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, a partir 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 lógicos, simplificando o gerenciamento de armazenamento e permitindo que os administradores aloquem recursos de armazenamento dinamicamente. Depois que um pool de armazenamento é criado, você pode criar 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 dos Espaços de Armazenamento:

Os Espaços de Armazenamento suportam três configurações principais de resiliência: simples, espelhada e paridade. Cada tipo oferece vantagens e compensações distintas em termos de desempenho, utilização da capacidade e tolerância a falhas.

Espaços simples

Espaços simples não oferecem resiliência ou redundância. Os dados são distribuídos em vários drives, 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. Os espaços simples são adequados para dados temporários, discos de trabalho ou cargas de trabalho em que a proteção de dados não é crítica.

Aqui estão algumas características-chave de espaços simples:

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

Espaços espelhados

Os espaços espelhados fornecem redundância duplicando dados em duas ou três cópias, conhecido como espelhamento bidirecional ou tridirecional. Essa configuração garante a disponibilidade dos dados e a proteção contra falhas na unidade. Se uma unidade falhar, os dados permanecerão acessíveis a partir das cópias espelhadas em outras unidades. Os espaços espelhados 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 características-chave dos espaços espelhados:

• Os dados são duplicados em dois ou mais discos, garantindo redundância.
• O espelhamento duplo tolera uma falha de disco; o espelhamento triplo tolera duas falhas de disco simultâneas.
• Excelente desempenho de leitura e escrita.
• Maior sobrecarga de armazenamento devido à duplicação de dados (sobrecarga de 50% para espelhamento bidirecional, aproximadamente 66% sobrecarga para espelhamento tridirecional).
• Ideal para cargas de trabalho de missão crítica, bancos de dados e armazenamento de máquinas virtuais.

Espaços de paridade

Os espaços de paridade proporcionam tolerância a falhas ao distribuir informações de paridade através de várias unidades de disco. 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 os espaços espelhados, mas têm um desempenho de gravação mais baixo devido à sobrecarga de calcular e gravar dados de paridade. Os 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 características-chave dos espaços de paridade:

• Os dados são distribuídos em várias unidades com informações de paridade para tolerância a falhas.
• As informações de paridade permitem a reconstrução de dados se um disco falhar.
• Utilização de armazenamento mais eficiente em comparação com espaços espelhados.
• 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 de barramento de armazenamento

O cache de barramento de armazenamento é um recurso que melhora o desempenho dos espaços de armazenamento usando mídia de armazenamento mais rápida, como unidades NVMe ou SSD, como uma camada de cache para dispositivos de armazenamento mais lentos, como HDDs. Ao colocar dados acessados com frequência em unidades de cache de alta velocidade, o Storage Bus Cache melhora significativamente o desempenho de leitura e gravação, reduz a latência e otimiza a eficiência geral do armazenamento.

O cache do barramento de armazenamento oferece os seguintes benefícios:

• Acelera as operações de leitura e gravação armazenando em cache dados quentes em mídia de armazenamento mais rápida.
• 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 exigir atualizações de hardware extensas.
• Integra-se perfeitamente às implantações existentes de espaços de armazenamento, simplificando a implementação e o gerenciamento.

Discos virtuais

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

Além disso, os discos virtuais oferecem suporte ao provisionamento dinâmico, permitindo que os administradores aloquem a capacidade de armazenamento de forma dinâmica à medida que os dados crescem, em vez de alocar previamente toda a capacidade. Essa abordagem maximiza a eficiência do 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 sem interrupções, garantindo disponibilidade e escalabilidade contínuas para cargas de trabalho críticas.

Diferenças entre espaços de armazenamento e espaços de armazenamento diretos

Embora os Espaços de Armazenamento e os 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 são normalmente usados com servidores autônomos ou clusters conectados a gabinetes JBOD externos via SAS, suportando hardware de mercadoria e fornecendo gerenciamento direto adequado para implantações de menor escala. Em contraste, o Storage Spaces Direct foi projetado para clusters hiperconvergentes ou desagregados, usando unidades de armazenamento interno interconectadas por meio de redes Ethernet de alta velocidade com hardware especializado, como adaptadores compatíveis com RDMA, tornando-o ideal para ambientes de maior escala e alto desempenho.

Em termos de escalabilidade e desempenho, os Espaços de Armazenamento oferecem desempenho confiável para cargas de trabalho de uso geral, mas podem ser conectividade de armazenamento externo e contagem de drives. O Storage Spaces Direct, no entanto, oferece 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 corporativos.

Ambas as tecnologias suportam configurações de resiliência (simples, espelho, paridade), mas o Storage Spaces Direct fornece outros recursos de resiliência em todo o cluster, como substituição automática de drives e posicionamento inteligente de dados. Os Espaços de Armazenamento focam principalmente na capacidade de resistir a falhas dentro de um único servidor ou estrutura externa. Além disso, ambos podem se beneficiar do cache do barramento de armazenamento, que melhora o desempenho armazenando em cache dados acessados com frequência em mídia de armazenamento mais rápida.

Para saber mais sobre o Storage Spaces Direct, consulte visão geral do Storage Spaces Direct.

Próximo passo

Saiba como implantar espaços de armazenamento em um servidor autônomo.