Корпоративні мережеві сховища даних

Антон Єсін

Аксіома про те, що хоча «куховарка і може керувати державою», але розгорнути raid 5 і забезпечити надійну мережеву систему зберігання даних підприємства їй навряд чи за силам, схоже, відходить у минуле. На ринку з'являється все більше мережних сховищ, орієнтованих на 8mb, що володіють не тільки надійністю, але і простотою настроювання й адміністрування.

В Останнім часом різко зріс інтерес корпоративного сектора до систем зберігання даних, що забезпечує не тільки зручність і безпеку, але і надійність зберігання інформації. Неможливо говорити про сховищах даних, як і про будь - іншому розділі ІТ, не вводячи класифікацію. Логічно всі пристрої зберігання даних діляться натри групи: DAS, NAS, SAN. У першому з них-Direct Attached Storage-представлені пристрої, працездатність яких неможлива без зовнішнього додаткового контролера. Варто відзначити, що через відсутність точного визначення DAS, до цієї групи відносять як зовнішні спільні флеш-накопичувачі і жорсткі диски, так і часом, наприклад, модулі для нарощування ємності комплексних (що складаються з сервера-контролера і дискових масивів) NAS-рішень. Призначені DAS здебільшого кінцевим користувачам для переносу, резервного зберігання і захисту інформації. Головний їхній недолік для серверних рішень - вкрай низька масштабованість.

Найбільш популярними рішеннями в секторі SMB (Small-Medium Business) є NAS (Network Attached Storage), l/lx відмінна риса-незалежність системи зберігання інформації від зовнішнього сервера-контролера. Існує дуже багато різновидів NAS-систем, здатних вирішувати задачі як кінцевих користувачів, так і підприємств малого чи середнього бізнесу. При необхідності забезпечення збереження інформації потрібно створювати масштабні розподілені мережі SAN (Storage Area Networks), спеціально розроблені та впроваджувані для передачі великих масивів даних. Такі рішення широко затребувані в розподілених урядових та великих корпоративних системах даних і часто включають не просто набір комутуючих дискових і стрічкових NAS, а й складну і дорогу систему контролю. У цій статті ми зупинимося на N AS-peшеніях, створених для потреб SMB. За останні кілька років помітно виділилися кілька відокремлені класів NAS-продуктів, в кожному з яких існують моделі, що присутні в продуктовій лінійці декількох вендорів. Перший-найдешевший ціновий сегмент становлять пристрої SOHO NAS, являють собою, як правило, шасі, вміщає не більше двухжес-ткіх дисків та опціонально USB-інтерфейси для підключення додаткових, нарощувати потужності. Типовим прикладом такого роду NAS є Netgear SC101 і Linksys NAS200.

Вимоги до цих пристроїв пред'являються мінімальні-хорошее пристрій повинен надавати максимально зручний інтерфейс користувача для доступу до файлів, гарну швидкість передачі/прийому і підтримувати різні захищені групові політики доступу до файлів. Швидкість доступу до файлів залежить від двох параметрів: швидкості інтерфейсу підключення жорстких дисків пристроях поранення і пропускної спроможності мережевого інтерфейсу. Є декілька типів інтерфейсів для підключення жорстких дисків: РАТА (Parallel Advanced Technology Attachment)-інтерфейс для підключення так званих IDE-пристроїв (жорстких дисків, CD-приводів); SATA (Serial Advanced Technology Attachment)-інтерфейс з послідовним підключенням пристроїв, що володіє більш високими швидкостями. Поширені два різновиди SATA: SATA1 має можливість пропускати дані на швидкості 150 Мбіт/с; SATA2 працює вдвічі швидше SATA 1, однак варто розуміти, що на даний момент в силу технічних обмежень серійні жорсткі диски не можуть забезпечити передачу даних навіть на швидкості в 150 Мбіт/с.

USB (Serial Bus)-деякі SOHO-сховища оснащені USB-інтерфейсом для основного або резервного способу підключення flash-або HDD-пристроїв. Історично існують два види інтерфейсу-USB1.1, що володіє пропускною спроможністю 12 Мбіт/с, а вдосконалена версія USB 2.0 може забезпечити передачу даних зі швидкістю до 480 Мбіт/с. Якщо мова йде про віддалений мережному сховищі, доступ до якого здійснюється через Інтернет, то використання USB-дисків цілком прийнятно. Однак найчастіше SOHO NAS застосовується переважно локально-в межах однієї квартири або однієї кімнати, що, як наслідок робить сховища USB 1.1 неефективними з точки зору швидкості. Безперечна перевага USB NAS спостерігається в тих випадках, коли необхідний порівняно невеликий обсяг мережевого сховища за скромні гроші. Тільки в цьому випадку в якості носія інформації слід використовувати постійно дешевшає flash-пам'ять. Що стосується мережевих інтерфейсів, то для даного сегменту NAS існують чотири основні способу підключення користувачів. Найпоширеніший-Ethernet, причому всі частіше в продуктових лінійках вендорів поряд з Fast Ethernet-інтерфейсом, що забезпечує швидкість до 100 Мбіт/с, все частіше з'являються пристрої, орієнтовані в основному на малий бізнес, забезпечені інтерфейсом Gigabit Ethernet, що працює на швидкості 1000 Мбіт/с. Для того щоб використання швидкого Ethernet було виправдано, необхідна наявність відповідної мережевий інфраструктури, що володіє можливістю передавати гігабітний трафік. Для зручності локальних користувачів виробники додають крім дротових мережевих інтерфейсів бездротові Wi-Fi-інтерфейси, що працюють на швидкостях аж до 300 Мбіт/с (чорнова версія стандарту IEEE 802.11N). Треба сказати, що найчастіше заявлені швидкості передачі даних відрізняються від реальних швидкостей перекачування інформації в кілька разів. Це викликане перш за все тим, що крім передачі призначених для користувача даних присутній і допоміжний трафік, необхідний для роботи протоколів передачі. Так, для ще не прийнятого організацією стандарту IEEE 802.11N (на даний момент затверджений документ 802.11 draft 2.0, а більшість вендорів випускає обладнання на основі версії draft 1.0) реальна швидкість передачі даних коливається біля позначки в 100 Мбіт/с.

Головне перевага домашніх NAS-низька вартість при задовільному функціоналі. Що стосується негативних факторів, то це перш за все дуже низька масштабованість: навіть якщо місткість сховища не більше двох дисків, в Нині вже розроблені досить ємні HDD, що дозволило б використовувати SOHO NAS в середніх організаціях. Однак часто такі пристрої володіють досить слабким процесором, що перешкоджає обслуговуванню великої числа одночасних з'єднань.

SMB NAS

Вибираючи корпоративне мережеве сховище, компанія пред'являє ряд вимог, які фактично реалізовані в продуктах основних вендорів, що виробляють NAS для SMB: Buffalo, Dell, Linksys і ін Перш за все, ці пристрої відрізняє велика ємність: у них є можливість підключати не менше чотирьох дисків за допомогою SATA. Більш того, в якості засобів зберігання інформації крім звичайних методів розміщення інформації, таких як застосування CIFS (Common Internet File System) для Windows-і Mac-користувачів і NFS (Network File System) для прихильників Unix і Linux, повинна бути присутня можливість розміщення FTP-архівів. Якщо в домашніх N AS найчастіше захист інформації здійснюється шляхом безпосередньої аутентифікації, то в арсенал пристроїв для корпорацій зазвичай входять захищені види транзакцій, такі як FTPS-регламент, використання протоколом FTP захисту на основі протоколів SSLATLS. Головна вимога, що пред'являється до мережевих сховищ бізнес-серії,-надійність, під цим мається на увазі, що при відмові одного з дисків корпоративна інформація ні в якому разі не повинна бути втрачена. Це забезпечується за рахунок використання технологій RAID (redundant array of independent/inexpensive disks). Існує кілька різновидів райд, які служать не тільки засобом логічного об'єднання дисків та підвищення надійності системи, але й засіб підвищення швидкості роботи (чтеніязапісі) з мережевим масивом.

RAID 0

Технологія RAID 0, по суті, є способом логічного об'єднання-дисків в один масив. Інформація розбивається на рівні блоки і записується по черзі на кожен з носіїв. Для розгортання RAID 0 потрібно як мінімум два диски.

Головним перевагою використання RAID Про є збільшення швидкості передачі інформації за рахунок розпаралелювання процесів копіювання. Також при аналізі RAID важливим параметром є DT (DiskTax) - процентний вміст дискового простору, що використовується для зберігання даних користувача, від загальної обсягу масиву. DT для RAID 0 є максимальним, тобто дорівнює 100%, що не може не позначитися на надійності всього масиву. Відсутність резервування робить RAID 0 на відміну від інших версій найбільш ненадійним. У разі відмови одного з дисків втрата даних неминуча, а значить, вірогідність відмови масиву є твір ймовірностей відмови жорстких дисків. Отже виходить, що надійність рівня RAID 0-найменша.

RAID 1

Рівень RAID 1 (він же Mirroring) забезпечує захист від можливої втрати даних при вихід з ладу одного або декількох дисків масиву. Досягається завдяки повної синхронізації інформації всіх дисків масиву (віддзеркалення). Як і в випадку з RAID 0, мінімально потрібно всього два диски для розгортання масиву. Фактично жорсткі диски працюють в парах і при відмові одного з дисків резервний дозволяє здійснювати послугу доступу користувачів до даних. Попарно зберігання даних досить накладно з точки зору витрат на жорсткі диски-DT = 50%. При використанні системи багатопотокового звернення до пар дисків ми отримуємо значний виграш у швидкості читання/запису. Варто відзначити, що хоча в надійності ми істотно виграємо (вірогідність відмови масиву набагато менше імовірності відмови кожного з вінчестерів), найчастіше в системах з великим навантаженням після відмови одного з носіїв навантаження на другому різко зростає і, як наслідок, працездатність всієї системи зменшується. Для виходу з цього положення запропоновано RAID 1 + Spare, що вимагає як мінімум три диска.

Перевагою такого розташування безперечно є збільшення швидкості доступу і дуже висока надійність (теоретично RAID 1 +0 може працювати і при падінні двох дисків). Однак DT цього методу вкрай низький -33%, та й стандартні шасі зазвичай включають в себе чотири слота для вінчестерів, що робить цей метод часто нераціональним.

RAID 5

Самий популярний з рівнів RAID вимагає для своєї роботи не менше трьох HDD, що дозволяє повноцінно скористатися всіма можливостями багатодискового пристрою. Інформація записується на чотири вінчестера, причому на кожному з дисків є спеціальні контрольні блоки. Велику популярність п'ятий рівень отримав головним чином із-за своєї економічності: DT-75. У силу підвищеної математичної навантаження при додаванні інформації в масив швидкість запису трохи страждає, швидкість читання таки залишається досить високою. У разі падіння одного з дисків RAID-контролер за допомогою математичних обчислень і контрольних блоків обчислює втрачену інформацію. Тут криється головна проблема RAID 5. При збої диска математична обробка, що виконується для відновлення, може істотно знизити швидкість доступу до ресурсів, що укупі з навантаженням, що додається, призначеними для користувача запитами, здатне викликати вихід з ладу всього масиву. Щоб передбачити такі випадки, рекомендується використовувати Spare-диск.

RAID5 + Spare

Цей варіант має куди більшою надійністю, зберігаючи всі швидкісні характеристики, успадковані з RAID 5. Суть методу проста-на додаток до даними, що його записала за вже відомим методом на трьох дисках, четвертий служить резервним. Для розгортання RAID 5 + Spare знадобиться не менше чотирьох дисків, а коефіцієнт DT приблизно дорівнює 57%.

RAID 10 (1 +0)

На основі RAID О, RAID 1 і RAID 5 можливі деякі варіації, що поєднують якості кожного з методів. Напевно, найвідомішим з «схрещувань» є RAID 10. Для функціонування йому необхідно як мінімум чотири диски. Суть полягає в дублюванні інформації на дисках і розшарування на два блоки, аналогічно нульового методу.

Не варто забувати, що, купуючи SMB NAS, завжди треба думати про масштабованості. На даний момент на ринку пропонується досить багато рішень, що дозволяють додавати до вже наявних потужностей нові NAS-пристрої, поєднуючи їх в великі масиви.

Також важливим чинником при купівлі NAS-системи є безпека інформації. Крадіжка одного з дисків не дозволить зловмисникам розкрити корпоративні таємниці при використанні шифрування інформації на диску.

Лідером на ринку N AS є американська компанія Buffalo (Terastetion), який досяг успіху в створенні, може, не настільки функціональних, але зате порівняно дешевих за ціною сховищ. Що стосується дискових накопичувачів середнього класу, то тут є цікаві продукти у Dell (PowerVault), Linksys (NSS) і ще декількох виробників, що постачають шасі з журнальованою файловою системою. Enterprise-сегмент в основному використовує продукцію таких компаній, як EMC, HP, Dell, IBM.

Висновок

Для середнього бізнесу (особливо швидко розвивається) використання складних серверних файлових систем з додатковими ємнісними шасі може виявитися дорогим у змісті і часто просто економічно невигідним через зайвого функціоналу. Саме тому отримують все більшу популярність мережеві системи зберігання даних, що володіють власною журнальованою файловою системою і інтерфейсом конфігурації, зрозумілим навіть непідготовленому адміністратора. Спрощений процес інсталяції та обслуговування таких систем разом з постійним здешевленням жорстких дисків робить SMB-пристрої NAS все більше і більше конкурентоспроможними на ринку рішень для мережевих сховищ інформації.

Список літератури

IT спец № 07 ЛИПЕНЬ 2007