Системы хранения данных: DAS, NAS, SAN
Стратегия любого бизнеса заключается в снижении рисков и увеличении доходов. Один из путей достижения этой цели — разработка правильной политики в отношении управления корпоративной информацией и ее хранения. Информация является движущей силой современного бизнеса и 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 бизнесе необходимо обладать эффективной стратегией хранения, защиты, совместного доступа и управления данными. По сведениям IDC, за последние десять лет из 40% американских компаний, полностью лишившихся своих данных в результате пренебрежительного отношения к технологиям их хранения, только 10% смогли вернуться к бизнесу и только 4% (!) из них выжили в течение последующих трех лет.
Управление ресурсами хранения данных стало одной из самых актуальных 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 проблема надежного 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.
Важнейшими элементами информационной сети сегодня являются серверы, системы хранения данных (СХД) и технологии по их администрированию.
Сбой приводит к временному приостановлению бизнес-процессов и частичной (или полной) потере данных и ставит под вопрос существование бизнеса в целом.
Одним из крупнейших потребителей серверов и СХД в России традиционно является госсектор. На втором месте по потреблению — телекоммуникационная и нефтегазовая отрасли, затем финансовые организации (прежде всего банки и промышленность). Такое распределение достаточно стабильно и сохраняется на протяжении последних лет.
Сегодня можно выделить одну традиционную — Direct Attached Storage (DAS) и две уже уверенно входящие в жизнь архитектуры хранения данных — 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. Кроме независимого питания, 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.
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 применяются преимущественно для подключения внутренних накопителей, то интерфейс Fibre Channel служит исключительно для подключения внешних накопителей и автономных СХД. Преимущество интерфейса Fibre Channel здесь заключается 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 от нее на значительном расстоянии. Интерфейсы SCSI и SATA также могут применяться для подключения внешних СХД (в этом случае интерфейс SATA называют eSATA), однако они 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 по этой причине они стали очень популярны в сегменте малых офисов и небольших корпоративных сетей. В то же время DAS-системы имеют и свои недостатки — в первую очередь это высокая стоимость хранения и управления данными вследствие их разбросанности по организации, а также вынужденный простой сети в момент добавления новых дисков и необходимость наращивания памяти или процессорной мощи сервера при превышении определенного размера дискового пространства. Перегруженность сетевого трафика с добавлением новых серверов усложняет проблему защиты данных, препятствует эффективному использованию ресурсов и т.д. Затраты и новые проблемы растут как снежный ком.
В настоящее время DAS-системы занимают лидирующее положение, однако доля этих систем постоянно сокращается, и на смену им приходят либо универсальные решения с возможностью плавной миграции к NAS-системам, либо системы, предусматривающие возможность их использования как в качестве DAS-, так и NAS- и даже SAN-систем.
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. Фактически NAS-системы представляют собой эволюцию файл-серверов. Для того чтобы понять разницу между традиционным файл-сервером и NAS-устройством, 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 располагаются в специальных корзинах), либо подключенные к серверу DAS-устройства. Администрирование файл-сервера реализуется с помощью серверной операционной системы. Такой подход к организации систем хранения данных в настоящее время является наиболее популярным в сегменте небольших локальных сетей, но имеет один существенный недостаток. Дело в том, что универсальный сервер (да еще в сочетании с серверной операционной системой) — 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 воплощают в себе NAS-устройства, которые в этом смысле можно рассматривать как тонкие файл-серверы, или, как их еще 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 образом, что вся их вычислительная мощь фокусируется исключительно на операциях обслуживания и хранения файлов. Сама операционная система располагается во флэш-памяти и предустанавливается фирмой-производителем. 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.
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 осуществляется с помощью специальных протоколов доступа к файлам. Наиболее распространенными протоколами файлового доступа являются протоколы CIFS, NFS и DAFS.
Storage Area Network (SAN)
SAN — это специализированная сетевая инфраструктура для хранения данных (сеть хранения данных). Эти сети 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. 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 применяться RAID-массивы, различные библиотеки (ленточные, магнитооптические и др.), а также JBOD-системы (массивы дисков, не объединенные в RAID).
Для построения сетей SAN используется либо стандарт Fibre Channel (FC), либо стандарт iSCSI.
Что выбрать — DAS, NAS или SAN?
До сих пор во всем мире, а тем более в России все еще господствует DAS. Такая ситуация, скорее всего, сохранится в сегментах рынка домашних компьютеров, малого бизнеса и больших машин (mainframes). Нишу средних и крупных предприятий постепенно займут SAN- и NAS-системы, причем в комбинированном использовании.
SAN-системы целесообразно применять там, где доступ к данным осуществляется на уровне физических блоков. Речь идет в первую очередь о распределенных базах данных, построенных по архитектуре клиент-сервер. Это системы управления предприятием, банковские и финансовые системы, где критично количество транзакций в единицу времени, цифровое телевещание и т.д. Кроме того, SAN-системы используются для организации бесперебойной и непрерывной работы важных приложений, отказ которых может привести к потере критически важных данных, выходу из строя оборудования или к другим последствиям, влекущим за собой дорогостоящие простои информационной системы. SAN — это прекрасное решение для организаций, расположенных в зданиях, разбросанных в радиусе до 20 км, которым необходим оперативный доступ к центральному хранилищу.
Применение архитектуры SAN эффективно при организации центров обработки данных с постоянно растущими требованиями к вычислительным ресурсам и емкости хранимых данных. Использование SAN позволяет решать такие задачи без принципиальной модификации существующей инфраструктуры, благодаря комбинации сетевых интерфейсов Fibre Channel, SCSI и Ethernet.
NAS-системы применяются в тех случаях, когда доступ к данным осуществляется на уровне файла, — это бизнес-приложения с одновременным доступом пользователей разных платформ к одним и тем же файлам (мультимедиа, графика, документы), консолидация разрозненной информации предприятия в одном месте, хранение архивов, быстрое, недорогое и безлицензионное увеличение дискового пространства в сети.
