O que é a desduplicação de dados? | phoenixNAP Glossário de TI

A desduplicação de dados é uma técnica de compactação de dados usada para eliminar redundante cópias de dados, reduzindo assim os requisitos de armazenamento e melhorando a eficiência. Ao identificar e remover blocos de dados duplicados, a desduplicação garante que apenas uma instância única de dados seja armazenada.

O que é desduplicação de dados?

A desduplicação de dados é uma técnica sofisticada de compactação de dados que desempenha um papel crítico na otimização dos sistemas de armazenamento, eliminando cópias redundantes de dados. Basicamente, a desduplicação funciona identificando e removendo blocos de dados duplicados, garantindo que apenas uma instância única de cada dado seja retida. Este processo pode ser implementado em vários níveis granulares, como arquivo, bloco ou byte nível, dependendo dos requisitos específicos do sistema de armazenamento.

Na prática, quando um conjunto de dados é examinado, o sistema de desduplicação divide os dados em segmentos ou partes, cada um dos quais recebe um identificador exclusivo, normalmente um identificador criptográfico. hash. Esses identificadores são então comparados para detectar duplicatas. Se o identificador de um segmento corresponder a um identificador existente, o sistema fará referência ao segmento existente em vez de armazenar a duplicata. Este método reduz significativamente a quantidade de espaço de armazenamento necessário, pois apenas segmentos de dados exclusivos são armazenados, enquanto os redundantes são substituídos por ponteiros para os dados originais.

Como funciona a desduplicação?

A desduplicação de dados funciona identificando e eliminando dados redundantes em um sistema de armazenamento, garantindo que apenas instâncias exclusivas de dados sejam armazenadas. Aqui está uma explicação detalhada de como o processo normalmente funciona:

Agrupamento de dados. A primeira etapa na desduplicação de dados envolve dividir os dados em partes menores e gerenciáveis, chamadas pedaços. Esses pedaços podem variar em tamanho e o método usado para determinar os limites dos pedaços pode ser fixo ou variável. A fragmentação de tamanho fixo é mais simples, mas pode ser menos eficiente, enquanto a fragmentação de tamanho variável ajusta os limites da fragmentação com base no conteúdo dos dados, geralmente resultando em melhores taxas de desduplicação.
Hash. Cada pedaço de dados é processado por meio de uma função hash criptográfica, como MD5 ou SHA-256, para gerar um identificador exclusivo conhecido como valor hash ou impressão digital. Esse valor hash serve como uma assinatura digital para o pedaço, permitindo que o sistema identifique duplicatas com rapidez e precisão.
Comparação. Os valores de hash dos pedaços são comparados com um índice central ou banco de dados que armazena os valores de hash de pedaços armazenados anteriormente. Se um valor de hash corresponder a um existente no índice, isso indica que o pedaço é duplicado.
Armazenamento. Quando um pedaço duplicado é identificado, o sistema não armazena o pedaço redundante novamente. Em vez disso, ele cria uma referência ou ponteiro para o pedaço original já armazenado. Se o pedaço for único e não for encontrado no índice, ele será armazenado no sistema de armazenamento e seu valor hash será adicionado ao índice.
Indexação. O índice ou banco de dados é atualizado continuamente com novos valores de hash de partes exclusivas. Este índice é crucial para o processo de desduplicação, pois garante que todos os dados recebidos sejam comparados com os dados armazenados anteriormente para identificar duplicatas de forma eficiente.
Reconstrução. Quando os dados são recuperados ou reconstruídos, o sistema usa os pedaços únicos armazenados e os ponteiros para remontá-los em sua forma original. Esse processo garante que a desduplicação seja transparente para usuários e aplicativos, que interagem com os dados da mesma forma que fariam com o armazenamento não desduplicado.
Operacional. Os sistemas de desduplicação geralmente incluem otimizações adicionais, como compactação de dados e armazenamento em cache. A compactação reduz ainda mais o espaço ocupado pelo armazenamento, codificando os dados em um formato com maior eficiência de espaço. O cache melhora o desempenho armazenando dados acessados com frequência em níveis de armazenamento mais rápidos.
Coleta de lixo. Com o tempo, os dados que não são mais necessários ou que foram atualizados podem deixar para trás pedaços e ponteiros órfãos. Os sistemas de desduplicação realizam periodicamente a coleta de lixo para identificar e remover esses pedaços não utilizados, garantindo a utilização ideal do armazenamento.

Casos de uso de desduplicação de dados

A desduplicação de dados é uma tecnologia versátil que pode ser aplicada em vários cenários em diferentes setores. Aqui estão alguns casos de uso importantes e explicações sobre como a desduplicação é utilizada:

Backup e recuperação. em backup sistemas, várias cópias dos mesmos dados são frequentemente armazenadas ao longo do tempo, resultando em redundância significativa. A desduplicação reduz a quantidade de armazenamento necessária, garantindo que apenas blocos de dados exclusivos sejam salvos. Isto leva a custos de armazenamento reduzidos, backup vezes e processos de recuperação mais rápidos, pois há menos dados para gerenciar e restaurar.
Otimização do armazenamento primário. A desduplicação pode ser aplicada a ambientes de armazenamento primário para minimizar o espaço ocupado pelo armazenamento de dados ativos. Essa otimização resulta em menores custos de armazenamento e maior eficiência de armazenamento, permitindo que as organizações armazenem mais dados no mesmo espaço físico.
A recuperação de desastres. A desduplicação ajuda a simplificar os processos de recuperação de desastres, reduzindo a quantidade de dados que precisam ser transferidos e armazenados em um local secundário. Aumenta a velocidade de transferência de dados, reduz largura de banda requisitos e garante que as operações de recuperação sejam mais eficientes e econômicas.
Infraestrutura de desktop virtual (VDI). Em ambientes VDI, vários desktops virtuais geralmente possuem sistemas operacionais, aplicativos e conjuntos de dados idênticos. A desduplicação remove essas redundâncias, resultando em menores requisitos de armazenamento, provisionamento mais rápido de desktops virtuais e melhor desempenho geral do ambiente VDI.
Arquivamento de e-mail. Os sistemas de e-mail geram quantidades significativas de dados duplicados devido a anexos e repetidas cadeias de e-mail. A desduplicação reduz o espaço de armazenamento necessário para arquivos de e-mail.
gerenciamento de banco de dados. Os bancos de dados geralmente contêm dados redundantes, especialmente em ambientes com atualizações frequentes de dados e backupS. A desduplicação minimiza essa redundância, otimizando o uso do armazenamento, melhorando o desempenho do banco de dados e reduzindo backup vezes.
Cloud armazenamento. Cloud os provedores de armazenamento podem implementar a desduplicação para reduzir a quantidade de dados que precisam armazenar e gerenciar para vários clientes. Isso permite economia de custos para os fornecedores e melhora o desempenho e escalabilidade of cloud serviços de armazenamento.
Big data e análises. em dados grandes ambientes, grandes conjuntos de dados geralmente contêm informações redundantes. A desduplicação ajuda a minimizar os requisitos de armazenamento desses conjuntos de dados. Isso permite processamento e análise de dados mais eficientes, reduzindo o tempo e os recursos necessários para obter insights de grandes volumes de dados.
Sincronização e compartilhamento de arquivos. Os serviços que envolvem sincronização e compartilhamento de arquivos, como Dropbox ou Google Drive, podem usar a desduplicação para garantir que apenas dados exclusivos sejam armazenados e sincronizados entre dispositivos. Isso reduz os custos de armazenamento, acelera os processos de sincronização e melhora a experiência do usuário, minimizando os tempos de upload e download.
Gerenciamento de máquinas virtuais. Em ambientes onde vários VMs são implantados, pode haver duplicação significativa de arquivos do sistema operacional e binários de aplicativos. A desduplicação elimina essas redundâncias, levando à redução dos requisitos de armazenamento, à implantação mais rápida de VMs e ao melhor desempenho dos ambientes virtuais.

Técnicas de desduplicação de dados

A desduplicação de dados emprega várias técnicas para identificar e eliminar dados redundantes. Essas técnicas podem ser classificadas com base no nível de dados a que se destinam e no tempo do processo de desduplicação. Aqui estão as principais técnicas de desduplicação de dados explicadas:

Desduplicação em nível de arquivo. Esta técnica identifica e elimina arquivos duplicados. Cada arquivo é comparado usando um identificador exclusivo, normalmente um valor hash, para determinar se um arquivo idêntico já foi armazenado. É relativamente simples e eficiente para ambientes onde arquivos inteiros são frequentemente duplicados, como em sistemas de gerenciamento de documentos.
Desduplicação em nível de bloco. Essa técnica divide os arquivos em blocos menores de tamanho fixo ou variável e identifica duplicatas no nível do bloco. Cada bloco recebe hash e as duplicatas são identificadas com base nos valores de hash. Ele oferece um nível de granularidade mais refinado do que a desduplicação em nível de arquivo, resultando em taxas de desduplicação mais altas e melhor eficiência de armazenamento, especialmente para arquivos grandes com pequenas diferenças.
Desduplicação em nível de byte. Esta técnica examina dados no byte nível, comparando sequências de bytes dentro de arquivos ou blocos para identificar e eliminar redundância. Ele fornece o mais alto nível de granularidade e pode alcançar as economias de armazenamento mais significativas, mas é computacionalmente intensivo e pode exigir mais poder e tempo de processamento.
Desduplicação in-line. Essa técnica realiza a desduplicação em tempo real, à medida que os dados são gravados no sistema de armazenamento. Os dados duplicados são identificados e eliminados antes de serem armazenados, reduzindo o espaço de armazenamento imediato e evitando a gravação de dados redundantes.
Desduplicação pós-processo. Essa técnica executa a desduplicação depois que os dados são gravados no sistema de armazenamento. Os dados são analisados e cópias redundantes são identificadas e eliminadas durante o processamento subsequente. Ele permite operações iniciais de gravação mais rápidas, uma vez que a desduplicação não é executada em tempo real. Pode ser agendado durante períodos de baixa atividade do sistema para minimizar o impacto no desempenho.
Desduplicação baseada na origem. Esta técnica realiza a desduplicação na fonte de dados, como em máquinas clientes ou backup agentes, antes que os dados sejam transmitidos ao sistema de armazenamento. Ele reduz a quantidade de dados que precisam ser transferidos pela rede, levando a um menor uso de largura de banda e a uma transferência mais rápida. backup vezes.
Desduplicação baseada em destino. Essa técnica executa a desduplicação no destino de armazenamento, como em backup dispositivos ou matrizes de armazenamento, após dados foram transmitidos da fonte. É mais fácil de implementar e gerenciar, pois centraliza o processo de desduplicação, mas não reduz os requisitos de largura de banda da rede.
Desduplicação global. Essa técnica realiza a desduplicação em vários sistemas ou locais de armazenamento, criando um índice global de blocos de dados exclusivos para identificar duplicatas em toda a infraestrutura de armazenamento. Ele maximiza a eficiência do armazenamento eliminando duplicatas em diferentes sistemas e locais, proporcionando maior economia de armazenamento e melhor consistência dos dados.
Desduplicação do lado do cliente. Semelhante à desduplicação baseada na origem, a desduplicação do lado do cliente é implementada em dispositivos clientes, onde os dados são desduplicados antes de serem enviados ao sistema de armazenamento ou backup server. Reduz a quantidade de dados transmitidos pela rede, levando a transferências de dados mais rápidas e menor congestionamento da rede.
Desduplicação assistida por hardware. Essa técnica utiliza componentes de hardware especializados, como aceleradores de desduplicação ou controladores de armazenamento, para executar tarefas de desduplicação com mais eficiência. Ele descarrega a carga de trabalho de desduplicação do principal CPU, resultando em tempos de processamento mais rápidos e melhor desempenho geral do sistema.

Vantagens e desvantagens da desduplicação de dados

A desduplicação de dados é uma tecnologia poderosa que oferece benefícios significativos para eficiência de armazenamento e redução de custos. No entanto, ele também traz seu próprio conjunto de desafios e limitações. Compreender as vantagens e desvantagens da desduplicação de dados ajuda as organizações a tomar decisões informadas sobre a implementação desta tecnologia na sua infra-estrutura de armazenamento.

Vantagens da desduplicação

A desduplicação de dados oferece inúmeros benefícios que a tornam uma tecnologia atraente para otimizar sistemas de armazenamento e aprimorar o gerenciamento geral de dados. Essas vantagens contribuem para economia de custos, melhor desempenho e melhor utilização de recursos. Abaixo está uma explicação detalhada das principais vantagens da desduplicação de dados:

Economia de espaço de armazenamento. Ao eliminar dados redundantes, a desduplicação reduz significativamente a quantidade de espaço de armazenamento necessária. Isso leva a custos de armazenamento mais baixos e à capacidade de armazenar mais dados no mesmo espaço físico.
Eficiência de custos. Necessidades reduzidas de armazenamento se traduzem em custos mais baixos para aquisição e manutenção de armazenamento Hardwares. Além disso, as organizações economizam energia, refrigeração e data center despesas de espaço.
Melhorado backup e tempos de recuperação. A desduplicação reduz o volume de dados que precisam de backup, resultando em backup processos. Os tempos de recuperação também melhoram, pois há menos dados para restaurar.
Gerenciamento de dados aprimorado. Com menos dados para gerenciar, tarefas administrativas como migração de dados, replicação e arquivamento tornam-se mais eficientes e gerenciáveis.
Otimização da largura de banda da rede. A desduplicação baseada na fonte reduz a quantidade de dados transmitidos pela rede, otimizando o uso da largura de banda e acelerando os processos de transferência de dados.
Escalabilidade A desduplicação permite que as organizações escalem sua infraestrutura de armazenamento de forma mais eficaz, maximizando o uso da capacidade de armazenamento disponível.
Benefícios ambientais. A redução dos requisitos de hardware de armazenamento e a melhoria da eficiência levam a um menor consumo de energia e a uma menor pegada de carbono, contribuindo para operações de TI mais sustentáveis.
Melhor desempenho em ambientes virtuais. Na infraestrutura de desktops virtuais e em ambientes de máquinas virtuais, a desduplicação reduz o espaço ocupado pelo armazenamento e melhora o desempenho, minimizando dados redundantes.

Desvantagens da desduplicação

Embora a desduplicação de dados ofereça inúmeros benefícios em termos de eficiência de armazenamento e economia de custos, ela também apresenta vários desafios e limitações que as organizações precisam considerar. Eles incluem:

Sobrecarga de desempenho. Os processos de desduplicação, especialmente aqueles executados em linha, podem introduzir latência e exigem recursos computacionais significativos, impactando potencialmente o desempenho de sistemas e aplicativos de armazenamento.
Complexidade e gestão. Implementar e gerenciar um sistema de desduplicação pode ser complexo, exigindo conhecimento e ferramentas especializadas. Isto aumenta a carga administrativa do pessoal de TI e exige formação adicional.
Custos iniciais. Embora a desduplicação possa levar a economias de custos a longo prazo, o investimento inicial em hardware, software e infraestrutura de desduplicação pode ser substancial, representando uma barreira para algumas organizações.
Riscos de integridade de dados. Em casos raros, os processos de desduplicação podem levar a Corrupção de dados ou perda, especialmente se houver erros no índice de desduplicação ou durante a fase de reconstrução dos dados. Garantir a integridade dos dados requer mecanismos robustos de verificação de erros.
Problemas de compatibilidade. Nem todos os aplicativos e sistemas de armazenamento são compatíveis com tecnologias de desduplicação. A integração da desduplicação na infraestrutura existente pode exigir modificações ou atualizações significativas.
Backup e restaurar a complexidade. Embora a desduplicação reduza as necessidades de armazenamento, ela pode complicar backup e restaurar processos. A restauração de dados desduplicados pode demorar mais e exigir etapas adicionais para remontar dados de blocos exclusivos.
Consumo de recursos. Os processos de desduplicação, especialmente aqueles executados em segundo plano ou pós-processo, podem consumir recursos substanciais do sistema, como CPU, memória e I / O largura de banda, afetando o desempenho geral do sistema.
Preocupações de escalabilidade. À medida que os volumes de dados aumentam, manter e dimensionar o índice de desduplicação pode se tornar um desafio. Índices grandes podem afetar o desempenho e exigir recursos adicionais de armazenamento e gerenciamento.

Perguntas frequentes sobre desduplicação de dados

Aqui estão as respostas para as perguntas mais frequentes sobre a desduplicação de dados.

Desduplicação de destino versus desduplicação de origem

A desduplicação ocorre no destino de armazenamento, como em backup dispositivos ou matrizes de armazenamento, onde os dados são desduplicados após serem transmitidos da origem. Isto centraliza o processo de desduplicação, simplificando o gerenciamento e a implementação em toda a organização, mas não reduz os requisitos de largura de banda da rede, uma vez que todos os dados devem primeiro ser transferidos para o destino.

Em contraste, a desduplicação ocorre na origem dos dados, como em máquinas clientes ou backup agentes, antes que os dados sejam enviados pela rede. Essa abordagem reduz a quantidade de dados transmitidos, diminuindo o uso de largura de banda e acelerando backup vezes, o que é particularmente benéfico em ambientes com capacidade de rede limitada. No entanto, a desduplicação na origem requer recursos de desduplicação no lado do cliente, potencialmente adicionando complexidade e sobrecarga de processamento aos sistemas de origem.

Desduplicação em nível de arquivo vs. desduplicação em nível de bloco

A desduplicação em nível de arquivo, também conhecida como armazenamento de instância única, elimina arquivos duplicados armazenando apenas uma cópia de cada arquivo e criando referências a ele para duplicatas subsequentes. Este método é simples e eficaz para ambientes com muitos arquivos idênticos, como sistemas de gerenciamento de documentos, mas pode perder redundâncias menores nos arquivos.

A desduplicação em nível de bloco, por outro lado, divide os arquivos em blocos menores e desduplica nessa granularidade mais fina. Ao fazer hash e comparar esses blocos, a desduplicação em nível de bloco identifica e elimina redundâncias nos arquivos, levando a maior eficiência de armazenamento e melhores taxas de desduplicação. No entanto, é mais complexo e computacionalmente intensivo do que a desduplicação em nível de arquivo, exigindo mais poder de processamento e potencialmente impactando o desempenho do sistema.

Deduplicação de dados versus compactação

A desduplicação de dados identifica e elimina cópias redundantes de dados em nível de arquivo, bloco ou byte, armazenando apenas instâncias únicas e usando referências para duplicatas, o que é particularmente eficaz em ambientes com alta redundância de dados, como backup sistemas.

A compactação reduz o tamanho dos dados, codificando-os com mais eficiência, removendo padrões repetitivos em arquivos individuais ou blocos de dados. Embora a desduplicação proporcione maiores economias de armazenamento em cenários com redundância significativa, a compactação é benéfica para reduzir o tamanho de arquivos individuais, independentemente da redundância.

A combinação de ambas as técnicas pode maximizar a eficiência do armazenamento, com a desduplicação reduzindo o volume geral de dados e a compactação diminuindo o tamanho dos dados exclusivos.

Desduplicação de dados versus provisionamento dinâmico

Desduplicação de dados e provisionamento fino são técnicas de otimização de armazenamento, mas abordam aspectos diferentes da eficiência do armazenamento. A desduplicação de dados concentra-se na redução do consumo de armazenamento, eliminando cópias redundantes de dados, garantindo que apenas blocos de dados exclusivos sejam armazenados. Este processo diminui significativamente o armazenamento necessário para backups, máquinas virtuais e outros ambientes com alta redundância de dados.

O provisionamento dinâmico otimiza a utilização do armazenamento alocando capacidade de armazenamento sob demanda, em vez de antecipadamente. Ele permite que vários volumes de armazenamento virtual compartilhem o mesmo conjunto de armazenamento físico, dando a ilusão de capacidade de armazenamento abundante e consumindo espaço apenas à medida que os dados são realmente gravados.

Embora a desduplicação de dados reduza a quantidade de dados armazenados, o provisionamento dinâmico maximiza o uso dos recursos de armazenamento disponíveis. Ambas as técnicas podem ser usadas juntas para aumentar a eficiência do armazenamento, mas operam em níveis diferentes e abordam desafios de armazenamento distintos.