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Infraestruturas de TI frequentemente consolidam o armazenamento de arquivos em sistemas NAS para simplificar a gestão de dados departamentais.
Servidores de aplicação e bancos de dados, contudo, permanecem em armazenamento local, o que cria silos operacionais e dificulta a proteção centralizada.
Essa fragmentação de recursos aumenta a complexidade da administração e limita a mobilidade de cargas de trabalho em ambientes virtualizados.
A adoção do protocolo iSCSI em um storage NAS surge como uma resposta técnica para unificar o armazenamento de bloco e de arquivo em uma única plataforma.
Unificando armazenamento de bloco e arquivo
A utilização do protocolo iSCSI em um storage NAS permite que a equipe de infraestrutura provisione volumes de bloco, conhecidos como LUNs, para servidores e hipervisores a partir do mesmo sistema que já entrega compartilhamentos de arquivos via SMB ou NFS, o que consolida a gestão de armazenamento, otimiza o uso de hardware e simplifica drasticamente as rotinas de backup e recuperação de desastres.
Essa abordagem transforma um equipamento tradicionalmente visto como servidor de arquivos em uma plataforma de armazenamento mais versátil. Ela atende tanto a demandas de colaboração quanto a requisitos de aplicações que precisam de acesso direto a um dispositivo de bloco.
Um administrador de sistemas consegue centralizar tarefas em uma única interface. Isso reduz o tempo gasto com monitoramento de equipamentos distintos.
A principal mudança operacional é a capacidade de apresentar armazenamento a um servidor como se fosse um disco local. O sistema operacional do servidor enxerga o volume iSCSI como um disco rígido diretamente conectado.
Isso elimina a necessidade de comprar e gerenciar uma SAN Fibre Channel dedicada para muitas cargas de trabalho. A infraestrutura de rede Ethernet existente suporta tanto o tráfego de arquivos quanto o de bloco.
O resultado é um ambiente de armazenamento mais coeso e com custo de aquisição e manutenção inferior a arquiteturas separadas.
Arquitetura de rede e segregação de tráfego
Uma implementação iSCSI estável exige uma configuração de rede cuidadosa. O desempenho depende diretamente da separação do tráfego.
O time de redes deve criar uma VLAN dedicada exclusivamente para a comunicação entre os servidores e o storage NAS. Essa segregação isola o tráfego de armazenamento do tráfego de usuários e outros serviços.
A separação impede que picos de acesso a arquivos impactem a latência das aplicações conectadas aos volumes de bloco. A previsibilidade do desempenho melhora bastante.
Para otimizar a transferência de dados, a equipe de TI habilita jumbo frames em toda a cadeia de comunicação. A configuração de um MTU de 9000 bytes em servidores, switches e no NAS reduz a sobrecarga de processamento de pacotes e aumenta o throughput efetivo.
Além disso, o uso de multipathing I/O (MPIO) é fundamental para a resiliência. O administrador do hipervisor configura múltiplas sessões iSCSI por meio de diferentes interfaces de rede, o que cria caminhos redundantes para o armazenamento e equilibra a carga entre eles.
Caso um link de rede, uma porta de switch ou uma interface do NAS falhe, o tráfego é automaticamente redirecionado pelo caminho ativo. Isso evita a interrupção do serviço para as máquinas virtuais e aplicações.
Provisionamento de LUNs e controle de acesso
O processo de criação de volumes iSCSI em um storage NAS é bastante direto. A operação começa com a definição de um volume de bloco com capacidade específica.
Esse volume, a LUN (Logical Unit Number), é então associado a um ou mais iSCSI Targets no sistema de armazenamento. O Target funciona como um ponto de acesso na rede para os servidores.
A segurança do acesso é uma etapa crítica. O administrador de infraestrutura utiliza o IQN (iSCSI Qualified Name) de cada servidor para autorizar a conexão. Apenas os iniciadores com IQNs previamente cadastrados na política do Target conseguem descobrir e acessar a LUN.
Para uma camada adicional de segurança, a autenticação CHAP (Challenge-Handshake Authentication Protocol) valida as credenciais entre o iniciador e o alvo. Isso impede que servidores não autorizados tentem se conectar ao volume de armazenamento.
Um controle de acesso mal configurado pode levar à corrupção de dados. Sem um sistema de arquivos de cluster, múltiplos servidores que acessam a mesma LUN simultaneamente podem sobrescrever informações uns dos outros.
Por isso, a prática padrão é mapear cada LUN para um único servidor ou para um cluster que gerencia o acesso concorrente de forma coordenada.
Aplicações em virtualização e bancos de dados
Ambientes de virtualização são os principais beneficiados pelo uso de iSCSI em um NAS. Um host VMware ESXi ou Microsoft Hyper-V se conecta à LUN como um dispositivo de armazenamento bruto.
O hipervisor formata o volume com um sistema de arquivos otimizado, como VMFS ou CSVFS. Esse processo cria um datastore compartilhado, acessível por todos os hosts do cluster.
A existência de um datastore centralizado é pré-requisito para funcionalidades avançadas. Recursos como vMotion, Live Migration e High Availability (HA) dependem de um armazenamento compartilhado para mover máquinas virtuais entre hosts físicos sem downtime.
Bancos de dados também se beneficiam de volumes de bloco. Um analista de banco de dados pode provisionar uma LUN iSCSI dedicada para os arquivos de dados e logs de um SQL Server ou Oracle.
Esse arranjo frequentemente oferece desempenho de I/O mais consistente do que o armazenamento dos mesmos arquivos em um compartilhamento SMB. O acesso em nível de bloco reduz a latência e a sobrecarga do protocolo de arquivos.
Desempenho e comportamento sob carga
O desempenho de uma LUN iSCSI está ligado à capacidade do NAS e da rede. A disputa de I/O é uma preocupação real.
Em um storage NAS que serve arquivos e blocos simultaneamente, a carga de trabalho precisa ser bem compreendida. Uma rotina de backup de arquivos pesada pode degradar a latência das máquinas virtuais que rodam no mesmo equipamento.
A escolha dos discos tem impacto direto na performance. Sistemas com arranjos de discos rígidos (HDD) em RAID 6 atendem bem a cargas de leitura sequencial, mas podem sofrer com I/O aleatório de múltiplas VMs.
Para ambientes com alta demanda de IOPS, como servidores de banco de dados transacionais ou VDI, um storage NAS all-flash ou híbrido com cache SSD faz uma diferença clara. O cache absorve os picos de escrita e acelera as operações de leitura mais frequentes.
A rede também é um fator limitante. Uma infraestrutura de 1GbE pode se tornar um gargalo rapidamente. Para iSCSI em produção, redes de 10GbE ou mais rápidas são o padrão recomendado para garantir resposta adequada das aplicações.
Limites da abordagem e alternativas
Apesar da flexibilidade, o iSCSI em um NAS tem suas limitações técnicas. Ele não substitui uma SAN Fibre Channel em todos os casos.
Aplicações que exigem latência extremamente baixa e garantida, como sistemas de transações financeiras de alta frequência, ainda encontram no Fibre Channel uma arquitetura mais robusta e previsível.
O próprio storage NAS pode ser um ponto único de falha. Um sistema com uma única controladora que apresenta LUNs iSCSI para um cluster de virtualização representa um risco para a continuidade de todo o ambiente.
Se a controladora do NAS falhar, todos os datastores ficam offline. Isso causa a parada imediata de todas as máquinas virtuais.
Para mitigar esse risco, a infraestrutura deve adotar sistemas NAS com controladoras duplas em modo ativo-ativo ou ativo-passivo. Essa arquitetura garante que o serviço de armazenamento continue operacional mesmo durante a falha ou manutenção de uma das controladoras.
A decisão entre iSCSI em NAS e uma SAN dedicada depende da criticidade da aplicação e do orçamento disponível para a infraestrutura de TI.
Planejamento e implementação de iSCSI
A implementação de volumes iSCSI em um storage NAS é uma decisão de arquitetura, não apenas a ativação de um serviço. Um planejamento inadequado da rede, da segurança ou da capacidade resulta em instabilidade e baixo desempenho.
A equipe de TI precisa avaliar as demandas de I/O das aplicações para dimensionar o sistema de armazenamento corretamente. A escolha do tipo de disco, do nível de RAID e da configuração de rede define o sucesso do projeto.
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