O que é armazenamento em bloco?

O armazenamento em bloco é um método de armazenamento de dados que divide as informações em unidades de tamanho fixo chamadas blocos, cada uma com um identificador exclusivo. Comumente usado em ambientes SAN, iSCSI e disco local, cada bloco pode funcionar como um volume de armazenamento independente.

Pesquisas do setor preveem que a capacidade do datacenter ativo global aumentará seis vezes entre 2025 e 2035. Aplicativos que dependem de bancos de dados, máquinas virtuais e processamento transacional exigem armazenamento que responda em microssegundos, não em milissegundos. As abordagens tradicionais baseadas em arquivos frequentemente apresentam sobrecarga que retarda o desempenho em grande escala. 

O armazenamento em bloco atende a essas demandas de frente. Esse método de armazenamento de dados divide as informações em unidades de tamanho fixo chamadas blocos, cada uma com um identificador exclusivo. Ao contrário do armazenamento de arquivos, que organiza dados em diretórios hierárquicos, ou armazenamento de objetos, que empacota dados com metadados avançados, o armazenamento em bloco remove tudo, exceto os dados brutos e um endereço mínimo. O resultado é uma arquitetura enxuta e de alto desempenho otimizada para velocidade. 

Como cada bloco funciona como um volume de armazenamento independente, os sistemas operacionais os tratam da mesma maneira que tratam um disco rígido conectado localmente. Isso faz do armazenamento em bloco a base para redes de área de armazenamento (SANs, Storage Area Networks), instâncias de computação em nuvem e praticamente qualquer carga de trabalho em que a baixa latência e a alta taxa de transferência são inegociáveis.

Como funciona o armazenamento em bloco?

Com o armazenamento em bloco, cada bloco contém uma quantidade específica de dados, normalmente de 256KB a 4MB. Cada bloco representa uma parte de um arquivo que não está organizado em nenhuma ordem hierárquica específica. Na verdade, os dados em blocos localizados ao lado de blocos vizinhos podem não estar completamente relacionados entre si.

Cada bloco tem seu próprio identificador exclusivo, um endereço de bloco lógico (LBA,logical Block Address) que o diferencia de outros blocos. Quando um arquivo precisa ser recuperado, um aplicativo envia uma solicitação e o sistema de armazenamento consulta uma tabela de pesquisa que mapeia o endereço de cada bloco para sua localização física. Os blocos relevantes estão localizados, potencialmente em vários dispositivos e remontados na ordem correta. Todo o processo é transparente para o aplicativo.

Além disso, os blocos não contêm metadados. Devido à falta de metadados, o armazenamento em bloco é muito eficaz, pois quase toda a capacidade de armazenamento do bloco armazena os dados reais. Não há desperdício de espaço. Isso torna o armazenamento em bloco ideal para cargas de trabalho que exigem expansão horizontal rápida e desempenho rápido de leitura/gravação.

Protocolos de armazenamento

Os dispositivos de armazenamento em bloco se comunicam com os servidores por meio de vários protocolos:

• Fibre Channel (FC): Um protocolo de malha dedicado e de alta velocidade que oferece taxa de transferência de até 128Gbps. O FC continua sendo o padrão para ambientes SAN essenciais, onde o desempenho e a confiabilidade são primordiais.
• iSCSI: Encapsula comandos SCSI em pacotes TCP/IP, permitindo acesso ao armazenamento em bloco em redes Ethernet padrão. Mais acessível do que o FC, com opções de 10/25/100 GbE fechando a lacuna de desempenho.
• NVMe over Fabrics (NVMe-oF): Amplia a arquitetura de baixa latência e alta profundidade de fila do NVMe em malhas de rede, oferecendo desempenho próximo do local para armazenamento compartilhado.
• fibre channel over Ethernet (FCoE): Converge o tráfego de FC e Ethernet em uma única rede, reduzindo a complexidade da infraestrutura e mantendo a confiabilidade no nível de FC.

Armazenamento em bloco vs. armazenamento de arquivos vs. armazenamento de objetos

O armazenamento em bloco é excelente quando os aplicativos exigem acesso direto e de baixo nível aos volumes de armazenamento com desempenho previsível. O armazenamento de arquivos faz mais sentido para fluxos de trabalho de colaboração compartilhada. O armazenamento de objetos é a opção ideal para dados não estruturados em grande escala. Pense em arquivos de mídia, backups e conjuntos de dados de treinamento de AI.

Muitas empresas usam os três. Um ambiente típico pode executar bancos de dados no armazenamento em bloco, compartilhar arquivos de projetos por NAS e arquivar dados frios em um armazenamento de objetos.

Exemplos de armazenamento em bloco

Diretamente usado por um Operating System e disponível como volumes, o armazenamento em bloco pode realizar uma grande variedade de tarefas. Na verdade, o armazenamento em bloco é o tipo mais popular de armazenamento para a maioria dos aplicativos.

Alguns casos de uso populares para armazenamento em bloco incluem:

• Armazenamento de banco de dados: Um banco de dados normalmente contém muitas tabelas, que são elas mesmas coletas de dados. Usar arquivos em bloco para armazenar esses dados é ideal, pois eles permitem acesso rápido aos dados. Como a velocidade é essencial para um banco de dados, organizar os dados em blocos é a melhor solução.
• Recuperação de desastres: Em caso de desastre, muitas vezes é necessário restaurar dados de backups. As organizações frequentemente usam o armazenamento em bloco para criar backups de dados em nível de bloco. Isso permite que os dados sejam restaurados com rapidez e facilidade, sem restauração demorada de arquivos individuais.
• Aplicativos essenciais: Aplicativos essenciais, como Oracle, Microsoft Exchange, SAP e Microsoft SharePoint, exigem alta disponibilidade e confiabilidade. O uso do armazenamento em bloco pode ajudar a garantir que esses aplicativos estejam sempre disponíveis devido ao desempenho rápido de leitura/gravação do armazenamento em bloco.

Vantagens do armazenamento em bloco

Como qualquer tecnologia, o armazenamento em bloco tem seus prós e contras. Dito isso, as vantagens do armazenamento em bloco são claras: É mais adequado para alto desempenho e acesso rápido aos dados.

Aqui estão os principais benefícios de usar o armazenamento em bloco:

• Baixa latência e IOPS alto: Os arrays modernos de armazenamento em bloco totalmente flash oferecem tempos de resposta abaixo de 150 microssegundos e podem sustentar milhões de IOPS. Isso é essencial para aplicativos sensíveis à latência, como plataformas de negociação financeira, análise em tempo real e registros eletrônicos de saúde.
• Capacidade de fazer mudanças incrementais: Com o armazenamento em bloco, é possível alterar um arquivo sem ter que remover todos os dados atuais, como faria com um sistema de arquivos tradicional. Por exemplo, você pode fazer alterações substituindo, excluindo ou inserindo blocos. Isso o torna ideal para arquivos atualizados com frequência, como os usados em bancos de dados.
• Independência do Operating System: Os volumes de bloco podem ser formatados com qualquer sistema de arquivos, NTFS, ext4, XFS, ZFS, tornando o armazenamento em bloco compatível com Windows, Linux e outros ambientes simultaneamente.
• Alta disponibilidade: Os sistemas de armazenamento em bloco normalmente usam arrays RAID, replicação síncrona e cluster active-active para eliminar pontos únicos de falha e manter o tempo de atividade durante falhas de hardware.

Desvantagens do armazenamento em bloco

É claro que o armazenamento em bloco também tem suas desvantagens. Não há como negar que pode ser mais caro do que outras formas de armazenamento, e pode não ser a melhor solução para todas as cargas de trabalho.

Algumas desvantagens do armazenamento em bloco incluem:

• Custo mais alto: Infraestrutura de armazenamento em bloco, principalmente SANs de fibre channel, requer hardware especializado, incluindo HBAs, switches FC e cabeamento dedicado. O armazenamento em bloco na nuvem também costuma custar mais por GB do que as alternativas de objetos ou arquivos. O armazenamento em bloco pode ser mais caro do que outras formas de armazenamento. Por exemplo, as SANs podem ser caras de comprar e manter.
• Complexidade de gerenciamento: Configurar e manter SANs, mascaramento LUN, zoneamento e I/O de vários caminhos requer habilidades especializadas. Organizações sem administradores de armazenamento dedicados podem considerar a sobrecarga operacional significativa.
• metadados limitados: Os metadados mínimos do armazenamento em bloco dificultam a pesquisa ou a classificação de dados na camada de armazenamento. Os aplicativos devem lidar com o gerenciamento de metadados de forma independente.
• Tetos de escalabilidade para dados não estruturados: Embora o armazenamento em bloco seja dimensionado bem para cargas de trabalho estruturadas, fica mais difícil gerenciar em escala de petabyte. O armazenamento de objetos normalmente é mais econômico para grandes conjuntos de dados não estruturados.

Melhores práticas de implementação

Implantar o armazenamento em bloco com eficácia exige planejamento em torno do desempenho, disponibilidade e crescimento:

1. Avalie os requisitos da carga de trabalho primeiro. Mapeie o perfil I/O de cada aplicativo: sensibilidade de latência aleatória vs. sequencial, de leitura pesada vs. gravação pesada. Isso determina se a conectividade FC, iSCSI ou NVMe-oF faz sentido.
2. Projete para redundância desde o início. Implemente proteção RAID, I/O de vários caminhos e configurações SAN de dois tecidos. Para cargas de trabalho essenciais para os negócios, considere a replicação active-active entre os locais.
3. Dimensione corretamente seus volumes. O provisionamento excessivo desperdiça capacidade e orçamento. O provisionamento insuficiente cria gargalos. Plataformas modernas com provisionamento thin e redução de dados (desduplicação e compactação) otimizam a capacidade efetiva.
4. Planeje o crescimento com armazenamento em camadas. Faça camadas de cargas de trabalho de alto desempenho em flash NVMe e dados de baixa prioridade em mídia otimizada para capacidade.
5. Automatize sempre que possível. Use APIs de gerenciamento de armazenamento, ferramentas de infraestrutura como código e plataformas de AIOps para reduzir a configuração manual e acelerar o provisionamento.

O futuro do armazenamento em bloco

O armazenamento em bloco continua evoluindo com as cargas de trabalho que suporta. Várias tendências estão moldando sua trajetória de curto prazo:

• A adoção do NVMe-oF está acelerando. À medida que os datacenters fazem upgrade para malhas de 25/100/400 GbE, o NVMe over Fabrics está substituindo protocolos legados para novas implantações, oferecendo desempenho NVMe próximo ao local por distâncias de rede.
• As plataformas de armazenamento unificado estão desfocando as linhas. Agora, os arrays modernos oferecem armazenamento de blocos, arquivos e objetos em uma única plataforma, eliminando a necessidade de gerenciar silos separados.
• Os modelos de storage-as-a-service estão ganhando espaço. Os preços baseados no consumo para armazenamento em bloco no local eliminam grandes despesas de capital e alinham os custos com o uso real.

Como o Everpure pode ajudar 

Não é segredo que os dados estão se tornando cada vez mais importantes a cada dia, mas as soluções de armazenamento tradicionais não conseguem mais acompanhar. Além de serem lentos e não confiáveis, eles também podem ser caros.

O Everpure oferece uma maneira melhor. Nossos produtos de armazenamento em bloco totalmente flash, como o FlashArray//C (Array, FlashArray//X e FlashArray//XL (Array, foram desenvolvidos para garantir desempenho, simplicidade e confiabilidade. 

Um array totalmente flash (AFA, All-Flash Array) contém apenas unidades de memória flash no lugar de unidades de disco mecânico e oferece:

• Velocidade: Tempos de leitura/gravação e acesso mais rápidos à memória oferecem melhor desempenho e velocidade. 
• Portabilidade: Como as unidades de estado sólido (SSDs, Solid-State Drives) são notavelmente menores do que as unidades de disco rígido (HDDs, Hard-Disk Drives) mais tradicionais, a memória flash tem uma vantagem de espaço por capacidade.
• Durabilidade: As SSDs são menos vulneráveis a choques e quedas do que as unidades de disco mecânico.

Para saber mais sobre como o Everpure pode ajudar você a aproveitar ao máximo seu armazenamento em bloco, entre em contato conosco hoje mesmo.