Сетевое хранилище

Сетевое хранилище ( NAS файлового уровня (в отличие от блочного хранилища ), ) — это компьютерный сервер хранения данных подключенный к компьютерной сети, обеспечивающий доступ к данным разнородной группе клиентов. Термин «NAS» может относиться как к технологии, так и к задействованным системам, или к специализированному устройству, созданному для таких функций (поскольку в отличие от косвенно связанных технологий, таких как локальные сети , устройство NAS часто представляет собой единую единицу).

Обзор

Устройство NAS оптимизировано для обслуживания файлов с помощью своего оборудования, программного обеспечения или конфигурации. Его часто производят как компьютерное устройство – специально созданный специализированный компьютер. Системы NAS представляют собой сетевые устройства, которые содержат один или несколько накопителей , часто объединенных в логические резервные контейнеры хранения или RAID . Сетевое хранилище обычно обеспечивает доступ к файлам с использованием сетевых протоколов обмена файлами, таких как NFS , SMB или AFP . С середины 1990-х годов устройства NAS начали набирать популярность как удобный метод обмена файлами между несколькими компьютерами, а также для снятия ответственности за обслуживание файлов с других серверов в сети; таким образом NAS может обеспечить более быстрый доступ к данным, более простое администрирование и более простую настройку в отличие от использования сервера общего назначения для обслуживания файлов. ^{[ 1 ]}

В комплект поставки NAS входят специальные жесткие диски , которые функционально аналогичны дискам, не относящимся к NAS, но могут иметь другую прошивку, устойчивость к вибрации или рассеиваемую мощность, что делает их более подходящими для использования в RAID-массивах - технология, часто используемая в реализациях NAS. . ^{[ 2 ]} Например, некоторые версии накопителей NAS поддерживают расширение команды, позволяющее отключить расширенное восстановление после ошибок. В приложении, отличном от RAID, дисковому накопителю может быть важно приложить все усилия для успешного чтения проблемного блока памяти, даже если это займет несколько секунд. В правильно настроенном RAID-массиве один плохой блок на одном диске может быть полностью восстановлен с помощью избыточности, закодированной в наборе RAID. Если диск потратит несколько секунд на выполнение обширных повторных попыток, это может привести к тому, что RAID-контроллер пометит диск как «выключенный», тогда как если бы он просто быстро ответил, что блок данных имеет ошибку контрольной суммы, RAID-контроллер будет использовать избыточные данные на другом диски, чтобы исправить ошибку и продолжить работу без каких-либо проблем.

Описание

Устройство NAS — это компьютер, подключенный к сети, который предоставляет другим устройствам в сети только услуги хранения файловых данных. Хотя технически возможно запускать другое программное обеспечение на устройстве NAS, обычно оно не предназначено для использования в качестве сервера общего назначения. Например, устройства NAS обычно не имеют клавиатуры или дисплея, а управляются и настраиваются по сети, часто с использованием браузера. ^{[ 3 ]}

На устройстве NAS не требуется полнофункциональная операционная система, поэтому часто используется урезанная операционная система.

Системы NAS содержат один или несколько жестких дисков, часто объединенных в логические резервные контейнеры хранения или RAID .

NAS использует файловые протоколы, такие как NFS (популярный в системах UNIX ), SMB ( блок сообщений сервера ) (используется в системах Microsoft Windows ), AFP (используется в компьютерах Apple Macintosh ) или NCP (используется в OES и Novell NetWare ). Устройства NAS редко ограничивают клиентов одним протоколом.

Сравнивая с ДАС

Ключевое различие между хранилищем с прямым подключением (DAS) и NAS заключается в том, что DAS является просто расширением существующего сервера и не обязательно подключен к сети. Как следует из названия, DAS обычно подключается через кабель USB или Thunderbolt . NAS спроектирован как простое и автономное решение для обмена файлами по сети.

И DAS, и NAS потенциально могут повысить доступность данных за счет использования RAID или кластеризации .

И NAS, и DAS могут иметь разный объем кэш-памяти , что сильно влияет на производительность. При сравнении использования NAS с использованием локального (несетевого) DAS производительность NAS зависит главным образом от скорости и перегрузки сети.

NAS, как правило, не так настраиваем с точки зрения аппаратного обеспечения (ЦП, память, компоненты хранения) или программного обеспечения низкого уровня (расширения, плагины , дополнительные протоколы), но большинство решений NAS будут включать возможность установки широкого спектра программных приложений, позволяющих лучшая конфигурация системы или включение других возможностей за пределами хранилища (например, видеонаблюдение, виртуализация, мультимедиа и т. д.). DAS обычно ориентирован исключительно на хранение данных, но возможности могут быть доступны в зависимости от вариантов конкретного поставщика.

Сравнивая с САН

Визуальное разграничение использования NAS и SAN в сетевой архитектуре

NAS обеспечивает как хранилище, так и файловую систему . Это часто противопоставляется SAN ( сети хранения данных ), которая обеспечивает только блочное хранилище и оставляет проблемы файловой системы на стороне «клиента». Протоколы SAN включают Fibre Channel , iSCSI , ATA over Ethernet (AoE) и HyperSCSI .

Один из способов дать общее представление о разнице между NAS и SAN заключается в том, что NAS представляется клиентской ОС (операционной системе) как файловый сервер (клиент может сопоставлять сетевые диски с общими ресурсами на этом сервере), тогда как диск, доступный через SAN, по-прежнему отображается в клиентской ОС как диск, видимый в утилитах управления дисками и томами (вместе с локальными дисками клиента) и доступный для форматирования в файловой системе и монтирования .

Несмотря на различия, SAN и NAS не являются взаимоисключающими и могут быть объединены в гибрид SAN-NAS, предлагающий как протоколы файлового уровня (NAS), так и протоколы блочного уровня (SAN) из одной и той же системы. Файловая система общего диска также может быть запущена поверх сети SAN для предоставления услуг файловой системы.

История

В начале 1980-х годов « Newcastle Connection » Брайана Рэнделла и его коллег из Университета Ньюкасла продемонстрировал и разработал удаленный доступ к файлам на нескольких машинах UNIX. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Novell NetWare были выпущены в 1983 году . Серверная операционная система и протокол NCP Вслед за Newcastle Connection от Sun Microsystems выпуск NFS в 1984 году позволил сетевым серверам совместно использовать свое пространство хранения с сетевыми клиентами. 3Com и Microsoft разработают программное обеспечение и протокол LAN Manager для продвижения этого нового рынка. 3Com от Программное обеспечение 3Server и 3+Share было первым специально созданным сервером (включая проприетарное оборудование, программное обеспечение и несколько дисков) для серверов открытых систем.

Вдохновленные успехом файловых серверов Novell, IBM и Sun, несколько фирм разработали выделенные файловые серверы. В то время как 3Com была одной из первых фирм, создавших выделенный NAS для настольных операционных систем, Auspex Systems была одной из первых, кто разработал выделенный сервер NFS для использования на рынке UNIX. Группа инженеров Auspex отделилась в начале 1990-х годов для создания интегрированного NetApp FAS , который поддерживал протоколы Windows SMB и UNIX NFS и обладал превосходной масштабируемостью и простотой развертывания. Это положило начало рынку проприетарных устройств NAS, который сейчас возглавляют NetApp и EMC Celerra.

Начиная с начала 2000-х годов появился ряд стартапов, предлагающих альтернативные решения решениям с одним файловым хранилищем в виде кластерных NAS — Spinnaker Networks (приобретена NetApp в феврале 2004 г.), Exanet (приобретена Dell в феврале 2010 г.), Gluster (приобретена RedHat в 2011 г.), ONStor (приобретена LSI в 2009 г.), IBRIX (приобретена HP ), Isilon (приобретена EMC – ноябрь 2010 г.), PolyServe (приобретена HP в 2007 г.) и Panasas , и это лишь некоторые из них.

В 2009 году поставщики NAS (в частности, сети CTERA ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} и Netgear ) начали внедрять решения онлайн-резервного копирования , интегрированные в их устройства NAS, для оперативного аварийного восстановления. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

К 2021 году будут предложены три основных типа решений NAS (все с гибридными облачными моделями, в которых данные могут храниться как локально на NAS, так и удаленно на отдельном NAS или через поставщика общедоступных облачных услуг). Первый тип NAS ориентирован на нужды потребителей и предлагает недорогие варианты, которые обычно поддерживают 1–5 жестких дисков с возможностью горячей замены. Второй ориентирован на малый и средний бизнес — эти решения NAS варьируются от 2 до 24+ жестких дисков и обычно предлагаются в форм-факторах Tower или Rackmount. Цены могут сильно различаться в зависимости от процессора, компонентов и общих поддерживаемых функций. Последний тип ориентирован на предприятия или крупный бизнес и предлагается с более продвинутыми программными возможностями. Решения NAS обычно продаются без установленных жестких дисков, чтобы позволить покупателю (или ИТ-отделу) выбрать стоимость, размер и качество жесткого диска.

Выполнение

Способы изготовления устройств NAS производителями можно разделить на три типа:

NAS на базе компьютера — с использованием компьютера (уровня сервера или персонального компьютера ) с процессорами, как правило, от Intel или AMD, устанавливается сервер программного обеспечения FTP/SMB/AFP.... Энергопотребление этого типа NAS самое большое, но его функции самые мощные. Некоторые крупные производители NAS, такие как Synology , QNAP Systems и Asus , производят устройства такого типа. Максимальная пропускная способность FTP зависит от процессора компьютера и объема оперативной памяти.
NAS на базе встроенной системы — использование процессорной архитектуры на базе ARM или MIPS и операционной системы реального времени (RTOS) или встроенной операционной системы для запуска сервера NAS. Энергопотребление этого типа NAS является приемлемым, а функции NAS удовлетворяют большинству требований конечного пользователя. Marvell , Oxford и Storlink производят чипсеты для такого типа NAS. Максимальная пропускная способность FTP варьируется от 20 МБ/с до 120 МБ/с.
NAS на базе ASIC – обеспечение NAS с помощью одного чипа ASIC с использованием аппаратного обеспечения для реализации TCP/IP и файловой системы. В чипе нет операционной системы, поскольку все операции, связанные с производительностью, выполняются схемами аппаратного ускорения. Энергопотребление этого типа NAS низкое, поскольку функции ограничены поддержкой только SMB и FTP. LayerWalker — единственный производитель чипсетов для такого типа NAS. Максимальная пропускная способность FTP составляет 40 МБ/с.

Использование

NAS полезен не только для общего централизованного хранения данных, предоставляемого клиентским компьютерам в средах с большими объемами данных. NAS может обеспечить более простые и дешевые системы, такие как системы балансировки нагрузки и отказоустойчивые системы электронной почты и веб-серверов, предоставляя услуги хранения. Потенциальным развивающимся рынком NAS является потребительский рынок, на котором имеется большое количество мультимедийных данных. Такие устройства потребительского рынка теперь широко доступны. В отличие от своих собратьев, монтируемых в стойку , они обычно имеют меньший форм-фактор. Цена на устройства NAS резко упала в последние годы, предлагая домашнему потребительскому рынку гибкое сетевое хранилище по цене немногим больше, чем стоимость обычного внешнего жесткого диска USB или FireWire . Многие из этих домашних потребительских устройств построены на базе ARM , x86 или MIPS процессоров Linux и работают под управлением встроенной операционной системы .

Примеры

Реализации серверов с открытым исходным кодом

с открытым исходным кодом, ориентированные на NAS дистрибутивы Linux и FreeBSD Доступны . Они разработаны таким образом, чтобы их можно было легко настроить на обычном оборудовании ПК, и обычно они настраиваются с помощью веб-браузера.

Они могут запускаться с виртуальной машины , Live CD , загрузочной флешки ( Live USB ) или с одного из смонтированных жестких дисков. Они запускают Samba ( демон SMB ), демон NFS и демоны FTP , которые бесплатно доступны для этих операционных систем.

Защищенные диски, подключенные к сети

Защищенные диски, подключаемые к сети ( NASD ) — это исследовательский проект Университета Карнеги-Меллона 1997–2001 годов , целью которого было обеспечение экономичной масштабируемой хранилища пропускной способности . ^{[ 10 ]} NASD снижает нагрузку на файловый сервер (файловый менеджер), позволяя устройствам хранения передавать данные непосредственно клиентам . Большая часть работы файлового менеджера переносится на диск хранения без интеграции политики файловой системы в диск. Большинство клиентских операций, таких как чтение/запись, выполняются непосредственно на дисках; менее частые операции, такие как аутентификация, выполняются файловым менеджером. Диски передают клиентам объекты переменной длины вместо блоков фиксированного размера. Диспетчер файлов предоставляет клиентам ограниченную по времени возможность кэширования для доступа к объектам хранения. Файловый доступ клиента к дискам имеет следующую последовательность:

Клиент аутентифицирует себя с помощью файлового менеджера и запрашивает доступ к файлу.
Если клиенту может быть предоставлен доступ к запрошенному файлу, клиент получает сетевое расположение дисков NASD и их возможности.
Если клиент обращается к диску впервые, он получает ограниченный по времени ключ для установления безопасного соединения с диском.
Файловый менеджер информирует соответствующий диск по независимому каналу.
Отныне клиент напрямую обращается к NASD-дискам, предоставляя полученные им возможности и дальнейшая передача данных идет по сети, минуя файловый менеджер.

Список сетевых протоколов, используемых для обслуживания NAS

Кластерный NAS

Кластеризованный NAS — это NAS, использующий распределенную файловую систему, работающую одновременно на нескольких серверах. Ключевое различие между кластерным и традиционным NAS заключается в возможности распределения ^{[ нужна ссылка ]} (например, чередование) данных и метаданных по узлам кластера или устройствам хранения. Кластерный NAS, как и традиционный, по-прежнему обеспечивает унифицированный доступ к файлам с любого из узлов кластера, независимо от фактического расположения данных.

См. также

Ссылки

^ Левин, Рон (1 апреля 1998 г.). «Преимущества NAS: взгляд VAR» . www.infostor.com . Проверено 26 февраля 2019 г.
^ «Маркетинговый бюллетень: NAS по сравнению с настольными компьютерами: оценка жестких дисков для приложений NAS» (PDF) . seagate.com . Проверено 29 декабря 2021 г.
^ «Введение в сетевое хранилище». HWM Сингапур . Журналы SPH. Июль 2003. стр. 90–92. ISSN 0219-5607 .
^ Браунбридж, Дэвид Р.; Маршалл, Линдси Ф.; Рэнделл, Брайан (1982). «Связь с Ньюкаслом» (PDF) . Программное обеспечение: практика и опыт . 12 : 1147–1162. дои : 10.1002/спе.4380121206 . S2CID 1840438 . Архивировано из оригинала (PDF) 16 августа 2016 года . Проверено 16 августа 2016 г.
^ Каллаган, Брент (2000). НФС с иллюстрациями . Аддисон-Уэсли . ISBN 0-201-32570-5 .
^ «Тест CDRLab» (на польском языке). Архивировано из оригинала 17 октября 2010 года.
^ Фрэнк Э. Джиллетт (16 сентября 2010 г.). «Век компьютерного разнообразия» . Исследования Форрестера . п. 12. Архивировано из оригинала 26 сентября 2010 года. C200 от CTERA обеспечивает лучший подход к сетевому хранилищу (NAS) [...] со встроенным локальным резервным копированием Mac и ПК и автоматическим подключением к онлайн-сервису резервного копирования для удаленного резервного копирования. случай катастрофы на объекте.
^ «Netgear запускает первое аварийное онлайн-восстановление с использованием NAS для частных лиц и предприятий малого и среднего бизнеса» (пресс-релиз). Рейтер. Архивировано из оригинала 8 сентября 2012 года . Проверено 21 октября 2009 г.
^ «Запуск сетей CTERA и внедрение облачного хранилища» (пресс-релиз). Рейтер. Архивировано из оригинала 7 марта 2009 года . Проверено 21 октября 2009 г.
^ «NASD: защищенные диски, подключенные к сети» .

Дальнейшее чтение

«Файловые системы для сетевых защищенных дисков» . Гарт Гибсон, Дэвид Ф. Нэгл*, Хали Амири*, Фэй В. Чанг, Говард Гобиофф, Эрик Ридель*, Дэвид Рохберг и Джим Зеленка, Технический отчет CMU-CS-97-118, июль 1997 г.
«Масштабирование файлового сервера с помощью сетевых защищенных дисков» . Совместная международная конференция по измерению и моделированию компьютерных систем , Сиэтл, Вашингтон, США, 1997, стр. 272–284. ISBN 0-89791-909-2 .

Внешние ссылки

СМИ, связанные с сетевым хранилищем, на Викискладе?

[1] Левин, Рон (1 апреля 1998 г.). «Преимущества NAS: взгляд VAR» . www.infostor.com . Проверено 26 февраля 2019 г.

[2] «Маркетинговый бюллетень: NAS по сравнению с настольными компьютерами: оценка жестких дисков для приложений NAS» (PDF) . seagate.com . Проверено 29 декабря 2021 г.

[3] «Введение в сетевое хранилище». HWM Сингапур . Журналы SPH. Июль 2003. стр. 90–92. ISSN 0219-5607 .

[Newcastle_1982-4] Браунбридж, Дэвид Р.; Маршалл, Линдси Ф.; Рэнделл, Брайан (1982). «Связь с Ньюкаслом» (PDF) . Программное обеспечение: практика и опыт . 12 : 1147–1162. дои : 10.1002/спе.4380121206 . S2CID 1840438 . Архивировано из оригинала (PDF) 16 августа 2016 года . Проверено 16 августа 2016 г.

[Callaghan_2000-5] Каллаган, Брент (2000). НФС с иллюстрациями . Аддисон-Уэсли . ISBN 0-201-32570-5 .

[cdr-6] «Тест CDRLab» (на польском языке). Архивировано из оригинала 17 октября 2010 года.

[7] Фрэнк Э. Джиллетт (16 сентября 2010 г.). «Век компьютерного разнообразия» . Исследования Форрестера . п. 12. Архивировано из оригинала 26 сентября 2010 года. C200 от CTERA обеспечивает лучший подход к сетевому хранилищу (NAS) [...] со встроенным локальным резервным копированием Mac и ПК и автоматическим подключением к онлайн-сервису резервного копирования для удаленного резервного копирования. случай катастрофы на объекте.

[8] «Netgear запускает первое аварийное онлайн-восстановление с использованием NAS для частных лиц и предприятий малого и среднего бизнеса» (пресс-релиз). Рейтер. Архивировано из оригинала 8 сентября 2012 года . Проверено 21 октября 2009 г.

[9] «Запуск сетей CTERA и внедрение облачного хранилища» (пресс-релиз). Рейтер. Архивировано из оригинала 7 марта 2009 года . Проверено 21 октября 2009 г.

[10] «NASD: защищенные диски, подключенные к сети» .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]