Em termos simples, computadores modernos, ou terminais, conectam-se aos dispositivos de armazenamento, diretamente ou por meio de uma rede. Os usuários instruem os computadores a acessarem e armazenarem os dados nesses dispositivos de armazenamento. Entretanto, em um nível básico, existem dois fundamentos para o armazenamento de dados: a forma que os dados têm e os dispositivos em que eles são registrados e armazenados.
O processamento das informações digitais
Existem dois tipos de informação digital: dados de entrada e dados de saída (input e output). O usuário fornece os dados de entrada. O computador fornece os dados de saída. Mas a CPU de um computador não pode processar algo ou gerar dados de saída sem que o usuário faça a entrada.
O usuário pode inserir os dados de entrada diretamente no computador. Entretanto, logo no início da era da computação, constatou-se que a inserção manual de dados contínua é uma prática inviável em termos de tempo e energia. Uma solução a curto prazo é a memória do computador, também conhecida como memória de acesso aleatório (random access memory, RAM). Mas suas capacidade de armazenamento e retenção de memória são limitadas. A memória somente de leitura (read-only memory, ROM) permite, como o nome sugere, que os dados sejam apenas lidos, mas não necessariamente, editados. Ela controla a funcionalidade básica de um computador.
Embora tenham ocorrido avanços na memória do computador com RAM dinâmica (DRAM) e DRAM síncrona (SDRAM), elas ainda são limitadas pelo custo, espaço e retenção de memória. Quando um computador desliga, a capacidade de retenção de dados da RAM também desliga. A solução? Armazenamento de dados.
Com espaço de armazenamento de dados, os usuários poderão salvar dados em algum dispositivo. E quando o computador é desligado, os dados permanecerão retidos. Em vez de inserir dados manualmente em um computador, os usuários podem instruir o computador a receber os dados dos dispositivos de armazenamento. Os computadores podem ler dados de entrada de várias fontes, conforme a necessidade e podem, então, criar e salvar a saída para as mesmas fontes ou para outros locais de armazenamento. Os usuários também podem compartilhar o armazenamento de dados com outras pessoas.
Hoje, as organizações e os usuários requerem armazenamento de dados para atender às atuais necessidades computacionais de alto nível, como grandes projetos de dados, inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina e a Internet of Things (IoT). E o outro aspecto de requerer grandes quantidades de armazenamento de dados é a proteção contra perda de dados devido a desastres, falhas ou fraudes. Assim, para evitar a perda de dados, as organizações também podem empregar o armazenamento de dados como soluções de backup.
Para armazenar dados, independentemente da forma, os usuários precisam de dispositivos de armazenamento. Os dispositivos de armazenamento de dados dividem-se em duas categorias principais: armazenamento de área direto e armazenamento em rede.
Armazenamento de área direto, também conhecido como DAS (armazenamento conectado direto), faz exatamente o que o nome diz. Este armazenamento está muitas vezes na área imediata e diretamente conectado ao computador que o acessa. E normalmente, esse é o único equipamento conectado a ele. O DAS também pode proporcionar serviços de backup local decentes, mas o compartilhamento é limitado. Entre os dispositivos DAS temos: disquetes, discos ópticos — compactos (CDs) e de vídeo digital (DVDs) —, unidades de disco rígido (HDD), unidades flash e unidades de estado sólido (SSD).
Armazenamento baseado em rede permite que mais de um computador o acesse por meio de uma rede, o que faz com que seja melhor para compartilhamento de dados e colaboração. E pelo fato de poder ser usado fora do local, é mais adequado para backups e proteção de dados. Duas configurações comuns de armazenamento em rede são armazenamento conectado à rede (NAS) e rede de área de armazenamento (SAN).
Geralmente, o NAS é um dispositivo único com contêineres de armazenamento redundantes ou uma matriz redundante de discos independentes (RAID). O armazenamento SAN pode ser uma rede de diversos dispositivos diferentes, incluindo SSD e armazenamento flash, armazenamento híbrido, armazenamento em nuvem híbrida, software e dispositivos de backup e armazenamento em nuvem. Estas são as diferenças entre NAS e SAN:
NAS (Network attached storage)
- Dispositivo de armazenamento único ou RAID
- Sistema de armazenamento de arquivos
- Rede ethernet TCP/IP
- Número de usuários limitado
- Velocidade limitada
- Opções de expansão limitadas
- Baixo custo e configuração fácil
SAN (Storage area network)
- Rede de vários dispositivos
- Sistema de armazenamento de bloco
- Rede Fibre Channel
- Otimizado para vários usuários
- Desempenho mais rápido
- Altamente expansível
- Alto custo e configuração complexa
O armazenamento flash é uma tecnologia de estado sólido que utiliza chips de memória flash para gravar e armazenar dados. Uma unidade flash de disco de estado sólido (SSD) armazena dados usando memória flash. Em comparação com os HDDs, um sistema de estado sólido não tem peças móveis, por isso, sua latência é mais baixa e necessitam menos SSDs. Como a maioria dos SSDs modernos é baseada em flash, o armazenamento flash virou sinônimo de sistema de estado sólido.
SSDs e flash oferecem maior rendimento do que HDDs, mas as matrizes totalmente compostas por flash podem ser mais caras. Muitas organizações adotam uma abordagem híbrida, combinando a velocidade do flash com a capacidade de armazenamento dos discos rígidos. Uma infraestrutura de armazenamento equilibrada permite que as empresas apliquem a tecnologia certa para diferentes necessidades de armazenamento. Isso proporciona uma transição econômica dos discos rígidos tradicionais sem uso total de flash.
O armazenamento em nuvem oferece uma alternativa econômica e escalável ao armazenamento de arquivos em discos rígidos ou redes de armazenamento no local. Os provedores de serviço de nuvem permitem salvar dados e arquivos em um local externo que você acessa por meio da internet pública ou de uma conexão de rede privada dedicada. O provedor hospeda, protege, gerencia e mantém os servidores e a infraestrutura correspondente e garante que você tenha acesso aos dados sempre que precisar deles.
O armazenamento em nuvem híbrida combina elementos de nuvem privada e pública. Com ele, as organizações podem escolher em qual nuvem armazenar os dados. Por exemplo, dados altamente regulamentados sujeitos a exigências de arquivamento e replicação rigorosas são normalmente mais indicados para um ambiente de nuvem privada. Já os dados menos sensíveis podem ser armazenados na nuvem pública. Algumas organizações utilizam nuvens híbridas para complementar suas redes internas de armazenamento com armazenamento em nuvem pública.
O armazenamento e os dispositivos de backup evitam a perda de dados em caso de desastre, falha ou fraude. Eles fazem cópias periódicas de dados e aplicações para um dispositivo secundário separado e depois utilizam essas cópias como fonte de recuperação em caso de desastre. Os dispositivos de backup variam de HDDs e SSDs a unidades de fita a servidores, mas o armazenamento de backup também pode ser oferecido como um serviço, conhecido como BaaS como serviço (backup-as-a-service). Como a maioria das soluções "as-a-service", o BaaS oferece uma opção de baixo custo para proteger os dados, salvando-os em um local remoto com escalabilidade.
Os dados podem ser gravados e armazenados de três maneiras principais: armazenamento de arquivos, armazenamento de bloco e armazenamento de objetos.
O armazenamento de arquivos, também chamado de armazenamento em nível de arquivo ou baseado em arquivo, é uma metodologia de armazenamento hierárquico utilizada para organizar e armazenar dados. Em outras palavras, os dados são armazenados em arquivos, os arquivos são organizados em pastas e as pastas são organizadas sob uma hierarquia de diretórios e subdiretórios.
O armazenamento de blocos, às vezes chamado de armazenamento em nível de bloco, é uma tecnologia usada para armazenar dados em blocos. Eles são, então, armazenados como peças separadas, cada uma com um identificador único. Os desenvolvedores preferem o armazenamento de blocos para situações de computação que exigem transferência de dados rápida, eficiente e confiável.
O armazenamento de objetos, geralmente chamado de armazenamento baseado em objetos, é uma arquitetura de armazenamento de dados para processar grandes quantidades de dados não estruturados. Esses dados não obedecem ou não podem ser organizados facilmente em um banco de dados relacional convencional, com linhas e colunas. Por exemplo, e-mail, vídeos, fotos, páginas web, arquivos de áudio, dados de sensores e outros tipos de mídia e conteúdo web (textual ou não textual).
A memória do computador e o armazenamento local podem não fornecer armazenamento e proteção suficientes, acesso para vários usuários, velocidade e desempenho para aplicações corporativas. Por isso, a maioria das organizações utiliza alguma forma de SAN, além de um sistema de armazenamento NAS.
SAN
Às vezes designada como a rede por trás dos servidores, a SAN é uma rede especializada e de alta velocidade que conecta servidores e dispositivos de armazenamento. Ela consiste em uma infraestrutura de comunicação com conexões físicas, permitindo a ponte pela rede entre quaisquer dispositivos por meio de elementos interconectados, tais como comutadores e diretores. A SAN também pode ser vista como uma extensão do conceito de barramento de armazenamento. Este conceito permite a interconexão de dispositivos de armazenamento e servidores utilizando elementos similares, tais como redes locais (LANs) e redes de longa distância (WANs). A SAN também inclui uma camada de gerenciamento que organiza as conexões, os elementos de armazenamento e os sistemas de computador. Esta camada garante transferências de dados seguras e robustas.
Tradicionalmente, apenas um número limitado de dispositivos de armazenamento poderia ser conectado a um servidor. Como alternativa, a SAN proporciona flexibilidade de rede, permitindo que um servidor, ou diversos servidores heterogêneos em vários centros de dados, compartilhem um utilitário de armazenamento em comum. A SAN também elimina a tradicional conexão dedicada entre um servidor e armazenamento e o conceito de que o servidor efetivamente possui e gerencia os dispositivos de armazenamento. Assim, uma rede pode incluir muitos dispositivos de armazenamento, como discos, fitas magnéticas e armazenamento óptico. E o utilitário de armazenamento pode estar distante dos servidores que ele utiliza.
Componentes da SAN
A infraestrutura de armazenamento é o alicerce da informação. Por isso, a infraestrutura de armazenamento deve respaldar os objetivos e modelo de negócios da empresa. Uma infraestrutura SAN oferece disponibilidade de rede, acessibilidade de dados e gerenciamento de sistema superiores. Neste ambiente, não basta apenas implementar dispositivos de armazenamento em maior quantidade e mais rápidos. Uma boa SAN começa com um bom projeto.
Os principais componentes de uma SAN são Fibre Channel, servidores, dispositivos de armazenamento, e hardware e software de rede.
O primeiro elemento a ser considerado em qualquer implementação SAN é a conectividade dos componentes de armazenamento e servidor, que geralmente usam Fibre Channel. As SANs, assim como as LANs, interligam as interfaces de armazenamento em várias configurações de rede e por longas distâncias.
A infraestrutura de servidor é o que está por trás de todas as soluções SAN, e ela inclui uma combinação de plataformas de servidor. Com iniciativas como a consolidação de servidores e o comércio pela internet, a necessidade de SANs é maior, aumentando a importância do armazenamento em rede.
Um sistema de armazenamento pode consistir de sistemas de disco e sistemas de fita. O sistema de disco pode incluir HDDs, SSDs ou unidades flash. O sistema de fitas pode incluir unidades de fita, carregadores automáticos de fita e bibliotecas de fitas.
A conectividade da SAN consiste em componentes de hardware e software que interconectam dispositivos de armazenamento e servidores. O hardware pode abranger hubs, comutadores, diretores e roteadores.
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