O que é Infraestrutura Hiperconvergente? Um Guia Detalhado

O que você imagina quando pensa em um data center tradicional? Provavelmente uma configuração de arquitetura em camadas: módulos independentes de servidor, armazenamento, gerenciamento, rede e virtualização. Você não pode operar um data center sem essas infraestruturas de TI. Mas o gerenciamento de data centers não é fácil com tantos blocos de construção. A operação desajeitada de data centers desacelera o manuseio de cargas de trabalho na nuvem, o que impede você de atender às demandas de negócios.

Felizmente, a infraestrutura hiperconvergente (HCI) existe. HCI é uma estrutura de TI que unifica armazenamento definido por software, rede virtualizada e computação para facilitar a centralização e o gerenciamento de recursos de data centers. Os data centers recorrem a soluções HCI para combinar seu stack tecnológico em uma única plataforma, minimizar a complexidade e aumentar a escalabilidade.

A infraestrutura hiperconvergente virtualiza recursos de hardware de armazenamento legados, como arrays de armazenamento, redes e servidores em um único sistema. Essa integração de hardware de servidor de data center e dispositivos de armazenamento local ajuda a automatizar o provisionamento de TI e a configuração do stack de rede.

O resultado é a redução de hardware de armazenamento dedicado e custo operacional. É por isso que a hiperconvergência é a primeira escolha para trazer uma experiência semelhante à nuvem para sistemas locais e implantar uma nuvem híbrida ou nuvem privada.

Fonte: VMware Cloud Foundation

HCI permite que você execute armazenamento definido por software e cargas de trabalho de computação juntas em um servidor. Um pool de recursos de computação e armazenamento virtualizados conecta servidores por meio de redes Ethernet. Esses servidores usam controladores de armazenamento virtual para gerenciar o armazenamento na camada do hipervisor ou do sistema operacional. Ele pode escalar rapidamente de acordo com suas necessidades, o que melhora o gerenciamento de armazenamento, as capacidades de failover e a resiliência.

Por que a infraestrutura hiperconvergente é importante?

A infraestrutura hiperconvergente oferece um ambiente unificado e definido por software para ajudar você a implementar atualizações de desempenho. Ela também elimina a complexidade e os riscos associados à adição de novo hardware ou à reestruturação de sistemas existentes.

Hoje, as empresas usam mais dados e aplicativos do que nunca. Isso se traduz em maior poder de computação e suporte à infraestrutura. Construir essas capacidades torna o ambiente de data center complexo. A infraestrutura tradicional de data centers depende de múltiplos administradores, equipes e sistemas para o gerenciamento de componentes de computação, armazenamento e rede.

Por exemplo, uma equipe de armazenamento trabalha apenas com um fornecedor de hardware de armazenamento para manter subsistemas de armazenamento. Essas equipes usam múltiplas interfaces de gerenciamento para lidar com diferentes componentes.

O resultado? Custos de manutenção mais altos e dificuldades para obter suporte dos fornecedores.

A complexidade de gerenciar múltiplos sistemas frustra as equipes de TI. Elas querem uma infraestrutura escalável e flexível que provisiona recursos instantaneamente e oferece serviços mais rápidos. É aí que entra a infraestrutura hiperconvergente.

Como funciona a infraestrutura hiperconvergente

Uma solução HCI usa uma camada de software distribuída para convergir o hardware de servidor de data center de commodities com dispositivos de armazenamento localmente conectados, como discos giratórios ou flash. Essa convergência de componentes de armazenamento, computação, virtualização e rede de armazenamento em uma única caixa de hardware pré-configurada minimiza os custos operacionais enquanto facilita a configuração e manutenção da infraestrutura.

A infraestrutura hiperconvergente depende de uma plataforma distribuída para substituir a infraestrutura legada cara. Ela usa servidores de commodities padrão do setor que apresentam processadores x86, unidades de estado sólido (SSDs) e discos rígidos híbridos (HHDs). Esses servidores podem começar pequenos e depois escalar um servidor de cada vez, conforme as necessidades do negócio. Ferramentas de software nesses servidores distribuem funções operacionais por todo o cluster (um grupo de nós ou servidores) para melhorar o desempenho e construir resiliência.

Os appliances hiperconvergentes apresentam controladores de rede de armazenamento virtual (SAN) pré-instalados, que são essencialmente máquinas virtuais (VMs) executadas em hipervisores localizados em servidores. Esses controladores de SAN virtuais gerenciam o tráfego de entrada/saída (I/O) e tarefas de nível de armazenamento, como:

• Cache de I/O
• Snapshots
• Auto-tiering
• Desduplicação
• Migração de dados
• Código de eliminação
• Provisionamento fino
• Espelhamento síncrono
• Replicação de dados assíncrona

A infraestrutura hiperconvergente também permite que você escale independentemente unidades centrais de processamento (CPUs), memória de acesso aleatório (RAM) e recursos de armazenamento com configurações de plataforma de hardware. Você também pode aproveitar essas configurações, mesmo que não use uma unidade de processamento gráfico (GPU) para aceleração gráfica.

As soluções HCI também oferecem um console de gerenciamento único que fornece uma visão de 360° de nós, clusters e controladores de SAN virtuais. Essa interface única permite que você execute tarefas diárias sem fazer login em vários ambientes SAN.

Arquitetura de infraestrutura hiperconvergente

A arquitetura de infraestrutura hiperconvergente combina serviços de computação, armazenamento e rede em uma camada de software integrada.

Dependendo das ofertas do fornecedor, você encontrará dois tipos de arquiteturas de armazenamento de hiperconvergência – appliance de armazenamento virtual (VSA) e virtualização de armazenamento embutida no hipervisor. Uma plataforma HCI típica também usa um chassi de hardware, um hipervisor e um controlador SAN.

Máquinas virtuais executam o pool de recursos de infraestrutura em um modelo de armazenamento baseado em VSA. Elas pegam o armazenamento físico do hipervisor e dão acesso a esse armazenamento a outras VMs. As VMs leem e gravam dados por meio de appliances de armazenamento virtual que vivem estruturalmente no caminho de I/O.

Um processo de nível de hipervisor gerencia o armazenamento físico e o disponibiliza para VMs na virtualização de armazenamento embutida no hipervisor. Nesse modelo, o hipervisor é responsável por gerenciar dispositivos de armazenamento.

Em ambos os casos, uma plataforma de infraestrutura hiperconvergente oferece virtualização de armazenamento para garantir controle total sobre o stack de infraestrutura.

Agora, vamos examinar cada camada de software em detalhes.

Virtualização de computação cria versões virtuais de hardware de computação e redes. Ela consolida servidores que são então considerados como um pool de recursos pelas VMs. As equipes de TI podem compartilhar e acessar essa infraestrutura centralizada de qualquer lugar. Como resultado, elas podem reduzir o número de dispositivos físicos por trás de uma arquitetura.

Virtualização de armazenamento usa um console central para agrupar armazenamento físico de vários dispositivos de armazenamento em um único dispositivo de armazenamento. Máquinas virtuais dependem da virtualização de armazenamento para identificar e agregar capacidade de armazenamento disponível de dispositivos físicos.

Soluções de armazenamento virtual devem ser capazes de interceptar e enviar solicitações de I/O de entrada de VMs para dispositivos de armazenamento apropriados em um ambiente virtualizado, ou todo o processo desmoronará. Os usuários não veem o armazenamento virtual; para eles, parece apenas um único drive físico ou número de unidade lógica (LUN) que lê e grava.

Virtualização de rede combina recursos de rede disponíveis para três propósitos: agregar redes físicas em uma rede virtual, conectar VMs com redes de software ou dividir uma rede em segmentos. Ela elimina a necessidade de configuração de rede antes de mover VMs entre domínios. Administradores de rede projetam camadas de rede virtual isoladas que compartilham o mesmo tecido de rede física usando software de virtualização de rede.

Infraestrutura convergente vs. hiperconvergente vs. nuvem

Infraestrutura convergente (CI) é um método baseado em hardware, baseado em blocos de construção, que une appliances de servidor, armazenamento e processos em um conjunto de hardware compacto. A infraestrutura hiperconvergente faz o mesmo, mas com uma abordagem definida por software que simplifica a implantação e o gerenciamento de componentes de TI a partir de um único painel. A infraestrutura de computação em nuvem pública ou privada é uma arquitetura única que integra armazenamento físico, computação e recursos de rede.

Infraestrutura convergente facilita o gerenciamento de data centers com um pacote de sistema pré-embalado que apresenta componentes de computação, armazenamento e rede. Este sistema único elimina a necessidade de comprar componentes de hardware e software separadamente de diferentes fornecedores. Elementos de sistema pré-configurados no pacote permitem que você implante a infraestrutura mais rapidamente.

Infraestrutura hiperconvergente ou infraestrutura ultra-convergente usa rede definida por software, armazenamento e um hipervisor para gerenciar recursos de computação. O software é responsável pelos recursos que existem no topo do hipervisor. Essa abordagem definida por software é flexível e suporta cargas de trabalho modernas.

Infraestrutura de computação em nuvem depende de uma camada de abstração para agrupamento de recursos físicos e entrega de serviços. A nuvem facilita a configuração e implantação com interfaces de programação de aplicativos (APIs) ou interfaces de usuário. Os serviços de nuvem minimizam os custos iniciais de infraestrutura, pois não precisam de armazenamento local para executar programas ou compartilhar dados. Mas pode ser complexo configurar a infraestrutura de nuvem.

Software de hiperconvergência vs. hardware HCI: qual é melhor?

As empresas que procuram infraestrutura hiperconvergente podem escolher uma plataforma de hiperconvergência agnóstica de hardware ou hardware HCI, também conhecido como appliance HCI integrado, de um único fornecedor. O software HCI permite que você traga sua própria tecnologia e implante a infraestrutura. Com o hardware HCI, você precisa comprar o pacote de hardware/software de um único fornecedor.

Appliances HCI plug-and-play têm múltiplos benefícios: configuração mínima, fácil solução de problemas e melhor otimização de desempenho. Além disso, você não precisa de especialistas em armazenamento internos devido ao suporte 24 horas do fornecedor. No entanto, o bloqueio de fornecedor acontece às vezes. Você também pode ter que pagar extra se quiser adicionar recursos adicionais de rede e computação para aumentar a capacidade.

Ao contrário dos appliances HCI, a configuração de software HCI é mais complexa e demorada. Mas você não precisa comprar uma nova licença de software toda vez que atualizar o hardware. As soluções de software HCI também facilitam a adição de capacidade de acordo com as necessidades de armazenamento. Você tem controle total sobre qual hardware usa e como desconecta ou conecta camadas de software-hardware.

Por outro lado, pense no tempo que sua equipe de TI gastará rastreando bugs, resolvendo problemas de integração e coordenando patches com vários fornecedores. Além disso, mantenha um olhar atento nas listas de compatibilidade de hardware (HCLs) para manter as versões de firmware atualizadas.

No geral, é sensato considerar o caso de negócios e escolher a tecnologia adequada. Faça sua devida diligência antes de escolher uma infraestrutura hiperconvergente.

Casos de uso de infraestrutura hiperconvergente

A adoção de hiperconvergência começou com casos de uso como infraestrutura de desktop virtual (VDI) e cargas de trabalho de propósito geral. Hoje, as empresas usam soluções HCI para consolidação de data centers, computação de borda, implantação de escritório remoto/filial (ROBO), migração para a nuvem e inúmeras outras cargas de trabalho. O resultado é uma implantação e gerenciamento eficientes de recursos de TI com maiores vantagens de despesas de capital e operacionais.

VDI e desktop como serviço (DaaS)

A implementação de VDI sempre preocupou arquitetos de desktop e diretores de informação (CIOs) devido à sua complexidade arquitetônica e armazenamento de baixo desempenho. Com soluções HCI, você pode simplificar cada elemento de VDI em um único pacote e manter a eficiência de custos. Então, como isso funciona?

Desktops virtuais consistem em centenas ou mais VMs que podem ficar ocupadas simultaneamente. Esses desktops precisam de expansão de capacidade de escala para poder adicionar novos recursos de hardware. As soluções de infraestrutura hiperconvergente combinam diferentes elementos de VDI em um único appliance.

Cada host HCI adiciona recursos de computação e rede ao pool de recursos de armazenamento. Quando você tem múltiplos clusters HCI, não precisa de recursos diferentes ou novos arrays de armazenamento para escalar. A flexibilidade de adicionar mais nós ajuda você a expandir seu negócio de DaaS. É por isso que o HCI continua sendo a primeira escolha para diversas cargas de trabalho de dados da Internet das Coisas (IoT), arquivos, aplicativos e vídeos.

Computação de borda e modelo ROBO

Algumas empresas preferem executar algumas coisas nas instalações e outras gostam mais da nuvem. Por exemplo, podem querer manter sistemas de planejamento de recursos empresariais (ERP), soluções de ponto de venda (POS) ou ferramentas de gerenciamento de armazém perto das estações de trabalho do cliente local. Eles também podem precisar de capacidades robustas de administração se seu departamento de TI for pequeno. Soluções hiperconvergentes ajudam a criar ambientes de borda que podem ser facilmente escalados para cima ou para baixo.

Empresas com escritórios remotos e filiais também usam hiperconvergência para criar clusters de virtualização com alguns servidores físicos. Isso significa que as equipes de TI podem gerenciar facilmente a infraestrutura com uma visão única de todos os locais ROBO.

Consolidação de data centers

Uma melhor experiência do usuário final vem de menos tempo gasto gerenciando infraestrutura. É por isso que as equipes de operações de TI preferem soluções HCI para mesclar servidores, sistemas de rede e armazenamento. Consolidar operações de data center ajuda a melhorar o planejamento de capacidade de carga de trabalho e reduzir silos de infraestrutura.

Algumas empresas também usam plataformas HCI para combinar servidores e arrays redundantes de discos independentes (RAIDs) para que possam se concentrar mais em serviços de máquinas virtuais.

Registro e análise

Como você sabe, uma solução HCI escala armazenamento, RAM e CPU ao mesmo tempo. Mas e se uma carga de trabalho exigir mais de um recurso do que outro? Você acabará comprando recursos desnecessários? Não realmente.

A maioria das plataformas HCI hoje apresenta nós densos em armazenamento, o que aumenta a capacidade de armazenamento sem computação e melhora a proporção de armazenamento para computação. É por isso que as empresas também usam hiperconvergência para registro e análise.

Empresas que mantêm registros precisam de infraestrutura que suporte gravações rápidas enquanto lida com alta velocidade de dados. A plataforma subjacente deve ser capaz de expandir rapidamente a capacidade de armazenamento. Da mesma forma, empresas que mineram dados para obter insights precisam de um ambiente de TI que suporte leituras rápidas para ajudar as plataformas de análise a gerar resultados mais rapidamente.

Ambos os casos de uso requerem construção de capacidade constante ao longo do tempo para suportar cargas de trabalho intensivas de leitura e gravação. As soluções HCI permitem que você escale à medida que cresce. O custo total de propriedade (TCO) é, portanto, menor do que se você tivesse que pagar antecipadamente pela capacidade de armazenamento.

Backup, recuperação de desastres e proteção de dados

Ambientes hiperconvergentes apresentam capacidades de proteção de dados também. Eles usam replicação centrada em VM dentro de um cluster HCI ou de um cluster para outro para fazer backup e proteger dados. As capacidades de armazenamento escaláveis ajudam a replicar e armazenar dados em outro cluster ou local físico. As ferramentas HCI geralmente oferecem automação de failover de recuperação de desastres (DR) ou soluções de failover de hipervisor.

Benefícios da infraestrutura hiperconvergente

Além de oferecer fácil implantação, gerenciamento e atualizações de infraestrutura, as soluções de infraestrutura hiperconvergente mantêm você ágil, oferecem uma experiência semelhante à nuvem e mantêm baixos custos.

• Escale conforme necessário. A escalabilidade é uma das principais razões pelas quais as organizações escolhem plataformas HCI. Você pode adicionar ou remover blocos de construção pré-configurados ou nós para ou de clusters HCI. Esses nós facilitam a integração e superam os problemas de escalabilidade da infraestrutura tradicional.
• Mantenha os sistemas confiáveis e disponíveis. Quando um nó falha em uma plataforma HCI, outros nós estão prontos para assumir e distribuir funções entre si. Você pode até substituir ou adicionar nós sem interrupção. O ambiente definido por software apresenta tolerância a falhas pré-construída, recuperação de desastres e capacidades de auto-cura, todas essenciais para garantir confiabilidade e alta disponibilidade.
• Atenda às demandas de desempenho. Os sistemas HCI podem executar cargas de trabalho variadas com SSDs e HDDs. Não há necessidade de reconfigurar o hardware toda vez que o requisito de desempenho muda. Como bônus, você também se beneficia de menor latência, já que as unidades de armazenamento e processamento permanecem em proximidade.
• Ofereça aos usuários uma experiência semelhante à nuvem. As plataformas HCI agem como soluções de nuvem porque abstraem e apresentam recursos de hardware como serviços consumíveis. Esse comportamento semelhante à nuvem ajuda você a gerenciar cargas de trabalho em várias plataformas. Além disso, o HCI usa virtualização avançada, então a integração com plataformas de nuvem é mais fácil.
• Minimize as despesas de TI. A infraestrutura hiperconvergente integra recursos de hardware de commodities, então você não precisa gastar em servidores especializados, redes ou componentes de armazenamento. O armazenamento conectado diretamente no HCI também ajuda você a evitar os custos de implantação e gerenciamento de SAN.

Implantação de HCI

Considere revisar os três tipos de modelos de implantação de HCI abaixo ao adicionar infraestrutura hiperconvergente a um data center tradicional.

• Implantação HCI de substituição total substitui todo o ambiente tradicional. Idealmente, você não obterá adesão para essa opção, pois causa o máximo deslocamento de hardware e pode ser caro. Este modelo de implantação HCI é adequado para projetos de construção de novos data centers que precisam de arquitetura de referência.
• Implantação HCI lado a lado refere-se à coexistência de uma infraestrutura de nuvem hiperconvergente e arquitetura heterogênea tradicional em um data center. Este modelo de implantação HCI permite que você migre a carga de trabalho para HCI a longo prazo. Como resultado, você pode facilmente reutilizar hardware deslocado.
• Implantação HCI por aplicação significa que você usa HCI para suportar aplicativos específicos ou iniciativas de computação em vez de migrar a carga de trabalho para ele. Este modelo de implantação é ideal para construir uma nova infraestrutura de desktop virtual ou cluster de processamento de big data.

Soluções de infraestrutura hiperconvergente

A infraestrutura hiperconvergente é a espinha dorsal da TI moderna. Sem a solução certa, você não pode virtualizar sistemas tradicionais definidos por hardware. Confira as principais soluções HCI em 2023 aqui.

Para ser incluído nesta categoria, um produto de software deve:

• Virtualizar servidores, armazenamento e redes de conexão.
• Fazer backup e recuperar dados virtualizados.
• Escalar infraestrutura conforme as necessidades organizacionais.
• Conectar-se com outros softwares e hardwares de infraestrutura.

*Essas cinco principais soluções de infraestrutura hiperconvergente vêm do Relatório Grid® de Inverno de 2023 da G2. Algumas avaliações podem ser editadas para clareza.

1. Nutanix Cloud Infrastructure

Nutanix Cloud Infrastructure (NCI) apresenta soluções de virtualização integradas e tecido de armazenamento distribuído para consolidar cargas de trabalho e alcançar localidade de dados para alto desempenho.

O que os usuários mais gostam:

“A simplicidade e o poder do produto são fenomenais. Tudo está disposto de maneira infalível, e independentemente de quão simples pareça, todos os recursos necessários estão bem na sua frente, e se você precisar de algo mais avançado, pode ser feito a partir da interface de linha de comando (CLI).”

- Nutanix Cloud Infrastructure (NCI) Review, Jacob L.

O que os usuários não gostam:

“Precisa melhorar sua interface de usuário. O custo inicial pode ser mais alto do que outros provedores. Além disso, eu não gostei muito do recurso de um clique para entender mais sobre cada conceito.”

- Nutanix Cloud Infrastructure (NCI) Review, Sumit K.

2. StarWind Virtual SAN

StarWind Virtual SAN é uma solução de infraestrutura hiperconvergente de primeira linha que permite construir um pool de armazenamento tolerante a falhas com espelhamento entre discos rígidos internos e servidores de hipervisor. Você também pode implantá-lo ou adicioná-lo à infraestrutura de TI existente.

O que os usuários mais gostam:

“Ele transforma discos de servidor e unidades flash em um pool de armazenamento de alto desempenho, fornecendo armazenamento escalável e econômico para ambientes virtualizados. Alta disponibilidade e tolerância a falhas também estão incluídas nesta solução. Você só precisa de 2 servidores para começar, permitindo que você crie qualquer tipo de cluster altamente disponível que você possa imaginar que requer armazenamento compartilhado, seja virtualização ou clusters de servidor de linguagem de consulta estruturada (SQL).”

- StarWind Virtual SAN Review, Georgian M.

O que os usuários não gostam:

“Embora seja razoavelmente precificado, seria bom se fosse ainda mais acessível. Nos dias de hoje, cada centavo conta. Além disso, uma vez tive que adicionar suporte de emergência 24 horas. Paguei pelo suporte (uma taxa anual), mas só foi válido até a próxima renovação (apenas por alguns meses). Isso não foi ótimo. Esse tipo de suporte deveria ser proporcional ou permitido para ser transferido.”

- StarWind Virtual SAN Review, Chris T.

3. Huawei FusionCube BigData Machine

Huawei FusionCube BigData Machine oferece tecnologias de aceleração inovadoras para ajudar as empresas a construir armazenamento de dados de alta densidade e conectar plataformas de Big Data.

O que os usuários mais gostam:

“É bom para computação e muito útil quando eles fornecem um pacote único para virtualização. A implantação é mais rápida do que outras.”

- Huawei FusionCube BigData Machine Review, Arpit B.

O que os usuários não gostam:

“Requer muito dinheiro para armazenar. Não é útil para execuções curtas. Às vezes, os dados serão incompatíveis e não estruturados.”

- Huawei FusionCube BigData Machine Review, Pradeep N.

4. VMware HCI Software

VMware HCI Software permite que você converja armazenamento físico com servidores x86 para facilitar a escalabilidade.

O que os usuários mais gostam:

“Ele fornece computação, estrutura de rede e armazenamento a partir de uma única plataforma de servidor que é x86. É uma espécie de bloco de construção e permite que data centers com várias acessos e recursos de escalabilidade.”

- VMware HCI Software Review, Anurag K.

O que os usuários não gostam:

“Às vezes havia um pouco de confusão sobre qual computador eu estava controlando com meus dispositivos de entrada.”

- VMware HCI Software Review, Ron W.

5. VxRail

VxRail da Dell simplifica o gerenciamento de operações de TI com appliances de infraestrutura hiperconvergente totalmente pré-configurados e integrados.

O que os usuários mais gostam:

“Ele possui armazenamento totalmente em flash, o que o torna muito rápido e oferece alto desempenho de operações de entrada/saída por segundo (IOPS). Ele combina armazenamento, computação e rede em um único appliance, reduzindo assim o custo geral e proporcionando fácil gerenciamento. Estou usando-o com VMware, então temos todos os recursos disponíveis no VMware. O suporte da Dell também foi bom durante a implementação.”

- VxRail Review, Anurag P.

O que os usuários não gostam:

“Falta de material de estudo e guias para ajudar na implantação.”

- VxRail Review, Hussein H.

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