Централизованный доступ к данным является основой любого группового проекта, поддерживаемого компьютером. Многие компании предоставляют своим сотрудникам локальные компьютерные сети (Local Area Network, LAN) с общими платформами хранения данных. Хранение данных таким образом дает множество преимуществ по сравнению с децентрализованными подходами. Централизованные базы данных позволяют сотрудникам коллективно работать над документами или таблицами, без необходимости создавать несколько версий одного и того же документа. Более того, администрирование резервного копирования данных в рамках общей платформы хранения оказывается менее сложным, чем при использовании отдельных жестких дисков.
В зависимости от размера компании техническая база для централизованного хранения файлов состоит из файловых серверов, сетей хранения данных (storage area networks, SAN) или так называемых NAS-систем (Network Attached Storage). Последний вариант в последние несколько лет становится все более популярным среди частных пользователей. Повышенная гибкость централизованного управления и доступа к контенту, такому как фотографии, видео или частные музыкальные коллекции, через различные устройства является основной причиной их популярности. В отличие от файловых серверов и решений SAN, которые в основном ориентированы больше на бизнес-клиентов, домашние системы NAS предлагаются как легко администрируемые и доступные решения. Но что такое NAS-сервер? И для кого эти концепции хранения данных подходят лучше всего?
Что такое NAS?
Под сетевым хранилищем понимается специальное устройство хранения данных, которое хранится в локальной сети и, сравнительно говоря, является более доступным и простым в администрировании.
Системы NAS продаются производителями с гарантией того, что это законченные устройства, готовые к немедленному использованию. По определению, это означает, конечно, что все необходимые аппаратные и программные компоненты также имеются в наличии. Некоторые популярные поставщики включают такие имена, как: Synology, Seagate Technology, Netgear, QNAP, Buffalo или Western Digital.
По своей сути NAS — это не что иное, как обычный компьютер. Под его внешним видом скрываются процессор, оперативная память и материнская плата. Более того, сетевое хранилище также имеет интерфейсы, такие как LAN, USB и WLAN. Центральные аппаратные компоненты для функции хранения NAS состоят из определенного количества носителей информации, таких как жесткие диски и твердотельные накопители (SSD), и RAID-контроллера (Redundant Array of Independent Disks), который организует эти многочисленные физические компоненты в виртуальный диск. Что касается программного обеспечения, то используется операционная система (обычно это Linux) и программное обеспечение NAS.
Принцип работы системы NAS
Системы NAS — это, по сути, файловые серверы, оптимизированные для хранения данных в локальных сетях. Доступ к локальной сети осуществляется через сетевой протокол Windows SMB (Server Message Blocks). В качестве протоколов передачи данных в системе используются NFS (Network File System) или FTP (File Transfer System). Оборудование Apple полагается на AFP (Apple Filing Protocol). Кроме того, многие системы NAS могут использоваться для хранения резервных копий Time Machine. Одной из основных функций сетевого хранилища является контроль, который оно предоставляет пользователям при доступе к сохраненным данным. Эта функция особенно полезна для профессиональных приложений; файлы разных пользователей могут быть отделены друг от друга, но при этом сохранены на одной платформе хранения. Работа в группах становится возможной при поддержке соответствующего разрешения.
Благодаря своей сравнительно низкой стоимости сетевые системы хранения данных также привлекательны для рынка SOHO (малый офис, домашний офис). Кроме того, по сравнению с другими альтернативами, эта система требует относительно небольшого объема административной работы, отличается высокой степенью защиты от поломок и поддерживает хороший энергетический баланс.
Администрирование
В отличие от обычных файловых серверов, управление системой NAS требует сравнительно небольших знаний в области ИТ. Все настройки сетевого хранилища управляются через графический интерфейс конфигурации, который можно вызвать в браузере клиента. Для упрощения доступа к сетевому хранилищу системы NAS могут быть встроены в такие устройства, как ПК и ноутбуки, в качестве жестких дисков; специальные программы для передачи данных не требуются. Смартфоны, стереосистемы, совместимые с сетью, и «умные» телевизоры, которые не позволяют простой обмен файлами, могут получить доступ к фотографиям или видео через потоковые серверы, такие как TwonkyMedia, которые интегрированы в программное обеспечение. Это позволяет использовать NAS дома в качестве централизованного устройства хранения мультимедийных данных.
Защита от сбоев в работе системы
Одним из решающих факторов стоимости при покупке сетевой системы хранения данных является количество входящих в нее носителей. Если устройства начального уровня с одним или двумя жесткими дисками предназначены для обслуживания частных пользователей, то варианты решений, ориентированных на бизнес, обычно содержат до 12 слотов для хранения данных. Эти профессиональные устройства позволяют реализовать сложные системы хранения данных, обеспечивающие большую надежность и большую пропускную способность. Для достижения этих характеристик производители обратились к так называемым системам RAID. В них данные избыточно распределяются по нескольким физическим носителям, что обеспечивает надежность и доступность системы NAS даже в случае выхода из строя отдельных жестких дисков. Когда речь идет о сетевом хранилище, типичными уровнями RAID являются: RAID-0, RAID-1, RAID-5 и RAID-10.
- RAID 0: строго говоря, эта концепция хранения данных не является системой RAID; вместо этого это всего лишь «массив независимых дисков». Они могут быть сконфигурированы таким образом, что процесс хранения данных может быть одновременно распределен между несколькими жесткими дисками. Это увеличивает пропускную способность системы. Избыточность данных не может быть реализована с помощью RAID-0.
- RAID 1: В случае RAID 1 данные с RAID-контроллера хранятся на двух отдельных устройствах хранения. Для такой избыточности требуется как минимум два устройства хранения данных. При такой концепции хранения данных пользователи имеют доступ только к половине фактической емкости хранилища. Однако при выходе из строя одного из двух жестких дисков сохраненные данные все равно остаются.
- RAID 5: Для систем NAS, имеющих не менее трех доступных жестких дисков, хранение данных осуществляется в соответствии с RAID-5. Эта схема объединяет избыточное хранение данных с повышенной пропускной способностью за счет одновременной работы нескольких жестких дисков. При такой концепции хранения данных контроллер создает контрольные суммы для записываемых блоков данных и сохраняет эти так называемые четности отдельно на соседнем жестком диске. Для этого процесса контроллер функционирует таким образом, что равномерно распределяет данные и контрольные суммы по всем устройствам хранения. После этого, если один жесткий диск выйдет из строя, потерянная информация может быть восстановлена из имеющихся блоков данных. Благодаря низкой стоимости и высокой надежности RAID 5 является особенно популярным вариантом хранения данных.
- RAID 01 и RAID 10: эти концепции хранения данных подразумевают комбинации различных уровней RAID и могут использоваться в любой системе, в которой используется не менее четырех жестких дисков. Система RAID 01 распределяет данные так же, как и система RAID 0, т.е. как минимум на два жестких диска. Затем эти данные зеркалируются на такое же количество жестких дисков по схеме RAID 1. RAID 10, с другой стороны, сначала зеркалирует данные, а затем распределяет их. С точки зрения безопасности данных, RAID 10 представляет собой лучший вариант, поскольку он менее подвержен сбоям, а также позволяет быстрее восстанавливать данные. Обе системы RAID предоставляют пользователям только половину емкости жестких дисков.
Пользователи, которые отказываются от уровня RAID для своего NAS, используют так называемый JBOD («просто набор дисков»). В этом случае доступна вся емкость всех жестких дисков, однако ни надежность, ни пропускная способность системы не повышаются.
Те, кто использует стратегии резервного хранения данных, должны также позаботиться о регулярном резервном копировании. Стандартным интерфейсом для этого является NDMP (Network Data Management Protocol). Это позволяет управлять опциями хранения данных NAS с помощью программного обеспечения для управления резервным копированием. Как правило, регулярное резервное копирование данных происходит путем синхронизации со второй системой NAS и жестким диском USB или облаком.
Затраты и энергопотребление
На рынке представлено множество вариантов систем NAS, включая жесткие диски и корпуса. Что касается последних, то пользователи могут сами решать, какой объем памяти им необходим. Свободные слоты позволяют задним числом расширить емкость сетевого хранилища. Хотя существуют устройства начального уровня стоимостью менее 100 долларов, высокопроизводительные бизнес-модели, включая устройства хранения данных, могут легко достигать ценового диапазона в несколько тысяч долларов. Однако при использовании в бизнес-контексте эти инвестиции часто окупаются.
В отличие от обычных серверов, современные системы NAS потребляют гораздо меньше энергии; это связано с тем, что в моделях сокращены функции хранения данных. Многие устройства поддерживают высокоразвитые стратегии энергосбережения. Переключение сети в режим ожидания, даже при безостановочной работе, помогает обеспечить более ограниченное потребление энергии, поскольку эта функция переводит устройства в состояние гибернации, которые простаивали в течение длительного периода времени. А благодаря функции Wake-on-LAN (WoL) даже отключенная система NAS может быть снова запущена по сети.
Расширяемость
Как правило, на NAS-систему невозможно установить дополнительное программное обеспечение — однако многие устройства предлагают дополнительные функции, например, запуск устройства в качестве сервера печати. Некоторые системы NAS также обеспечивают удаленный доступ в режиме онлайн и могут работать в качестве веб-серверов, FTP-серверов или серверов электронной почты.