flexibilidade e escalabilidade:

Adaptação às Necessidades de Armazenamento: Os sistemas híbridos permitem uma maior flexibilidade para ajustar a proporção de SSD para HDD com base nas necessidades em mudança.

Escalabilidade Econômica: Adicionar mais armazenamento em um sistema híbrido pode ser mais econômico, especialmente se a maior parte do armazenamento adicional for feita com hard disks.

Desempenho otimizado para cargas de trabalho mistas:

Otimização Automática: Muitos sistemas híbridos vêm com algoritmos inteligentes que movem automaticamente dados frequentemente acessados para SSDs, otimizando o desempenho para as cargas de trabalho mais críticas.

Menor consumo de energia:

Eficiência Energética: HDDs, especialmente em um estado inativo, podem consumir menos energia do que as memórias de estado sólido, tornando o sistema híbrido mais eficiente em termos de energia para armazenar grandes quantidades de dados.

Durabilidade e confiabilidade:

Menor Desgaste dos SSDs: Ao usar SSDs apenas para dados críticos ou de acesso frequente, os storages híbridos podem potencialmente prolongar a vida útil dos SSDs, já que eles têm um número limitado de ciclos de gravação.

Backup e recuperação:

Recuperação de Dados: Em alguns casos, a recuperação de dados pode ser mais simples em HDDs do que em SSDs, o que pode ser uma consideração para estratégias de backup e recuperação de desastres.

Embora os sistemas all-flash ofereçam o melhor desempenho, principalmente em termos de velocidade de acesso e latência, os sistemas híbridos são uma solução mais equilibrada para muitas organizações, especialmente aquelas que precisam de uma grande capacidade de armazenamento, mas têm requisitos de desempenho variáveis.

O papel dos hybrid flash storages como vantagem competitiva

As soluções All-Flash, conhecidas por sua velocidade de processamento e baixa latência, têm se tornado cada vez mais populares, especialmente para aplicações que exigem acesso rápido e contínuo aos dados.

No entanto, a principal desvantagem desses sistemas fica por conta do alto custo de aquisição e manutenção. Além disso, soluções baseadas em flash exigem mais controle, administração e o acompanhamento constante de profissionais qualificados.

O alto custo por terabyte das soluções puramente flash ainda podem representar um desafio significativo para pequenas e médias empresas, principalmente para organizações com baixos orçamentos que precisam de alta capacidade de processamento e armazenamento.

Nesses casos, os sistemas de Hybrid Flash Storage apresentam uma abordagem mais equilibrada entre desempenho e capacidade, combinando a velocidade dos SSDs para dados críticos e o custo-benefício dos HDDs (discos rígidos) para o cold storage.

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