Основные системы хранения данных и их особенности

Рост объёмов информации

Взрывной рост хранимых данных только ускоряется. Новая информация создаётся из ничего.

Если раньше достаточно было фамилии и возраста человека, то сейчас отслеживаются не только его интересы в интернете, но и физические перемещения, контакты и многое другое. Добавьте к этому Интернет Вещей (IoT) с  миллиардами транзакций между многими миллионами устройств.

Согласно оценкам IDC до 2016 года в мире было создано 16 Зеттабайт информации. К 2025 году появится ещё 163 Зеттабайта новых данных.

Многие представители бизнеса мало уделяют внимания проблеме хранения больших объёмов информации. Это происходит до тех пор, пока не обнаружится, что на файловом сервере критически не хватает места, что данные записываются и извлекаются слишком медленно, что сервер приложений «зависает» в неподходящие моменты, а информация теряется, тогда организация систем хранения данных (СХД) станет очень актуальной и ею придётся заняться.

Современные СХД — это сложная программно-аппаратная система, предназначенная для быстрой и надежной передачи данных, их безопасного хранения.

По любым вопросам, связанным с проектированием СХД, подбором оборудования, инсталляцией и настройкой вы можете обратиться к профессионалам. Например к нам, в ВИСТЛАН.

Что такое DAS, NAS и SAN

Появление жесткого диска в персональном компьютере было прорывом в хранении информации. Шло время, ёмкость HDD росла, но и этого было недостаточно. Системная шина не позволяла подключать больше двух устройств хранения. Увеличение числа контроллеров жёстких дисков также не решило проблему. Был создан новый протокол — SCSI, способный подключать до 16 устройств. Теперь можно было их вынести из компьютера и объединить в единую дисковую систему.

Таково краткое описание системы DAS (Directed Attach Storage).

Однако, выяснилось, что узким местом стала скорость получения информации другими компьютерами в сети.

Логическим развитием стало создание узкоспециализированного устройства для хранения информации. Оно непосредственно подключалось к ЛВС. На устройстве установлено специальное программное обеспечение (например, Microsoft Storage Server), которое отвечает за работу оборудования, подключение к локальной сети, сохранение и передачу файлов. Так возникла архитектура NAS — Network Attached Storage.

Но и эта структура имела ограничения. Облачные хранилища требовали больших объёмов, распределённости устройств хранения, большей скорости передачи, считывания и записи.

Дальнейшим развитием СХД стало хранилище на основе SAN (Storage Area Network).

Основным отличием SAN от NAS является вынесение устройств хранения и коммутации данных в отдельную сеть. Извне SAN выглядит как большой локальный жёсткий диск. Так с ним и работают серверы приложений, входящие в эту подсеть. Клиенты подключаются к этими серверам, а те считывают и записывают данные на устройства хранения.

Протоколы СХД

Выбор системы определяется задачами и требованиями к хранению и скорости передачи информации. У каждой из них есть свои преимущества и недостатки. Они связаны с технологиями, которые определяют состав СХД. Решающую роль здесь играют протоколы и оборудование.

В DAS диски напрямую подключаются к процессору. Для обмена данными используется внутренняя шина, которой управляют протоколы IDE, SATA, SCSI, SAS. Объём хранения информации и скорость обмена зависят от используемого интерфейса.

В этом варианте информация обрабатывается локально, хранится и передаётся в виде файлов.

NAS представляет собой файловый сервер, подключённый к ЛВС. СХД работает на обычном сетевом оборудовании. Передача данных управляется протоколами сетевых файловых систем, например, CIFS, NFS и другими.

Информация обрабатывается и хранится в виде файлов. Такая конфигурация разрешает одновременный доступ к информации с нескольких серверов или рабочих станций.

SAN представляет собой выделенную сеть. Протоколами доступа здесь являются FibreChannel (FC) и iSCSI (IP-SAN). В сервер приложений устанавливается специальный контроллер, который упаковывает команды SCSI внутрь IP-пакетов. Это позволяет передавать данные, используя стандартные сетевые протоколы Ethernet.

В Storage Area Network информация обрабатывается внутри сети, а на выход поступают только ответы на запросы. Информация хранится не в файлах, а в виде блоков как на HDD.

Сравнение протоколов СХД

SAS (продвинутый SCSI) поддерживает кабель длинной не более 8 метров. В то время как FC без дополнительного оборудования охватывает расстояние в 50 км, а с репитерами — до нескольких тысяч километров. iSCSI по IP способен работать везде, где есть интернет.

Скорость ввода-вывода с использованием протокола FC равна 2 или 4 Гб/сек. При полном дуплексе она вырастает до 8 Гб/сек. Для протокола iSCSI скорость не превышает 1 Гб/сек.

Протокол SAS способен работать по каждому из четырёх каналов на скорости 4 Гб/сек. Суммарно получается 12 Гб/сек.

В то же время SAS поддерживает не более 32 устройств, а iSCSI способен работать с миллионами при использовании протокола IPv6. FibreChannel стандартно подключает до 256 клиентов.

Достоинства и недостатки типов СХД

Достоинства DAS:

• легкость развёртывания и администрирования;
• высокая скорость передачи данных;
• низкая стоимость оборудования.

Недостатки DAS:

• неоптимальное расходование ресурсов (требует выделенного сервера);
• ограничения в подключениях (не больше двух серверов);
• низкая надёжность и слабая распределённость хранимой информации (в случае выхода управляющего сервера из строя вся система хранения становится недоступной).

Достоинства NAS:

• доступность и низкая стоимость;
• простое совместное использование информации;
• простота подключения и управления;
• гибкость, возможность быстро увеличить объём для хранения данных;
• универсальность клиентов (компьютер под управлением любой операционной системы может получить доступ к файлам).

Недостатки NAS:

• хранение данных только в виде файлов;
• медленный доступ к информации по сетевым протоколам (по сравнению с локальной системой);
• высокая загрузка ЛВС;
• невозможность работы некоторых приложений с сетевыми дисками.

Достоинства SAN:

• высокая скорость работы, низкая задержка;
• гибкость и масштабируемость;
• хранение данных блоками (как, например, для почтовой базы Exchange);
• высокая скорость работы;
• простое использование кэширования данных;
• универсальность (доступ к данным может получить сервер приложений под управлением любой ОС);
• использование территориально разнесённых устройства хранения;
• высокая надёжность обмена и хранения данных;
• организация удалённого архивирования и восстановления данных без дополнительных затрат;
• агрегирования каналов;
• “горячее” подключение устройств;
• централизованное управление коммутацией и логистикой данных,;
• разгрузка подсети от служебного трафика.

Недостатки SAN:

• сложность проектирования;
• высокая стоимость;
• сложность настройки протокола FC;
• невозможность некоторых приложений и систем работать с протоколом iSCSI;
• необходимость подготовки специалистов по протоколу FC и их сертификация;

• жесткие требования по совместимости оборудования в сети.

Заключение

Каждая из систем заняла определённую нишу. DAS чаще используется в небольших компаниях и у хостинг-провайдеров. NAS применяется там, где ограничения по ёмкости в DAS играют решающую роль. SAN популярна у больших компаний, имеющих филиалы, а также у фирм, занимающихся виртуализацией.

Какого бы размера ни была ваша компания, чем бы она не занимались, прежде чем покупать оборудование, проконсультируйтесь у нас, в ВИСТЛАНЕ. Наши специалисты подскажут вам неочевидные решения, которые сэкономят вам время и деньги. Также мы предложим специальные цены на оборудование, а если будет необходимость — разработаем для вас проект СХД.