Сетевые хранилища - Основы

Вы не искушены в системах хранения данных? Если так, то эта статья для вас. Ниже мы взглянем на базовые принципы сетевого хранения и ответим на вопрос “Что же представляет из себя сетевое хранилище?” и “Почему мы им пользуемся?”. После покрытия базиса мы взглянем на специфические технологии в деталях. Однако не смотря на сложность всей этой материи наша задачей является доступное и понятное информирование потребителя о этих технологиях. Итак, приступим!

В базовых терминах сетевое хранилище это система хранения данных с использованием метода, при помощи которого эти данные будут доступны для пользователя. С годами хранение данных эволюционировало через разные фазы. Эта эволюция движима частично путём перемен путей, при помощи которых мы используем технологию и частично путём экспонентного возрастания в объёме данных который мы храним. Так же эволюция была обусловлена и технологиями, которые позволяют нам хранить и оперировать данными более эффективным образом.

На заре компьютерной эры данные хранились физически отделёнными от собственно устройства их обработки и были доступны только через этот модуль. Но как только ПК-базированные сервера стали более распространены устройства хранения данных переместились “внутрь коробки” или во внешние устройства, подсоединённые непосредственно к системе. Каждый из этих подходов бы рациональным в своё время, но с ростом потребности в хранении большего и большего объёма данных возрастала и потребность делать эти данные более доступными. Требовалась новая альтернатива – Сетевое Хранилище.

Сетевое хранилище это общий термин, применяемый для описания системы хранения данных, базированной на сетевой основе. Но внутри этого без сомнения широкого определения существует множество технологий, каждая из которых позволяет достичь необходимого результата. Ниже приводится краткое перечисление технологий, с которыми вы можете столкнуться в своих поисках.

Напрямую Подсоединяемое Хранилище (Direct Attached Storage - DAS)

Этот термин используется для описания устройства хранения, которое напрямую подключается к материнской системе. Простейшим примером DAS будет внешний жёсткий диск серверной станции, хотя устройства хранения расположенные во внешнем носителе так же подпадают под эту категорию. DAS до сих пор является наиболее распространённым методом хранения данных в компьютерных системах.

Сетевое Подсоединяемое Хранилище (Network Attached Storage - NAS)

Этот механизм хранения данных использует специальные устройства, подсоединяемые непосредственно к сетевой среде. У этих устройств имеется собственный IP адрес, который может быть доступен клиентам через сервер, служащий шлюзом к данным, или может быть использован для немедленного доступа, минуя все препоны.

Красота NAS структуры в том, что она представляет из себя среду с множеством серверов, оперирующих множеством различных операционных систем. Хранение данных может быть централизовано. Как и безопасность, менеджмент и резервное копирование данных. Всё большее и большее количество компаний уже используют технологию NAS.

Одно из больших достоинств NAS структуры заключается в её расширяемости. Необходимо ещё больше пространства под хранение ваших данных? Просто добавьте ещё одно NAS устройство и расширьте доступный объём. Так же NAS привносит новый уровень защищённости от сетевых сбоев. В DAS среде падение сервера обычно подразумевает что данные, расположенные на этом сервере более не доступны. С системой типа NAS данные будут всё ещё присутствовать в сети и будут доступны клиентам. А такие меры как RAID (который мы рассмотрим позже) используются дабы убедиться, что NAS устройство не станет слабым звеном и не приведёт к сбою.

Одна из удачных моделей NAS-хранилища, это Maxtor MaxAttach NAS 4000:

MaxAttach NAS 4000 - это NAS-сервер, монтируемый в стандартную 19" стойку, от широко известного производителя жестких дисков - компании Maxtor. При емкости в 320 Гбайт его высота составляет всего 1U (1,75" - 4,45 см)! Использование MaxAttach NAS 4000 значительно снижает стоимость и сложность хранения данных в сетях Microsoft, UNIX и Linux. Этот тонкий сервер имеет простую процедуру установки и идеально подходит для развивающихся компаний, а также для провайдеров услуг в Интернете (ISP-компаний) и провайдеров сервисов приложений (ASP-компаний). Так как высота MaxAttach NAS 4000 составляет всего 1U, то 4 таких устройства могут хранить почти 1 Тбайт данных, занимая при этом всего 5,25" из доступного для монтажа места.

Сеть Хранения Данных (Storage Area Network - SAN)

SAN (Storage Area Network) - это сеть из устройств для хранения данных, объединенных в общий сервер или кластер из серверов, где каждый из них также действует как отдельное устройство хранения данных SAN. Сети SAN используют особый механизм переключений и прерываний между устройствами. Эти переключения происходят также как переключения в сети Ethernet, которые сами являются соединительными участками для SAN. Благодаря такому способу соединения, эти сетевые хранилища обладают многими преимуществами. Представьте, для примера, возможность создать резервную копию каждого элемента данных в сети без необходимости «загрязнения» общей сетевой инфраструктуры гигабайтами передаваемых данных. Это лишь одно из преимуществ SAN, которое делает его популярным среди крупных компаний сегодня, и это причина, по которой SAN становится ведущей технологией хранения данных. По данным исследовательской компании IDC, на SAN приходится более 70% всего сетевого хранения..

Независимо от того, какой механизм сетевого устройства хранения данных - DAS, NAS и SAN - используется, есть определенные технологии, которые используются в каждом случае. Эти технологии, как правило – SCSI и RAID. В результате своего развития, SCSI сегодня предоставляет высокоскоростной, надежный способ хранения данных. На протяжении многих лет, SCSI развивался, принимая или отказываясь от различных технологий и стандартов. Важна здесь технология RAID. RAID (избыточный массив независимых дисков) воплощает в себе ряд стандартов, которые обеспечивают повышение производительности и отказоустойчивости дисковых хранилищ. Такая защита необходима, так как на диски приходится 50% всех аппаратных сбоев в серверных системах. Как SCSI так и RAID, или технологии, используемые для их осуществления, развивались, разрабатываясь и созревая на протяжении многих лет.

В дополнение к этим базовым технологиям хранения, другие технологии также занимают значительное место. Одна из наиболее важных – Fibre Channel. Fibre Channel это способ соединения устройств хранения данных, позволяющий общаться им с очень высокой скоростью (выше 10Гбит). Помимо того, что Fibre Channel быстрее, чем SCSI, он также позволяет задавать соединения на большем расстоянии. Фактически, Fibre Channel можно использовать на промежутках до 6 километров. Это позволяет устройствам SAN быть размещенными в наиболее удачном, в физическом смысле, месте.

Пример современной SAN-системы Tandberg BAKStor и FC-коммутатора Brocade 8000 FCoE Switch(BR-8000-0008-A)

Происходили и другие события, которые изменили способ использования и хранения устройств с сетевым доступом. Одно из достижений, призванных внести ощутимый вклад в растущий успех распределенного хранения данных – это iSCSI. iSCSI это технология, которая позволяет передавать данные с одного устройства на другое через TCP\IP сеть. Это позволяетпространственно продлить соединения через SCSI. Использование iSCSI как концепции организации сетевого хранилища через TCP\IP позволяет посредством интернета, организовывать SAN где угодно. Такие технологии как iSCSI и Fibre Channel являются значимыми факторами, благодаря которым сегодня происходит активное внедрение сетевых хранилищ данных.