NAS (Network Attached Storage) - отдельно стоящая интегрированная дисковая система. NAS-cервер , со своей специализированной ОС и набором полезных функций быстрого запуска системы и обеспечения доступа к файлам . Система подключается к обычной компьютерной сети (ЛВС), и является быстрым решением проблемы нехватки свободного дискового пространства, доступного для пользователей данной сети.
NAS - это хранилище, подключаемое к сети, как любое сетевое устройство, обеспечивает файловый доступ к данным. NAS-устройства представляют из себя комбинацию СХД и сервера , к которому она подключена. В простейшем варианте устройством NAS является обычный сетевой сервер, предоставляющий файловые ресурсы.
История
Развитие сетевых технологий привело к появлению двух сетевых решений для СХД – сетей хранения Storage Area Network (SAN) для обмена данными на уровне блоков, поддерживаемых клиентскими файловыми системами, и серверов для хранения данных на файловом уровне Network Attached Storage (NAS). Чтобы отличать традиционные СХД от сетевых был предложен еще один ретроним – Direct Attached Storage (DAS).
Появлявшиеся на рынке последовательно DAS, SAN и NAS отражают эволюционирующие цепочки связей между приложениями, использующими данные, и байтами на носителе, содержащим эти данные. Когда-то сами программы-приложения читали и писали блоки, затем появились драйверы как часть операционной системы. В современных DAS, SAN и NAS цепочка состоит из трех звеньев: первое звено – создание RAID-массивов, второе – обработка метаданных, позволяющих интерпретировать двоичные данные в виде файлов и записей, и третье – сервисы по предоставлению данных приложению. Они различаются по тому, где и как реализованы эти звенья. В случае с DAS СХД является «голой», она только лишь предоставляет возможность хранения и доступа к данным, а все остальное делается на стороне сервера, начиная с интерфейсов и драйвера. С появлением SAN обеспечение RAID переносится на сторону СХД, все остальное остается так же, как в случае с DAS. А NAS отличается тем, что в СХД переносятся к тому же и метаданные для обеспечения файлового доступа, здесь клиенту остается только лишь поддерживать сервисы данных.
Появление SAN стало возможным после того, как в 1988 году был разработан протокол Fibre Channel (FC) и в 1994 утвержден ANSI как стандарт. Термин Storage Area Network датируется 1999 годом. Со временем FC уступил место Ethernet, и получили распространение сети IP-SAN с подключением по iSCSI.
Идея сетевого сервера хранения NAS принадлежит Брайану Рэнделлу из Университета Ньюкэстла и реализована в машинах на UNIX-сервере в 1983 году. Эта идея оказалась настолько удачной, что была подхвачена множеством компаний, в том числе Novell, IBM , и Sun, но в конечном итоге сменили лидеров NetApp и EMC.
В 1995 Гарт Гибсон развил принципы NAS и создал объектные СХД (Object Storage, OBS). Он начал с того, что разделил все дисковые операции на две группы, в одну вошли выполняемые более часто, такие как чтение и запись, в другую более редкие, такие как операции с именами. Затем он предложил в дополнение к блокам и файлам еще один контейнер, он назвал его объектом.
OBS отличается новым типом интерфейса, его называют объектным. Клиентские сервисы данных взаимодействуют с метаданными по объектному API (Object API). В OBS хранятся не только данные, но еще и поддерживается RAID, хранятся метаданные, относящиеся к объектам и поддерживается объектный интерфейс. DAS, и SAN, и NAS, и OBS сосуществуют во времени, но каждый из типов доступа в большей мере соответствует определенному типу данных и приложений.
Архитектура NAS
Устройства NAS, часто называемые файлерами, состоят из единого головного устройства, выполняющего обработку данных и осуществляющего сетевое соединение цепочки дисков. Устройства NAS позволяют использовать системы хранения в сетях Ethernet , в них для организации совместного доступа к файлам применяется протокол TCP/IP . Эти устройства позволяют клиентам совместно использовать файлы, даже если клиентские системы работают под управлением различных ОС . В отличие от архитектуры DAS , в системах NAS не требуется переводить серверы в автономный режим для увеличения общей емкости; диски можно добавлять в структуру NAS простым подключением устройства в сеть.
Технология NAS (сетевые подсистемы хранения данных, Network Attached Storage) развивается как альтернатива универсальным серверам , несущим множество функций (печати, приложений, факс сервер, электронная почта и т.п.). В отличие от них NAS-устройства исполняют только одну функцию - файловый сервер. И стараются сделать это как можно лучше, проще и быстрее.
Приемущества и недостатки
Плюсы
- Дешевизна и доступность его ресурсов не только для отдельных серверов, но и для любых компьютеров организации
- Простота коллективного использования ресурсов
- Простота развертывания и администрирования
- Универсальность для клиентов (один сервер может обслуживать клиентов , Novell , Mac , Unix)
NAS-устройства очень хороши в гетерогенной среде, где необходим быстрый файловый доступ к данным одновременно для многих клиентов, включая протоколы TCP/IP , CIFS , NFS , FTP , TFTP и др. Также обеспечивается высокая надёжность хранения и гибкость управления в сочетании с простотой обслуживания. Поскольку имена файлов могут содержать символы различных языков, многие NAS обеспечивают поддержку кодировок UTF-8 , Unicode .
NAS-устройства могут быть простейшими «коробочками» с одним портом Ethernet и двумя жёсткими дисками в RAID1 вплоть до огромных систем с большим количеством дисков и внешних Ethernet -портов, несколькими специализированными серверами. Иногда NAS-устройства являются частью SAN -сети и не имеют собственных накопителей, а только предоставляют файловый доступ к данным, находящимся на блочных устройствах хранения. В этом случае NAS берёт на себя функцию мощного специализированного сервера, а SAN – устройства хранения данных. Получаем топологию DAS, скомпонованную из NAS- и SAN-компонентов.
Минусы
- Доступ к информации через протоколы `сетевых файловых систем` зачастую медленнее, чем как к локальному диску.
- Большинство недорогих NAS-серверов не позволяют обеспечить скоростной и гибкий метод доступа к данным на уровне блоков, присущих SAN системам, а не на уровне файлов.
Главный недостаток NAS заключается в повышенной нагрузке на сеть. Для соединения с сетью обычно используется несколько гигабитных Ethernet-контроллеров, работающих в дуплексном режиме, и хотя таким образом достигается должная скорость обмена данными по сетевой среде, нагрузка на сеть возрастает. Поэтому предварительно необходимо рассчитать расположение и количество NAS-устройств.
NAS распространены намного меньше, чем устройства SAN, но доля таких систем постоянно растёт за счёт вытеснения DAS.
*Прогноз роста рынка
5 апреля 2012 года Global Industry Analysts опубликовала отчет Network Attached Storage Devices: A Global Strategic Business Report, в котором обозначила основные точки и причины роста онлайновых архитектур хранения данных . По данным исследовательской компании, объемы информации в мире ежегодно увеличиваются на 65% и до 2020 года достигнут 3 миллионов петабайт. Следствием этого является закономерный рост инвестиций в системы хранения и резервного копирования данных.
Особенно популярной в свете наметившейся тенденции является архитектура NAS. Она не требует высоких расходов на обслуживание и обеспечивает высокую доступность данных, достаточный уровень производительности, прозрачность для конечных пользователей, платформенную независимость.
Объем глобального рынка NAS-решений до 2017 года достигнет $7 млрд. Самый большой кусок пирога приходится на Северную Америку, однако азиатско-тихоокеанский регион в ближайшие шесть лет тоже продемонстрирует завидные ежегодные темпы роста на уровне 14,1%.
До недавнего времени NAS считалась прерогативой представителей малого и среднего бизнеса, которые традиционно располагают весьма ограниченными ИТ-бюджетами. Однако авторы отчета отмечают, что все большее количество вендоров начинают разрабатывать NAS-решения для нужд крупных предприятий.
NAS – что это и зачем оно мне дома?
Современный мир невозможно себе представить без ежесекундно растущих колоссальных объемов всевозможной информации. Массивы данных многочисленных дата-центров тяжело даже вообразить. Данные, которые хранятся на серверах, представляют собой самую разнообразную информацию, необходимую для нужд бизнеса, научных структур, государственных учреждений и так далее.
Однако не только крупным организациям требуется сохранять и использовать большие объемы данных. Большинство обычных пользователей уже столкнулись с постоянной проблемой нехватки дискового пространства на домашних компьютерах. Еще не так давно жесткий диск на 100 Гб являлся недостижимой мечтой для большинства обладателей ПК и его счастливые обладатели терялись, не зная, чем же теперь заполнить эту бездну. За десяток лет до того пределом мечтаний были винчестеры объемом 120 Мб. Еще десятком лет ранее народная молва приписывала Биллу Гейтсу слова «Я не знаю, для чего может понадобиться объем ОЗУ более 64 килобайт», а хранение информации осуществлялось на магнитных лентах и на дискетах.
Прошло не так много времени по историческим масштабам, а огромному числу пользователей ПК даже для домашних хранилищ уже не хватает терабайтных винчестеров. Причина проста: основную массу хранимой дома информации составляют всевозможные мультимедийные данные. Фильмы, музыка, фотографии с каждым годом занимают все большее дисковое пространство из-за увеличения требований к качеству картинки и звука. Если на заре домашнего мультимедиа сжатый фильм занимал объем до 700 Мб (один CD-диск), а несжатый в DVD-качестве - до 4,7 Гб, то сейчас тот же фильм в формате Full HD может отнимать 30-40 Гб на жестком диске. Если же у вас дома есть возможность просмотра 3D-видео, то размеры файлов с видеоконтентом сразу вырастают вдвое.
Очевидно, что составлять обширную домашнюю видеотеку, имея в своем распоряжении один-два терабайта под хранилище, становится затруднительно. Самым очевидным выходом из этой ситуации кажется простое увеличение количества жестких дисков в своем системном блоке. Не хватает пары терабайт - докинь еще диск, потом еще и еще. В итоге в домашнем ПК вполне можно создать хранилище объемом 8-12 Тб, что устроит большинство пользователей. Но у подобного решения есть целый ряд существенных недостатков.
Типичный пример домашней сети
Во-первых, большинство современных квартир имеют уже не один, а зачастую и не два устройства для просмотра видео. Компьютер, телевизоры в гостиной и на кухне, акустика на лоджии и т. п. Каждый из этих потребителей контента должен иметь постоянный доступ к хранилищу. Кроме того, если в доме установлена система видеонаблюдения , данные, получаемые с камер, удобно хранить также в централизованном хранилище. Следовательно, компьютер, в котором это хранилище организовано, должен постоянно работать. Далеко не всегда это удобно и приводит к излишней амортизации и преждевременному выходу из строя дорогостоящих компонентов ПК.
Во-вторых, постоянное обращение одновременно нескольких потребителей к хранилищу неминуемо приводит к замедлению работы компьютера, которому приходится отнимать часть собственных ресурсов на обработку этих обращений и раздачу информации.
В-третьих, три-четыре жестких диска в одном системном блоке являются достаточно серьезной нагрузкой для блока питания и неплохим источником тепла внутри корпуса ПК. Скорее всего, для обеспечения их нормальной работы придется заменять блок питания на более мощный и организовывать дополнительное охлаждение внутри системника, что неминуемо приведет к росту уровня шума от компьютера.
В-четвертых, вариант увеличения объема хранилища путем увеличения количества жестких дисков совершенно невозможен для тех, кто использует дома только ноутбуки, планшеты и подобные малогабаритные гаджеты. В ноутбуке можно поменять один жесткий диск на другой, большей емкости, но кардинально решить проблему ограниченности дискового пространства не удастся.
Выходом, позволяющим решить проблему нехватки дискового пространства и организовать стабильную и эффективную работу домашней сети, может стать установка домашнего сервера данных. Помимо хранения данных сервер можно настроить на выполнение целого ряда дополнительных задач - почтовые и торрент-клиенты, домашние медиацентры, видеогалереи и т. п. Но полноценные серверные решения все же чрезмерно дороги для большинства пользователей.
Поэтому для тех, кому необходимо просто вместительное сетевое хранилище, оптимальным вариантом для дома являются специальные сетевые системы хранения данных - NAS (англ. Network Attached Storage).
Что такое NAS
Выше мы уже дали определение этому устройству - это сетевая система хранения данных. Давайте разберемся, что она представляет собой на практике.
По существу, NAS является обычным компьютером, который помещен в компактный (по возможности) корпус, оснащен массивом из нескольких жестких дисков и подключен к домашней компьютерной сети. Классический NAS предназначен исключительно для длительного и надежного хранения разнообразной информации и предоставления к ней доступа из любого места домашней сети.
Так как он не предназначен для выполнения никаких вычислительных задач или прямого взаимодействия с пользователем, то в подавляющем большинстве случаев к NAS не подключаются клавиатура, мышка и монитор. Весь процесс взаимодействия с хранилищем происходит через сеть, в том числе и его первоначальная настройка. Как правило, эта настройка происходит через веб-интерфейс.
Внешний вид типичных NAS
Программное обеспечение NAS может базироваться на любой из известных операционных систем, но наиболее часто используются все же операционные системы Unix-семейства, FreeBSD, различные версии Linux - из-за их низкой (или отсутствующей) стоимости, гибкости, масштабируемости и легкости администрирования. Так как настройка и взаимодействие с NAS происходит посредством веб-интерфейса, то для пользователя установленная в хранилище ОС не играет никакой роли.
При выборе NAS необходимо заранее прикинуть свои потребности в объеме сетевого хранилища и учитывать следующие параметры: количество устанавливаемых одновременно жестких дисков в системе (может колебаться от двух до восьми), возможность создания RAID-массивов из этих дисков и их тип (необходимо для обеспечения сохранности данных при выходе из строя одного диска), пропускная способность сетевого протокола (сейчас, как правило, все NAS имеют гигабитное подключение), дополнительная функциональность.
В качестве дополнительно предоставляемых функций многие NAS предоставляют программную поддержку систем IP-видеонаблюдения. Также нередко возможна настройка прав доступа к хранимой информации отдельно для каждого пользователя.
Важной является возможность быстрого создания резервных копий всех данных нажатием одной кнопки. Нередко современные NAS оснащаются программным обеспечением, превращающим их в торрент-клиенты.
Еще одной часто востребованной функцией оказывается возможность предоставления удаленного доступа к хранимой в NAS информации. При правильной настройке вы получаете доступ к хранилищу из любой точки мира, где только возможно подключение к сети Интернет. Фактически вы можете организовать свое собственное облачное хранилище данных.
Поэтому при выборе NAS в качестве своего домашнего хранилища заранее продумайте, какие задачи он будет выполнять у вас дома, и выбирайте конкретное устройство с учетом собственных требований к его функциональности.
NAS на практике
Многие энтузиасты по прочтении вышенаписанного наверняка задали себе вопрос: если NAS является обычным компьютером, предназначенным для выполнения определенной задачи, то нельзя ли его собрать самостоятельно из имеющихся на рынке комплектующих? Ответ прост: конечно, это возможно. И самодельные NAS нередко встречаются в домашних сетях специалистов-компьютерщиков. Однако экономический выигрыш на сегодня не так велик, чтобы отказываться от готовых решений, которые предлагают практически все производители компьютерного и сетевого оборудования.
Итак, на кого же следует обратить внимание на рынке NAS, чтобы впоследствии не пожалеть потраченные деньги?
Системы NAS на сегодняшний день есть в ассортименте таких компьютерных гигантов, как , IBM , Dell , Intel , Fujitsu , Asus , Iomega , Seagate , Western Digital , Sun Microsystems , Transcend , Kingston , ZyXEL , D-Link и большинства менее известных брендов.
Предлагаемые ими устройства различаются количеством устанавливаемых жестких дисков, дизайном, операционной системой, функциональностью и, конечно же, стоимостью.
На примере нескольких конкретных устройств рассмотрим многообразие существующих вариантов.
Seagate Central
Простейший NAS, рассчитанный на установку одного жесткого диска объемом 2-4 Тб. Основная задача - предоставление доступа к данным внутри домашней сети и удаленного доступа из Интернета. Фактически представляет собой внешний жесткий диск, оснащенный сетевым интерфейсом помимо USB. Никаких дополнительных сервисов не предоставляет.
Одним из серьезных преимуществ Seagate Central является мобильность - как и обычный внешний винчестер, он без труда помещается в небольшую сумку и может путешествовать вместе с хозяином при необходимости.
Стоимость колеблется в пределах 5-7 тысяч рублей в зависимости от объема установленного жесткого диска.
D-Link DNS-315
Еще один представитель однодисковых накопителей. В комплект поставки жесткий диск не входит, выбор винчестера на усмотрение пользователя. Обладает достаточно продвинутым для модели начального уровня программным обеспечением. Легко настраивается в качестве FTP-сервера, может работать как принт-сервер, подключаясь к широкому перечню принтеров USB-шнуром.
Гигабитная сетевая карта обеспечивает быстрый обмен данными со всеми участниками домашней сети. Может хранить учетные данные с индивидуальными настройками сразу для 512 пользователей, что позволяет использовать в качестве обменника в небольших офисах.
Стоимость около 1750 рублей.
Iomega ix2 35551
Сетевое хранилище, предназначенное для установки уже двух жестких дисков объемом до 4 Тб каждый. Гигабитная сетевая карта, возможность быстрого резервного копирования данных, интересный дизайн, маленькие габариты и бесшумная работа делают его привлекательным для большого круга пользователей.
Приобрести Iomega ix2 35551 можно по цене от 9900 рублей. При этом в начальную комплектацию входят два диска по 2 Тб каждый.
Это профессиональный накопитель, предназначенный для одновременной установки до восьми жестких дисков. Возможна организация массивов от RAID0 до RAID10 с горячей заменой дисков. Поддержка всех существующих сетевых протоколов, два гигабитных канала Ethernet, поддержка систем IP-видеонаблюдения, возможность GSM-мониторинга, управление 4096 учетными записями и многие другие функции, которые нет возможности даже просто перечислить в коротком обзоре, делают это устройство отличным выбором для организации сетевого хранилища крупного офиса или большого домовладения с развитой системой видеонаблюдения и большим числом участников домашней сети.
Работает эта система на процессоре Intel Core i3-2120 с тактовой частотой 3,3 ГГц, который взаимодействует с 2 Гб оперативной памяти.
Стоимость этого устройства уже превышает 100 тысяч рублей.
Короткий вывод
Несмотря на не слишком долгую историю своего развития, системы NAS приобретают все большую популярность в малых офисах и в домашних сетях. Широкая функциональность, надежность хранения данных, возможность предоставления доступа к информации в режиме 24×7, низкое энергопотребление и сравнительно невысокая стоимость делают их незаменимыми в условиях быстрорастущей потребности к увеличению объемов хранимой информации.
Являясь более дешевой заменой полноценным серверным решениям, NAS зачастую не уступают им в уровне предоставляемого сервиса, особенно в небольших домашних сетях и в набирающих популярность системах «умных домов».
NAS (англ. Network Attached Storage) – сетевая система хранения данных. Сетевые хранилища представляют собой внешние жёсткие диски, которые подключаются к сети и позволяют нескольким пользователям работать с общими файлами. NAS становится всё более популярной, что, в общем-то, неудивительно. Объём хранимой информации увеличивается из года в год в геометрической прогрессии, соответственно, и рынок систем NAS не стоит на месте, что неоднократно отмечала IDC в своих прогнозах.
В сегодняшнем материале мы хотим немного подробнее рассказать о сетевой системе хранения данных – NAS.
Файловый сервер или NAS?
Network Attached Storage предусматривает подключение накопителей информации непосредственно к компьютерной сети. Стоит отметить, что сетевая система хранения данных функционирует как в локальных, так и в распределённых сетях, главное – чтобы были протокол TCP/IP и технология Ethernet.
У более-менее подготовленного читателя возникают вполне резонные вопросы: почему NAS? А куда делся файл-сервер?
Дело в том, что зачастую в инфраструктуре предприятия сервер выполняет ряд функциональных задач, что непосредственно отражается на скорости прямого доступа к данным и, как следствие, вызывает большую загруженность системы в целом. Добавьте сомнительную гибкость – при отказе сервера у вас попросту нет доступа к данным. Да и наращивание ёмкости в серьёзном сервере стоит немалых денег, и не редки случаи, когда на сервере физически не хватает места для очередного добавления накопителей на жёстких дисках.
Сетевая система хранения данных более гибка в этом плане и дружелюбна в отношении потребительского кошелька.
Архитектура NAS
Архитектура NAS максимально оптимизирована для конкретной задачи: файловый сервис. В основу проектирования NAS-продуктов положено ключевое правило: вся вычислительная мощность сосредоточена на единственной и главной задаче – обслуживание и хранение файлов. Ограничившись ключевой задачей, NAS-продукты позволяют организовать работу группы пользователей с общими файлами максимально эффективно с точки зрения быстродействия и затрат.
Гибкость Network Attached Storage на высоте: простое и удобное администрирование, возможность наращивания объёма без отключения основной системы, использование стандартных коммуникационных протоколов и сетевых подключений. Для подсоединения NAS-устройств к сети не требуется каких-либо специфических интерфейсов или специального «железа». Достаточно подключить Network Attached Storage к сети, как все его ресурсы становятся доступны для пользователей, у которых NAS появляется в виде дополнительных дисков. Столь простые возможности по наращиванию ёмкостей для хранения данных по достоинству оценят компании с серьёзной компьютерной инфраструктурой.
Сетевая система хранения данных использует упрощённые операционные системы, такие ОС лишены всех ненужных служб и модулей и в то же время максимально оптимизированы для обслуживания файловой системы. Простая архитектура софта позволяет получить высокую скорость передачи данных и максимально быстрый отклик на запросы пользователей, при этом не требуя каких-либо серьёзных вычислительных мощностей. Как правило, такие ОС зашиты во флеш-память устройства и предустанавливаются фирмой-производителем, однако есть и софт, который свободно распространяется в Интернете. Об одной такой операционной системе мы поговорим чуть ниже.
Резюмируя всё написанное выше, можно с уверенностью сказать, что NAS-архитектура позволяет получить безумно привлекательную стоимость одного гигабайта хранения данных, сетевые системы хранения данных не требуют серьёзного администрирования, работают с любыми платформами (Windows, Linux и пр.), не требуют каких-либо специфических интерфейсов и отличаются удобным и простым процессом наращивания дискового пространства.
Развитие технологии Ethernet и появление гигабитных сетей позволило в значительной мере увеличить производительность NAS-систем и, как следствие, повысить привлекательность таких решений. Сегодня различные производители предлагают свои NAS-решения. Благодаря столь гибкой архитектуре NAS компании-производители способны удовлетворить запросы всех ценовых сегментов – от потребностей серьёзной корпорации до задач небольшой домашней инфраструктуры, концепции «цифрового дома».
Цифровой дом
Цифровой дом
Продукты NAS имеют ещё один неоспоримый плюс – это доступность. Если вы администратор домашней сети и не располагаете серьёзными финансами или просто хотите иметь Network Attached Storage и не желаете тратить большую сумму денег, тогда можно построить сетевую систему хранения данных на основе операционной системы FreeNAS.
FreeNAS
Операционная система FreeNAS основана на BSD-ядре, которое максимально оптимизировано для задач Network Attached Storage. Сама по себе FreeNAS занимает минимальное количество дискового пространства (42 Мбайт) и позволяет грузиться с CD или с флеш-брелока.
Управление и настройка FreeNAS происходит с помощью простого веб-интерфейса. Всё максимально просто: собираем обычный бюджетный ПК с сетевой картой, устанавливаем необходимое количество жёстких дисков, вставляем CD с FreeNAS, заранее убедившись, что в BIOS Setup материнской платы включён параметр «Загрузка с CD». Загружаемся – и получаем готовую рабочую систему хранения данных, для настройки которой нам достаточно в браузере ввести IP-адрес сервера (для того чтобы узнать IP-адрес, придётся подключить монитор к нашему Network Attached Storage), а затем имя пользователя и пароль (по умолчанию это admin/freenas).
Выводы
Резюмируя всё вышесказанное, можно смело отметить, что Network Attached Storage – достаточно интересные и перспективные решения хранения данных. NAS-продукты обладают массой плюсов: доступность, гибкость, удобство и простота настройки. Всё это весомые аргументы в пользу сетевых систем хранения данных. О перспективности NAS говорят не только её сильное стороны, но и цифры. Рынок Network Attached Storage постоянно развивается, и, по отчётам IDC, наблюдается серьёзный рост в этом сегменте.
Мы обязательно продолжим тему Network Attached Storage и в ближайшее время познакомим вас, дорогие читатели, с практической составляющей сетевых систем хранения данных или, говоря простым языком, построим бюджетную доступную NAS-систему с использованием недорогих комплектующих и операционной системы FreeNAS.
Сетевые хранилища (NAS) позволяют удобно хранить файлы, легко делиться ими и даже создать собственный мультимедийный центр. Ниже вы найдете ответы на десять часто задаваемых вопросов, касающихся популярных универсальных решений.
На первый взгляд эти небольшие устройства практически ничем не отличаются от стандартных внешних жестких дисков. Но при правильном подходе сетевой накопитель может занять центральное место в вашей цифровой жизни. Независимо от того, идет ли речь о рабочем кабинете, где расположен домашний компьютер, или гостиной, где вы по вечерам смотрите кино, - сетевое хранилище мгновенно доставит документы, фильмы и музыку туда, где они нужны в данный конкретный момент. Вы сможете получать доступ к данным, даже находясь за пределами своего дома, - единственным условием является интернет-соединение. Даже в дороге можно без проблем просматривать файлы с помощью смартфона.
Мы расскажем о возможностях сетевых накопителей NAS для дома, предоставив ответы на десять вопросов, которые чаще всего задают по поводу этих устройств.
1. Сетевые хранилища (NAS): в чем отличие от внешнего HDD?
Главная отличительная особенность NAS заключается в способах работы с данными. Несмотря на свои скромные размеры, NAS-устройства - это емкие файловые серверы с широкой функциональностью. Модели с несколькими отсеками позволяют объединять накопители в RAID-массивы. При этом хранение файлов может быть организовано таким образом, что поломка одного жесткого диска никак не скажется на целостности данных.
Кроме того, сделав всего несколько щелчков мышью, вы можете определить, кто из пользователей сети сможет получать доступ к данным. И не проблема, если два человека попытаются одновременно открыть один и тот же файл: NAS сможет организовать доступ в правильной последовательности.
Даже сетевые накопители среднего уровня позволяют легко обмениваться большими файлами с друзьями и коллегами, загружать данные с торрент-трекеров без участия компьютера, получать удобный доступ к своей коллекции мультимедиа - и все это без установки дополнительных программ, так как любой NAS обладает всеми необходимыми инструментами.
Смартфоны iPhone и другие мобильные устройства, оснащенные браузером, обеспечивают контроль NAS Некоторые устройства дают возможность слушать любимые музыкальные композиции в браузере с помощью встроенного аудиоплеера. А если в NAS предусмотрен и штатный iTunes-сервер, то доступ к музыкальным файлам можно получать с любого компьютера сети, оснащенного программой iTunes. Свою веб-камеру вы сумеете с легкостью превратить в систему видеонаблюдения и, используя веб-интерфейс, удаленно контролировать ситуацию дома.
Многие NAS позволяют веб-мастеру создать простой блог или даже более сложный сайт несколькими щелчками мышью Дополнительное преимущество для веб-разработчиков - NAS можно задействовать для хостинга сайтов и создания собственного почтового сервера. При этом вовсе не обязательно обладать глубокими познаниями в области администрирования.
2. Можно ли получать удаленный доступ к своим файлам?
Если подсоединить сетевой накопитель к роутеру, он практически сразу станет доступен в пределах вашей сети. А для того, чтобы иметь возможность подключиться к NAS из любой точки земного шара, необходимо иметь IP-адрес, доступный из Всемирной сети. Если его нет, можно заказать услугу «Статический IP» у своего интернет-провайдера. Постоянное доменное имя можно бесплатно получить на сайте www.dyndns.com. После регистрации вам будет предоставлен домен, который необходимо внести в настройки DynDNS роутера вместе с данными доступа к вашему аккаунту DynDNS. За более подробной информацией лучше всего обратиться к руководствам по эксплуатации, прилагающимся к роутеру и NAS, где все должно быть изложено достаточно подробно. Большинство устройств поддерживает протоколы WebDAV и FTP. Это обеспечивает следующее преимущество: используя один из них, сетевой накопитель можно подключить в Windows подобно сетевому диску и получать к нему доступ через Проводник, то есть NAS будет рассматриваться системой как обычный внешний винчестер. Для этих целей подойдет удобная в работе и бесплатно распространяемая программа NetDrive (доступна на http://download.chip.eu). Утилита назначает NAS-накопителю букву диска и позволяет получать доступ к хранящимся на нем файлам из всех Windows-программ.
3. Сетевые хранилища (NAS): можно ли получать доступ из Windows, Linux и Mac OS X?
Благодаря тому что все системы NAS используют обычные веб-протоколы (например, HTTP, WebDAV или FTP), сетевой накопитель является полностью платформонезависимым устройством, которое обеспечивает комфортный обмен данными между Linux, Mac OS X и Windows. Доступ к файлам может осуществляться через сетевые папки или браузер. Таким образом, просматривать данные, которые хранятся на NAS, можно даже с помощью смартфона.
Более того, очень многие модели накопителей позволяют организовать потоковое вещание аудиоконтента через сеть на мобильное устройство. Например, владельцам сетевых накопителей от компании Synology доступны бесплатные приложения для iPhone, предоставляющие возможность с комфортом передавать музыку или фотографии на телефоны Apple.
Кроме того, загрузку на сетевой накопитель файлов с различных порталов, например торрент-трекеров или таких файлообменных сервисов, как RapidShare, не составит труда запускать через веб-интерфейс NAS без установки каких-либо приложений на ПК. Удобно, что если система NAS оснащена USB-портом, то к ней можно подключить принтер или USB-накопитель. При этом все компьютеры сети способны получать доступ к данному оборудованию.
4. Сетевое хранилище для дома: н асколько высоки цены и расходы на их обслуживание?
На рынке имеются устройства в различных вариантах исполнения, начиная с простых моделей с отсеком для одного жесткого диска, который используется для размещения резервных копий данных, и заканчивая профессиональными устройствами, хранящими данные одновременно на нескольких дисках. В случае с последними отказ одного из HDD не повлечет за собой потерю данных. Устройства подобного класса обходятся дороже, чем модели начального уровня, однако помимо надежности у них есть и другое преимущество: как правило, они оснащаются более мощными процессорами и способны намного быстрее передавать данные по сети, чем недорогие и малопроизводительные решения. Сориентироваться в стоимости сетевых накопителей разных классов вам поможет врезка справа.
Как правило, системы NAS приобретаются для того, чтобы работать круглосуточно. Несмотря на это, расходы на электроэнергию находятся на приемлемом уровне даже у профессиональных моделей с поддержкой RAID. Устройства настроены таким образом, что при отсутствии обращений в течение установленного времени диски переходят в режим ожидания. Благодаря этому энергопотребление не превышает разумных пределов. И в любом случае у сетевого накопителя этот показатель в разы, а то и десятки раз ниже, чем у старого компьютера, выполняющего те же функции.
5. Сетевые хранилища (NAS): можно ли передавать данные друзьям и коллегам?
Конечно, для пересылки файлов подходит и электронная почта, но большинство сервисов ограничивают размер сообщения 10–20 Мбайт. Более объемные файлы пропускают лишь немногие провайдеры электронной почты. И хотя для их размещения можно воспользоваться файлообменными сервисами, такими как RapidShare или DivShare, наиболее надежный, удобный и стабильный способ передачи данных друзьям и коллегам предоставляют сетевые накопители. Например, сохранив какой-либо файл на диске NAS и щелкнув по нему правой кнопкой мыши, можно сгенерировать ссылку для его загрузки. Отправьте ее по электронной почте нужному адресату, и он сможет загрузить файл одним щелчком мыши.
Некоторые накопители позволяют выполнять данную операцию с целыми папками. Вам не потребуется создавать для каждого файла, расположенного в каком-либо каталоге, отдельную ссылку для загрузки - при выборе нужной директории все ее содержимое можно загрузить одним ZIP-архивом.
Однако простота использования заключается не только в однократном предоставлении доступа к данным. Если вы регулярно обмениваетесь файлами с друзьями или коллегами, то можете создать для них учетные записи и назначить им разные права. Например, своему партнеру по бизнесу вы можете открыть доступ к папке с важными рабочими документами, чтобы он мог загружать файлы как в систему, так и из нее. При этом папку с видео-роликами с последнего дня рождения он открыть не сумеет. Вы также можете определить, каким образом будет осуществляться доступ к NAS - через браузер, по протоколу WebDAV или FTP, то есть любым удобным для вас способом.
6. Можно ли использовать для резервного копирования информации?
Бэкап данных, хранящихся на компьютере, не составляет труда для обладателей NAS. Он осуществляется в фоновом режиме, абсолютно незаметном для пользователя. Программы создания резервных копий входят в комплект поставки многих сетевых накопителей. В качестве альтернативы вы можете использовать штатный инструмент резервного копирования Windows 7.
Пользователям продукции компании Apple системы NAS также будут полезны, так как программа создания резервных копий Time Machine способна сохранять данные на сетевом накопителе - по крайней мере, при наличии в NAS поддержки этого ПО.
Если вы хотите, например, создать резервную копию информации, хранящейся на USB-«флешке» или карте памяти цифрового фотоаппарата, используйте «One Touch Backup» - функцию, которая предусмотрена во многих моделях NAS. По нажатию кнопки на лицевой панели все нужные данные перемещаются в заранее назначенные папки сетевого накопителя.
Те, кто потратил немного больше денег и приобрел NAS с возможностью подключения нескольких дисков, может создать RAID-массив, обеспечивающий высочайшую надежность хранения.
7. Сетевые хранилища (NAS): как много времени требуется для передачи больших файлов?
В пределах домашней проводной сети данные передаются на высокой скорости. Кроме того, вы можете осуществлять потоковое вещание музыки и даже видео в формате Full HD. Передача данных в такой сети (даже с пропускной способностью 100 Мбит/с) также не проблема - можно даже подключать в качестве виртуальных приводов хранящиеся на NAS образы дисков.
Но за пределами домашней сети приходится мириться с ограничениями, накладываемыми возможностями интернет-соединения. При удаленном доступе все зависит от пропускной способности линии. Однако большое значение имеет также производительность процессора. Так, модель QNAP TS-239 Pro II передает данные по Сети со скоростью почти 100 Мбит/с, а более доступные модели, например WD My Book World Edition, едва достигают уровня в 28,5 Мбит/с.
8. Насколько безопасен доступ к файлам через Интернет?
Те, кто открывает доступ к своим данным через Глобальную сеть, рассчитывают, что эту информацию смогут просматривать только пользователи, наделенные соответствующими правами. Вторжение злоумышленника может привести к непоправимым последствиям. Если оставить в брандмауэре роутера лазейки, позволяющие свободно подключаться к NAS извне, хакеры легко получат доступ к вашему сетевому накопителю. Поэтому необходимо открывать порты только для тех служб, которые вы используете, и защитить их надежным паролем. Мы рекомендуем активировать зашифрованные сервисы - например, WebDAV HTTPS, который использует порт 5006, или FTP на основе SSL/TLS-соединения.
9. Сетевые хранилища (NAS): как воспроизводить видео на телевизоре?
Благодаря высокой емкости своих накопителей NAS идеально подходит для хранения видеофайлов. Доступ к роликам осуществляется через браузер подобно тому, как это делается на различных видеопорталах Многие системы NAS не только являются идеальным местом хранения видеофайлов, но и предоставляют возможность их комфортного воспроизведения на телевизоре. Если оба устройства поддерживают стандарт DLNA, то для вывода видео на экран телевизора необходимо лишь подключить их к домашней сети. Практически все NAS с функцией медиасервера обладают поддержкой DLNA, однако с телевизорами ситуация обстоит сложнее. В случае затруднений в качестве устройства воспроизведения можно использовать подключенную к ТВ игровую приставку Sony PlayStation 3.
Медиасервер с поддержкой DLNA позволяет воспроизводить музыку, фото и видео с дисков NASс помощью любого плеера в сети Дополнительно следует учитывать, что далеко не каждый телевизор или приставка понимают все доступные медиаформаты, так что вы можете столкнуться с невозможностью воспроизведения некоторых видеороликов. Простой способ решения этой проблемы - приобретение сетевого медиаплеера (цены на них начинаются с 2500 руб./800 грн.). Эти универсальные устройства специализируются на воспроизведении видео на экране телевизора. Благодаря тому что они поддерживают большинство распространенных форматов, отпадает необходимость в конвертации данных, отнимающей много времени, либо использовании мощного и, соответственно, дорогого NAS, способного конвертировать на лету. Потребуется лишь подсоединить медиаплеер к телевизору, задействуя разъем HDMI или SCART (в зависимости от класса устройства), а затем к домашней локальной сети, к которой подключен NAS, с помощью сетевого кабеля.
10. Можно ли добавить дополнительные функции?
Уже «из коробки» сетевое хранилище NAS предлагает большое количество возможностей, однако вы можете дополнительно их расширить. С помощью собранных производителем или энтузиастами пакетов вы можете добавить не предусмотренные по умолчанию функции: превратить сетевой накопитель в веб-сервер, установить систему управления контентом Joomla или WordPress, создавать информационные порталы с использованием технологии Wiki или форумы. Особенно хорошо для этого подходят устройства от компаний Synology и QNAP, поэтому они рекомендованы для профессиональных пользователей, постоянно занимающихся веб-разработкой. Для каждой системы NAS на форумах производителей вы найдете советы по ее настройке, расширению возможностей и оптимальному использованию.
Повышение производительности
Мы расскажем, как выжать максимальную мощность даже из сравнительно слабых NAS начального уровня.
Системы NAS отличаются друг от друга не только количеством отсеков для установки жестких дисков, но и внутренней «начинкой». В то время как модели начального уровня оснащены слабым процессором, дорогие устройства обеспечивают более высокую производительность.
Зачем диску процессор? По сути, сетевое хранилище NAS представляет собой компьютер с ограниченным числом задач. Чем мощнее его CPU, тем быстрее устройство передает данные по сети и тем более плавно оно воспроизводит фильмы на экране телевизора при потоковом вещании. Слабые процессоры также испытывают трудности в ситуациях, когда необходимо выполнять несколько задач одновременно - например, осуществлять потоковое вещание музыки и записывать данные. Кроме того, для создания привлекательного веб-интерфейса сетевых накопителей используется, как правило, Ajax, который довольно требователен к вычислительным ресурсам. Так, вполне возможна ситуация, когда после обновления прошивки пользовательский интерфейс слабой NAS-системы начинает притормаживать.
Бережное о бращение. Отключите все неиспользуемые сервисы (например, Download Station или Webserver), так как они отнимают драгоценные ресурсы процессора. Избегайте одновременного выполнения нескольких задач - скажем, загрузки фотографий с последующим созданием миниатюр и потокового вещания видео, которое отнимает львиную долю ресурсов.
Именно информация является движущей силой современного бизнеса и в настоящий момент считается наиболее ценным стратегическим активом любого предприятия. Объем информации растет в геометрической прогрессии вместе с ростом глобальных сетей и развитием электронной коммерции. Для достижения успеха в информационной войне необходимо обладать эффективной стратегией хранения, защиты, совместного доступа и управления самым важным цифровым имуществом - данными - как сегодня, так и в ближайшем будущем.
Управление ресурсами хранения данных стало одной из самых животрепещущих стратегических проблем, стоящих перед сотрудниками отделов информационных технологий. Вследствие развития Интернета и коренных изменений в процессах бизнеса информация накапливается с невиданной скоростью. Кроме насущной проблемы обеспечения возможности постоянного увеличения объема хранимой информации, не менее остро на повестке дня стоит и проблема обеспечения надежности хранения данных и постоянного доступа к информации. Для многих компаний формула доступа к данным «24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году» стала нормой жизни.
В случае отдельного ПК под системой хранения данных (СХД) можно понимать отдельный внутренний жесткий диск или систему дисков. Если же речь заходит о корпоративной СХД, то традиционно можно выделить три технологии организации хранения данных: Direct Attached Storage (DAS), Network Attach Storage (NAS) и Storage Area Network (SAN).
Direct Attached Storage (DAS)
Технология DAS подразумевает прямое (непосредственное) подключение накопителей к серверу или к ПК. При этом накопители (жесткие диски, ленточные накопители) могут быть как внутренними, так и внешними. Простейший случай DAS-системы - это один диск внутри сервера или ПК. Кроме того, к DAS-системе можно отнести и организацию внутреннего RAID-массива дисков с использованием RAID-контроллера.
Стоит отметить, что, несмотря на формальную возможность использования термина DAS-системы по отношению к одиночному диску или к внутреннему массиву дисков, под DAS-системой принято понимать внешнюю стойку или корзину с дисками, которую можно рассматривать как автономную СХД (рис. 1). Кроме независимого питания, такие автономные DAS-системы имеют специализированный контроллер (процессор) для управления массивом накопителей. К примеру, в качестве такого контроллера может выступать RAID-контроллер с возможностью организации RAID-массивов различных уровней.
Рис. 1. Пример DAS-системы хранения данных
Следует отметить, что автономные DAS-системы могут иметь несколько внешних каналов ввода-вывода, что обеспечивает возможность подключения к DAS-системе нескольких компьютеров одновременно.
В качестве интерфейсов для подключения накопителей (внутренних или внешних) в технологии DAS могут выступать интерфейсы SCSI (Small Computer Systems Interface), SATA, PATA и Fibre Channel. Если интерфейсы SCSI, SATA и PATA используются преимущественно для подключения внутренних накопителей, то интерфейс Fibre Channel применяется исключительно для подключения внешних накопителей и автономных СХД. Преимущество интерфейса Fibre Channel заключается в данном случае в том, что он не имеет жесткого ограничения по длине и может использоваться в том случае, когда сервер или ПК, подключаемый к DAS-системе, находится на значительном расстоянии от нее. Интерфейсы SCSI и SATA также могут использоваться для подключения внешних СХД (в этом случае интерфейс SATA называют eSATA), однако данные интерфейсы имеют строгое ограничение по максимальной длине кабеля, соединяющего DAS-систему и подключаемый сервер.
К основным преимуществам DAS-систем можно отнести их низкую стоимость (в сравнении с другими решениями СХД), простоту развертывания и администрирования, а также высокую скорость обмена данными между системой хранения и сервером. Собственно, именно благодаря этому они завоевали большую популярность в сегменте малых офисов и небольших корпоративных сетей. В то же время DAS-системы имеют и свои недостатки, к которым можно отнести слабую управляемость и неоптимальную утилизацию ресурсов, поскольку каждая DAS-система требует подключения выделенного сервера.
В настоящее время DAS-системы занимают лидирующее положение, однако доля продаж этих систем постоянно уменьшается. На смену DAS-системам постепенно приходят либо универсальные решения с возможностью плавной миграции с NAS-системам, либо системы, предусматривающие возможность их использования как в качестве DAS-, так и NAS- и даже SAN-систем.
Системы DAS следует использовать при необходимости увеличения дискового пространства одного сервера и вынесения его за корпус. Также DAS-системы можно рекомендовать к применению для рабочих станций, обрабатывающих большие объемы информации (например, для станций нелинейного видеомонтажа).
Network Attached Storage (NAS)
NAS-системы - это сетевые системы хранения данных, непосредственно подключаемые к сети точно так же, как и сетевой принт-сервер, маршрутизатор или любое другое сетевое устройство (рис. 2). Фактически NAS-системы представляют собой эволюцию файл-серверов: разница между традиционным файл-сервером и NAS-устройством примерно такая же, как между аппаратным сетевым маршрутизатором и программным маршрутизатором на основе выделенного сервера.
Рис. 2. Пример NAS-системы хранения данных
Для того чтобы понять разницу между традиционным файл-сервером и NAS-устройством, давайте вспомним, что традиционный файл-сервер представляет собой выделенный компьютер (сервер), на котором хранится информация, доступная пользователям сети. Для хранения информации могут использоваться жесткие диски, устанавливаемые в сервер (как правило, они устанавливаются в специальные корзины), либо к серверу могут подключаться DAS-устройства. Администрирование файл-сервера производится с использованием серверной операционной системы. Такой подход к организации систем хранения данных в настоящее время является наиболее популярным в сегменте небольших локальных сетей, однако он имеет один существенный недостаток. Дело в том, что универсальный сервер (да еще в сочетании с серверной операционной системой) - это отнюдь не дешевое решение. В то же время большинство функциональных возможностей, присущих универсальному серверу, в файл-сервере просто не используется. Идея заключается в том, чтобы создать оптимизированный файл-сервер с оптимизированной операционной системой и сбалансированной конфигурацией. Именно эту концепцию и воплощает в себе NAS-устройство. В этом смысле NAS-устройства можно рассматривать как «тонкие» файл-серверы, или, как их иначе называют, файлеры (filers).
Кроме оптимизированной ОС, освобожденной от всех функций, не связанных с обслуживанием файловой системы и реализацией ввода-вывода данных, NAS-системы имеют оптимизированную по скорости доступа файловую систему. NAS-системы проектируются таким способом, что вся их вычислительная мощь фокусируется исключительно на операциях обслуживания и хранения файлов. Сама операционная система располагается во флэш-памяти и предустанавливается фирмой-производителем. Естественно, что с выходом новой версии ОС пользователь может самостоятельно «перепрошить» систему. Подсоединение NAS-устройств к сети и их конфигурирование представляет собой достаточно простую задачу и по силам любому опытному пользователю, не говоря уже о системном администраторе.
Таким образом, в сравнении с традиционными файловыми серверами NAS-устройства являются более производительными и менее дорогими. В настоящее время практически все NAS-устройства ориентированы на использование в сетях Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) на основе протоколов TCP/IP. Доступ к устройствам NAS производится с помощью специальных протоколов доступа к файлам. Наиболее распространенными протоколами файлового доступа являются протоколы CIFS, NFS и DAFS.
CIFS (Common Internet File System System - общая файловая система Интернета) - это протокол, который обеспечивает доступ к файлам и сервисам на удаленных компьютерах (в том числе и в Интернет) и использует клиент-серверную модель взаимодействия. Клиент создает запрос к серверу на доступ к файлам, сервер выполняет запрос клиента и возвращает результат своей работы. Протокол CIFS традиционно используется в локальных сетях с ОС Windows для доступа к файлам. Для транспортировки данных CIFS использует TCP/IP-протокол. CIFS обеспечивает функциональность, похожую на FTP (File Transfer Protocol), но предоставляет клиентам улучшенный контроль над файлами. Он также позволяет разделять доступ к файлам между клиентами, используя блокирование и автоматическое восстановление связи с сервером в случае сбоя сети.
Протокол NFS (Network File System - сетевая файловая система) традиционно применяется на платформах UNIX и представляет собой совокупность распределенной файловой системы и сетевого протокола. В протоколе NFS также используется клиент-серверная модель взаимодействия. Протокол NFS обеспечивает доступ к файлам на удаленном хосте (сервере) так, как если бы они находились на компьютере пользователя. Для транспортировки данных NFS использует протокол TCP/IP. Для работы NFS в Интернeте был разработан протокол WebNFS.
Протокол DAFS (Direct Access File System - прямой доступ к файловой системе) - это стандартный протокол файлового доступа, который основан на NFS. Данный протокол позволяет прикладным задачам передавать данные в обход операционной системы и ее буферного пространства напрямую к транспортным ресурсам. Протокол DAFS обеспечивает высокие скорости файлового ввода-вывода и снижает загрузку процессора благодаря значительному уменьшению количества операций и прерываний, которые обычно необходимы при обработке сетевых протоколов.
DAFS проектировался с ориентацией на использование в кластерном и серверном окружении для баз данных и разнообразных Интернет-приложений, ориентированных на непрерывную работу. Он обеспечивает наименьшие задержки доступа к общим файловым ресурсам и данным, а также поддерживает интеллектуальные механизмы восстановления работоспособности системы и данных, что делает его привлекательным для использования в NAS-системах.
Резюмируя вышеизложенное, NAS-системы можно рекомендовать для использования в мультиплатформенных сетях в случае, когда требуется сетевой доступ к файлам и достаточно важными факторами являются простота установки администрирования системы хранения данных. Прекрасным примером является применение NAS в качестве файл-сервера в офисе небольшой компании.
Storage Area Network (SAN)
Собственно, SAN - это уже не отдельное устройство, а комплексное решение, представляющее собой специализированную сетевую инфраструктуру для хранения данных. Сети хранения данных интегрируются в виде отдельных специализированных подсетей в состав локальной (LAN) или глобальной (WAN) сети.
По сути, SAN-сети связывают один или несколько серверов (SAN-серверов) с одним или несколькими устройствами хранения данных. SAN-сети позволяют любому SAN-серверу получать доступ к любому устройству хранения данных, не загружая при этом ни другие серверы, ни локальную сеть. Кроме того, возможен обмен данными между устройствами хранения данных без участия серверов. Фактически SAN-сети позволяют очень большому числу пользователей хранить информацию в одном месте (с быстрым централизованным доступом) и совместно использовать ее. В качестве устройств хранения данных могут использоваться RAID-массивы, различные библиотеки (ленточные, магнитооптические и др.), а также JBOD-системы (массивы дисков, не объединенные в RAID).
Сети хранения данных начали интенсивно развиваться и внедряться лишь с 1999 года.
Подобно тому как локальные сети в принципе могут строиться на основе различных технологий и стандартов, для построения сетей SAN также могут применяться различные технологии. Но точно так же, как стандарт Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) стал стандартом де-факто для локальный сетей, в сетях хранения данных доминирует стандарт Fibre Channel (FC). Собственно, именно развитие стандарта Fibre Channel привело к развитию самой концепции SAN. В то же время необходимо отметить, что все большую популярность приобретает стандарт iSCSI, на основе которого тоже возможно построение SAN-сетей.
Наряду со скоростными параметрами одним из важнейших преимуществ Fibre Channel является возможность работы на больших расстояниях и гибкость топологии. Концепция построения топологии сети хранения данных базируется на тех же принципах, что и традиционные локальные сети на основе коммутаторов и маршрутизаторов, что значительно упрощает построение многоузловых конфигураций систем.
Стоит отметить, что для передачи данных в стандарте Fibre Channel используются как оптоволоконные, так и медные кабели. При организации доступа к территориально удаленным узлам на расстоянии до 10 км используется стандартная аппаратура и одномодовое оптоволокно для передачи сигнала. Если же узлы разнесены на большее расстояние (десятки или даже сотни километров), применяются специальные усилители.
Топология SAN-сети
Типичный вариант SAN-сети на основе стандарта Fibre Channel показан на рис. 3. Инфраструктуру такой SAN-сети составляют устройства хранения данных с интерфейсом Fibre Channel, SAN-серверы (серверы, подключаемые как к локальной сети по интерфейсу Ethernet, так и к SAN-сети по интерфейсу Fiber Channel) и коммутационная фабрика (Fibre Channel Fabric), которая строится на основе Fibre Channel-коммутаторов (концентраторов) и оптимизирована для передачи больших блоков данных. Доступ сетевых пользователей к системе хранения данных реализуется через SAN-серверы. При этом важно, что трафик внутри SAN-сети отделен от IP-трафика локальной сети, что, безусловно, позволяет снизить загрузку локальной сети.
Рис. 3. Типичная схема SAN-сети
Преимущества SAN-сетей
К основным преимуществам технологии SAN можно отнести высокую производительность, высокий уровень доступности данных, отличную масштабируемость и управляемость, возможность консолидации и виртуализации данных.
Коммутационные фабрики Fiber Channel с неблокирующей архитектурой позволяют реализовать одновременный доступ множества SAN-серверов к устройствам хранения данных.
В архитектуре SAN данные могут легко перемещаться с одного устройства хранения данных на другое, что позволяет оптимизировать размещение данных. Это особенно важно в том случае, когда нескольким SAN-серверам требуется одновременный доступ к одним и тем же устройствам хранения данных. Отметим, что процесс консолидации данных невозможен в случае использования других технологий, как, например, при применении DAS-устройств, то есть устройств хранения данных, непосредственно подсоединяемых к серверам.
Другая возможность, предоставляемая архитектурой SAN, - это виртуализация данных. Идея виртуализации заключается в том, чтобы обеспечить SAN-серверам доступ не к отдельным устройствам хранения данных, а к ресурсам. То есть серверы должны «видеть» не устройства хранения данных, а виртуальные ресурсы. Для практической реализации виртуализации между SAN-серверами и дисковыми устройствами может размещаться специальное устройство виртуализации, к которому с одной стороны подключаются устройства хранения данных, а с другой - SAN-серверы. Кроме того, многие современные FC-коммутаторы и HBA-адаптеры предоставляют возможность реализации виртуализации.
Следующая возможность, предоставляемая SAN-сетями, - это реализация удаленного зеркалирования данных. Принцип зеркалирования данных заключается в дублировании информации на несколько носителей, что повышает надежность хранения информации. Примером простейшего случая зеркалирования данных может служить объединение двух дисков в RAID-массив уровня 1. В данном случае одна и та же информация записывается одновременно на два диска. Недостатком такого способа можно считать локальное расположение обоих дисков (как правило, диски находятся в одной и той же корзине или стойке). Сети хранения данных позволяют преодолеть этот недостаток и предоставляют возможность организации зеркалирования не просто отдельных устройств хранения данных, а самих SAN-сетей, которые могут быть удалены друг от друга на сотни километров.
Еще одно преимущество SAN-сетей заключается в простоте организации резервного копирования данных. Традиционная технология резервного копирования, которая используется в большинстве локальных сетей, требует выделенного Backup-сервера и, что особенно важно, выделенной полосы пропускания сети. Фактически во время операции резервного копирования сам сервер становится недоступным для пользователей локальной сети. Собственно, именно поэтому резервное копирование производится, как правило, в ночное время.
Архитектура сетей хранения данных позволяет принципиально по-иному подойти к проблеме резервного копирования. В этом случае Backup-сервер является составной частью SAN-сети и подключается непосредственно к коммутационной фабрике. В этом случае Backup-трафик оказывается изолированным от трафика локальной сети.
Оборудование, используемое для создания SAN-сетей
Как уже отмечалось, для развертывания SAN-сети требуются устройства хранения данных, SAN-серверы и оборудование для построения коммутационной фабрики. Коммутационные фабрики включают как устройства физического уровня (кабели, коннекторы), так и устройства подключения (Interconnect Device) для связи узлов SAN друг с другом, устройства трансляции (Translation devices), выполняющие функции преобразования протокола Fibre Channel (FC) в другие протоколы, например SCSI, FCP, FICON, Ethernet, ATM или SONET.
Кабели
Как уже отмечалось, для соединения SAN-устройств стандарт Fibre Channel допускает использование как волоконно-оптических, так и медных кабелей. При этом в одной SAN-сети могут применяться различные типы кабелей. Медный кабель используется для коротких расстояний (до 30 м), а волоконно-оптический - как для коротких, так и для расстояний до 10 км и больше. Применяют как многомодовый (Multimode), так и одномодовый (Singlemode) волоконно-оптические кабели, причем многомодовый используется для расстояний до 2 км, а одномодовый - для больших расстояний.
Сосуществование различных типов кабелей в пределах одной SAN-сети обеспечивается посредством специальных конверторов интерфейсов GBIC (Gigabit Interface Converter) и MIA (Media Interface Adapter).
В стандарте Fibre Channel предусмотрено несколько возможных скоростей передачи (см. таблицу). Отметим, что в настоящее время наиболее распространены FC-устройства стандартов 1, 2 и 4 GFC. При этом обеспечивается обратная совместимость более скоростных устройств с менее скоростными, то есть устройство стандарта 4 GFC автоматически поддерживает подключение устройств стандартов 1 и 2 GFC.
Устройства подключения (Interconnect Device)
В стандарте Fibre Channel допускается использование различных сетевых топологий подключения устройств, таких как «точка-точка» (Point-to-Point), кольцо с разделяемым доступом (Arbitrated Loop, FC-AL) и коммутируемая связная архитектура (switched fabric).
Топология «точка-точка» может применяться для подключения сервера к выделенной системе хранения данных. В этом случае данные не используются совместно с серверами SAN-сети. Фактически данная топология является вариантом DAS-системы.
Для реализации топологии «точка-точка», как минимум, необходим сервер, оснащенный адаптером Fibre Channel, и устройство хранения данных с интерфейсом Fibre Channel.
Топология кольца с разделенным доступом (FC-AL) подразумевает схему подключения устройств, при котором данные передаются по логически замкнутому контуру. При топологии кольца FC-AL в качестве устройств подключения могут выступать концентраторы или коммутаторы Fibre Channel. При использовании концентраторов полоса пропускания делится между всеми узлами кольца, в то время как каждый порт коммутатора предоставляет протокольную полосу пропускания для каждого узла.
На рис. 4 показан пример кольца Fibre Channel с разделением доступа.
Рис. 4. Пример кольца Fibre Channel с разделением доступа
Конфигурация аналогична физической звезде и логическому кольцу, используемым в локальных сетях на базе технологии Token Ring. Кроме того, как и в сетях Token Ring, данные перемещаются по кольцу в одном направлении, но, в отличие от сетей Token Ring, устройство может запросить право на передачу данных, а не ждать получения пустого маркера от коммутатора. Кольца Fibre Channel с разделением доступа могут адресовать до 127 портов, однако, как показывает практика, типичные кольца FC-AL содержат до 12 узлов, а после подключения 50 узлов производительность катастрофически снижается.
Топология коммутируемой связной архитектуры (Fibre Channel switched-fabric) реализуется на базе Fibre Channel-коммутаторов. В данной топологии каждое устройство имеет логическое подключение к любому другому устройству. Фактически Fibre Channel-коммутаторы связной архитектуры выполняют те же функции, что и традиционные Ethernet-коммутаторы. Напомним, что, в отличие от концентратора, коммутатор - это высокоскоростное устройство, которое обеспечивает подключение по схеме «каждый с каждым» и обрабатывает несколько одновременных подключений. Любой узел, подключенный к Fibre Channel-коммутатору, получает протокольную полосу пропускания.
В большинстве случаев при создании крупных SAN-сетей используется смешанная топология. На нижнем уровне применяются FC-AL-кольца, подключенные к малопроизводительным коммутаторам, которые, в свою очередь, подключаются к высокоскоростным коммутаторам, обеспечивающим максимально возможную пропускную способность. Несколько коммутаторов могут быть соединены друг с другом.
Устройства трансляции
Устройства трансляции являются промежуточными устройствами, выполняющими преобразование протокола Fibre Channel в протоколы более высоких уровней. Эти устройства предназначены для соединения Fibre Channel-сети с внешней WAN-сетью, локальной сетью, а также для присоединения к Fibre Channel-сети различных устройств и серверов. К таким устройствам относятся мосты (Bridge), Fibre Channel-адаптеры (Host Bus Adapters (HBA), маршрутизаторы, шлюзы и сетевые адаптеры. Классификация устройств трансляции показана на рис. 5.
Рис. 5. Классификация устройств трансляции
Наиболее распространенными устройствами трансляции являются HBA-адаптеры с интерфейсом PCI, которые применяются для подключения серверов к сети Fibre Channel. Сетевые адаптеры позволяют подключать локальные Ethernet-сети к сетям Fibre Channel. Мосты используются для подключения устройств хранения данных с SCSI интерфейсом к сети на базе Fibre Channel. Cледует отметить, что в последнее время практически все устройства хранения данных, которые предназначены для применения в SAN, имеют встроенный Fibre Channel и не требуют использования мостов.
Устройства хранения данных
В качестве устройств хранения данных в SAN-сетях могут использоваться как жесткие диски, так и ленточные накопители. Если говорить о возможных конфигурациях применения жестких дисков в качестве устройств хранения данных в SAN-сетях, то это могут быть как массивы JBOD, так и RAID-массивы дисков. Традиционно устройства хранения данных для SAN-сетей выпускаются в виде внешних стоек или корзин, оснащенных специализированным RAID-контроллером. В отличие от NAS- или DAS-устройств, устройства для SAN-систем оснащаются Fibre Channel-интерфейсом. При этом сами диски могут иметь как SCSI-, так и SATA-интерфейс.
Кроме устройств хранения на основе жестких дисков, в SAN-сетях широкое применение находят ленточные накопители и библиотеки.
SAN-серверы
Серверы для сетей SAN отличаются от обычных серверов приложений только одной деталью. Кроме сетевого Ethernet-адаптера, для взаимодействия сервера с локальной сетью они оснащаются HBA-адаптером, что позволяет подключать их к SAN-сетям на основе Fibre Channel.
Системы хранения данных компании Intel
Далее мы рассмотрим несколько конкретных примеров устройств хранения данных компании Intel. Строго говоря, компания Intel не выпускает законченных решений и занимается разработкой и производством платформ и отдельных компонентов для построения систем хранения данных. На основе данных платформ многие компании (в том числе и целый ряд российских компаний) производят уже законченные решения и продают их под своими логотипами.
Intel Entry Storage System SS4000-E
Система хранения данных Intel Entry Storage System SS4000-E представляет собой NAS-устройство, предназначенное для применения в небольших и средних офисах и многоплатформенных локальных сетях. При использовании системы Intel Entry Storage System SS4000-E разделяемый сетевой доступ к данным получают клиенты на основе Windows-, Linux- и Macintosh-платформ. Кроме того, Intel Entry Storage System SS4000-E может выступать как в роли DHCP-сервера, так и DHCP-клиента.
Система хранения данных Intel Entry Storage System SS4000-E представляет собой компактную внешнюю стойку с возможностью установки до четырех дисков с интерфейсом SATA (рис. 6). Таким образом, максимальная емкость системы может составлять 2 Тбайт при использовании дисков емкостью 500 Гбайт.
Рис. 6. Система хранения данных Intel Entry Storage System SS4000-E
В системе Intel Entry Storage System SS4000-E применяется SATA RAID-контроллер с поддержкой уровней RAID-массивов 1, 5 и 10. Поскольку данная система является NAS-устройством, то есть фактически «тонким» файл-сервером, система хранения данных должна иметь специализированный процессор, память и прошитую операционную систему. В качестве процессора в системе Intel Entry Storage System SS4000-E применяется Intel 80219 с тактовой частотой 400 МГц. Кроме того, система оснащена 256 Мбайт памяти DDR и 32 Мбайт флэш-памяти для хранения операционной системы. В качестве операционной системы используется Linux Kernel 2.6.
Для подключения к локальной сети в системе предусмотрен двухканальный гигабитный сетевой контроллер. Кроме того, имеются также два порта USB.
Устройство хранения данных Intel Entry Storage System SS4000-E поддерживает протоколы CIFS/SMB, NFS и FTP, а настройка устройства реализуется с использованием web-интерфейса.
В случае применения Windows-клиентов (поддерживаются ОС Windows 2000/2003/XP) дополнительно имеется возможность реализации резервного копирования и восстановления данных.
Intel Storage System SSR212CC
Система Intel Storage System SSR212CC представляет собой универсальную платформу для создания систем хранения данных типа DAS, NAS и SAN. Эта система выполнена в корпусе высотой 2 U и предназначена для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку (рис. 7). Система Intel Storage System SSR212CC поддерживает установку до 12 дисков с интерфейсом SATA или SATA II (поддерживается функция горячей замены), что позволяет наращивать емкость системы до 6 Тбайт при использовании дисков емкостью по 550 Гбайт.
Рис. 7. Система хранения данных Intel Storage System SSR212CC
Фактически система Intel Storage System SSR212CC представляет собой полноценный высокопроизводительный сервер, функционирующий под управлением операционных систем Red Hat Enterprise Linux 4.0, Microsoft Windows Storage Server 2003, Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition и Microsoft Windows Server 2003 Standard Edition.
Основу сервера составляет процессор Intel Xeon с тактовой частотой 2,8 ГГц (частота FSB 800 МГц, размер L2-кэша 1 Мбайт). Система поддерживает использование памяти SDRAM DDR2-400 с ECC максимальным объемом до 12 Гбайт (для установки модулей памяти предусмотрено шесть DIMM-слотов).
Система Intel Storage System SSR212CC оснащена двумя RAID-контроллерами Intel RAID Controller SRCS28Xs с возможностью создания RAID-массивов уровней 0, 1, 10, 5 и 50. Кроме того, система Intel Storage System SSR212CC имеет двухканальный гигабитный сетевой контроллер.
Intel Storage System SSR212MA
Система Intel Storage System SSR212MA представляет собой платформу для создания систем хранения данных в IP SAN-сетях на основе iSCSI.
Данная система выполнена в корпусе высотой 2 U и предназначена для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку. Система Intel Storage System SSR212MA поддерживает установку до 12 дисков с интерфейсом SATA (поддерживается функция горячей замены), что позволяет наращивать емкость системы до 6 Тбайт при использовании дисков емкостью по 550 Гбайт.
По своей аппаратной конфигурации система Intel Storage System SSR212MA не отличается от системы Intel Storage System SSR212CC.
