NAS, DAS или SAN: выбор технологии хранения

Дюран Алаби

От редакции. Имя Дюрана Алаби впервые появляется на страницах журнала «625». В настоящее время он является вице-президентом компании Xtore (США), производящей системы хранения. В активе фирмы более чем десятилетний опыт в этой области, особенно в создании систем DAS и NAS. Компания выпускает системы как в готовом виде, так и для использования в составе систем третьих производителей.

Дюран Алаби до прихода в компанию Xtore работал вице-президентом JMR Electronics - фирмы, которая поставляет устройства хранения для производителей по всему миру. Он является членом нескольких профессиональных ассоциаций и объединений: Storage Networking Industry Association, Fibre Channel Industry Association, RAID Advisory Board и Fibre Industry Advisory Board. На счету Дюрана Алаби ряд статей о сетевых системах хранения, которые были опубликованы в ведущих мировых отраслевых журналах.

В статье, которую Дюран Алаби предоставил журналу «625», проведен краткий анализ систем хранения DAS/NAS/SAN. Она призвана помочь сделать обоснованный выбор в пользу той или иной системы.

Новые факторы в сфере хранения информации

Для современного предприятия очень важно иметь базу данных, поэтому системы хранения при формировании бюджета IT-решений должны учитываться в первую очередь, ведь целостность, доступность и защита данных крайне необходимы для успешного развития любого бизнеса. К тому же роль медиаархивов гораздо шире, чем просто их ежедневное использование. Предприятия сегодня работают в условиях все возрастающей неопределенности. IT-персоналу приходится все больше внимания уделять прогнозированию рисковых ситуаций, количество которых по сравнению с предыдущими годами увеличивается многократно. Это и террористические акты, и попытки взлома систем безопасности сетей, и многое другое. В таких условиях большое значение имеет резервное копирование и восстановление данных после различного рода бедствий, а системы хранения информации обеспечивают базу для этого.

Кроме того, экономическая ситуация провоцирует появление новой волны различных правовых актов, которые непосредственно могут касаться процесса хранения, управления и архивирования данных.

Но хотя необходимость в хранении является очевидной, не всегда легко разобраться, какое из решений подходит для той или иной организации. Есть несколько возможных вариантов, и наиболее востребованными сегодня являются DAS (direct-attached storage - система хранения с прямым подключением), NAS (network-attached storage - система хранения с подключением по сети) и SAN (storage area network - сетевая система хранения). Выбор системы хранения так же индивидуален, как и выбор дома для проживания. Нет единого универсального предложения, подходящего для всех. Наоборот, в каждом случае необходимо учитывать специфические требования и перспективные планы развития конкретного предприятия. Для этого необходимо рассмотреть ряд ключевых моментов:

• объем хранения - количество и тип данных (на файловом или блочном уровне), которые необходимо хранить и делать доступными для пользователей;
• производительность - требования к полосе пропускания по вводу и выводу;
• наращиваемость - развитие предприятия, влекущее за собой рост объемов данных;
• доступность и надежность - устойчивость системы в критических ситуациях;
• защита данных - требования к резервному копированию и восстановлению данных;
• наличие достаточно образованного и опытного IT-персонала, возможность набора новых сотрудников;
• финансовые вопросы.

Необходимо иметь в виду, что для малых компаний единый тип носителей информации обычно бывает достаточным, большие же предприятия часто имеют смешанные типы систем хранения данных, используя их в каждом из своих подразделений, рабочих группах и удаленных офисах. В этой статье приведен краткий сравнительный обзор систем DAS, NAS и SAN. Цель статьи - помочь пользователю в выборе наиболее подходящего решения или комбинации решений, которые лучше всего соответствуют требованиям конкретного предприятия.

DAS - лучший выбор для локального хранения и использования данных

Система хранения с прямым подключением DAS представляет собой систему базового уровня, в которой устройства хранения являются частью компьютера, как в случае с жесткими дисками, либо напрямую подключены к отдельному серверу, что имеет место при использовании RAID-массивов или ленточных библиотек. Объединенные в сеть рабочие станции поэтому должны иметь доступ к серверу, чтобы подключиться к устройствам хранения информации.

Это принципиально отличается от сетевых систем хранения NAS и SAN, которые подключены к рабочим станциям и серверам по сети. Будучи первой широко распространенной моделью системы хранения, системы DAS до сих пор являются преобладающими в общем объеме используемых в IT-инфраструктурах систем хранения.

Схема системы DAS

Хотя число реализованных проектов для сетевых систем хранения растет быстрее, чем для систем с прямым подключением, последние по-прежнему выгодно отличаются простотой инсталляции и более низкими начальными финансовыми вложениями. При рассмотрении варианта DAS важно понимать, какие требования к доступности данных должны быть учтены. Чтобы подключенные к сети клиенты имели доступ к устройству хранения в модели DAS, им необходимо получить доступ к серверу, с подключенным к нему устройством хранения. Если сервер «повис» или испытывает проблемы, это повлечет немедленные последствия, исключающие запись данных и доступ к ним. В дополнение к записи и получению файлов, сервер обычно нагружается различными приложениями по обработке данных, такими как программы работы с электронной почтой, базы данных и др. Перегрузка сети и перебои в доступности данных могут происходить и тогда, когда вся производительность сервера востребована приложениями, предусматривающими интенсивный обмен большими объемами данных между рабочими станциями.

DAS хорошо подходит для локализованного хранения файлов в инфраструктурах с одиночным сервером или несколькими серверами, например в малых компаниях или отделениях, а также для рабочих групп, которые не нуждаются в передаче информации на большие расстояния или обеспечении доступа к данным из любой точки предприятия. Малые компании традиционно используют DAS для работы с файлами и обслуживания электронной почты, тогда как более крупные организации могут применять DAS в рамках смешанной среды хранения, обычно включающей в себя также NAS и SAN. DAS также характеризуется простотой управления и администрирования, поскольку для этого применяется сетевая операционная система самого сервера. Однако сложность управления может резко возрасти при добавлении новых серверов, поскольку система хранения для каждого сервера должна управляться отдельно.

С экономической точки зрения изначальные инвестиции в систему хранения с прямым подключением существенно ниже, чем для NAS и SAN. Это является несомненным преимуществом для компаний с ограниченным бюджетом и позволяет им быстро наращивать объем хранения без предварительного планирования расходов и необоснованного усложнения инфраструктуры системы хранения. DAS также служит промежуточным решением для тех, кто намерен перейти к сетевым системам хранения в будущем. Организациям, которые преполагают резкий рост объемов данных, необходимо иметь в виду, что наращиваемость DAS ограничена. С позиций эффективности вложений и простоты управления системами сетевые хранилища гораздо более отвечают требованиям наращиваемости.

Организации, которые постепенно переходят на сетевые системы хранения, могут защитить свои инвестиции путем обеспечения совместимости имеющихся DAS с новой инфраструктурой. Одним из вариантов является, в частности, интеграция их в сеть при помощи специальных устройств (bridge devices), позволяющих использовать эти ресурсы в сетевой инфраструктуре без необходимости немедленных финансовых вложений в сетевое хранение. Как только переход выполнен, DAS можно использовать локально для хранения данных второстепенной важности.

NAS - доступ к данным на файловом уровне в масштабах предприятия

Система хранения с подключением по сети была разработана в ответ на ограничения, проявляющиеся в серверных системах хранения, таких как DAS. Эти системы получили название NAS. Типовая NAS представляет собой устройство специального назначения, состоящее из жестких дисков и управляющего программного обеспечения, на 100% предназначенного для работы с файлами по сети. Как уже упоминалось, серверу в модели DAS свойственны функции обеспечения доступа к файлам и обслуживание приложений, что потенциально может привести к снижению производительности системы в целом. В варианте NAS на сервер возлагается ответственность только за хранение данных и работу с файлами, что обеспечивает более высокую гибкость в организации доступа к данным, поскольку никакой другой загрузки нет.

Схема системы NAS

NAS представляется хорошим выбором для организаций, стремящихся найти простой и недорогой путь в достижении быстрого доступа к данным на файловом уровне для многочисленных пользователей. Пользователи NAS получают преимущества благодаря высокой производительности системы. Изначально получившие распространение как решения начального и среднего уровня, системы NAS и сегодня преобладают в бизнес-секторе, охватывающем малые и средние предприятия. Но достоинства NAS - простота и эффективность - в не меньшей степени подходят и для крупных организаций. Малые компании используют NAS потому, что это системы типа plug and play (подключил и включил), которые легко устанавливать и использовать и которыми просто управлять как при наличии постоянно работающего IT-персонала, так и без такового. Благодаря прогрессу в области технологий производства жестких дисков начальная стоимость NAS также относительно невысока.

За последние годы системы NAS приобрели более широкую функциональность, что увеличило их применение в подразделениях и рабочих группах различных предприятий. Поэтому тот факт, что NAS успешно конкурирует с SAN, не является чем-то удивительным, равно как и то, что эти системы становятся частью схемы конвергенции NAS/SAN. Элементы с высокой надежностью, такие как RAID-массивы, жесткие диски и другие компоненты с возможностью горячей замены, являются сегодня стандартными даже для NAS начального уровня, а системы среднего уровня уже обеспечивают такие функции защиты данных, как полное копирование и зеркалирование данных, чем достигается непрерывность работы организации. NAS также имеет смысл для предприятий, стремящихся консолидировать свои ресурсы прямого подключения (DAS) для повышения их эффективности. Поскольку эти ресурсы не могут быть доступны вне пределов единого сервера DAS, эффективность их использования порой составляет половину заложенных возможностей. А при помощи NAS этот уровень повышается благодаря тому, что доступ к устройствам хранения распределяется между несколькими серверами.

Понимание значение IT-инфраструктур в рамках предприятия за последние годы изменилось. Чтобы оценить и оптимизировать инвестиции, необходимо проанализировать параметр ROI (Return of Investments - возврат инвестиций). Имея в виду уменьшение бюджетов на IT-инфраструктуру в последние годы, вряд ли можно считать эту задачу простой.

В этом смысле NAS представляется привлекательным решением, обеспечивающим весьма высокую эффективность, поскольку основной альтернативой является наращивание числа серверов, а это довольно большие расходы, или увеличение емкости существующих серверов, что представляет собой длительный и трудоемкий процесс. Системы NAS могут обеспечить терабайты хранения при его высокой плотности (компактные корпуса), делая более эффективным использование пространства производственных помещений. По мере роста объемов цифровой информации становится очевидной и возможность наращивания системы NAS, которая по этому показателю значительно превосходит DAS. Несколько систем NAS могут управляться из единого центра, позволяя экономить время и средства.

Другим важным аспектом для предприятий среднего размера или крупных организаций является гетерогенная модель общего доступа к данным. В модели DAS каждый сервер функционирует на своей собственной операционной платформе, поэтому не существует общего хранилища, в рамках которого могли бы одновременно использоваться рабочие станции на базе Windows, Mac и Linux. Системы NAS могут интегрироваться в любую среду и обслуживать файлы на базе всех операционных платформ. В сети система NAS появляется как обычный файловый сервер, доступный каждому из подключенных клиентов. Это означает, что файлы могут сохраняться в системе NAS, а также извлекаться из нее в их исходных форматах. NAS базируется на отраслевых стандартных сетевых протоколах TCP/IP, FC и CIFS.

SAN - высокая степень доступности для обмена данными на уровне блоков

SAN – самая сложная из систем хранения

Сетевые системы хранения SAN - это специализированные высокопроизводительные сети хранения, обеспечивающие обмен данными между серверами и устройствами хранения, отделенные от локальных сетей (LAN). Вследствие высокого уровня организации этих систем, сложного управления и высокой стоимости SAN традиционно применяются там, где наибольшее значение имеют надежность и высокая производительность. В инфраструктуре SAN устройства хранения - NAS, DAS, RAID-массивы и ленточные библиотеки - подключаются к серверам по интерфейсу Fibre Channel. Этот интерфейс отличается высокой надежностью и гигабитной полосой пропускания, что позволяет обеспечить одновременное взаимодействие рабочих станций, серверов, систем хранения и другого периферийного оборудования. Не обремененный ограничениями по расстоянию передачи данных и полосе пропускания, характерными для SCSI, интерфейс Fibre Channel хорошо подходит для быстрой и надежной передачи больших объемов данных на большие расстояния.

В отличие от DAS или NAS, которые оптимизированы для совместного доступа к данным на файловом уровне, достоинство SAN заключается в ее способности передавать большие блоки данных. Это особенно важно для приложений, требующих широкой полосы передачи данных, например, баз данных, программ обработки изображений и т.д. Распределенная архитектура SAN позволяет также обеспечить более высокий уровень производительности и доступности данных, чем любая другая система из ныне существующих. Динамически перераспределяя нагрузку в сети, система SAN обеспечивает быструю передачу данных, снижая задержку ввода/вывода и загрузку сервера. Достоинством является то, что большое число пользователей может одновременно получать доступ к данным и не создавать при этом «пробок» для локальной сети и серверов.

SAN - это оптимальный способ добиться гарантированной предсказуемой производительности непрерывного и надежного доступа к данным (24і7). Важность этого очевидна для компаний, в работе которых важное значение имеет перемещение и обработка больших объемов данных. Например, это могут быть вещательные компании, использующие цифровой нелинейный технологический процесс. Системы SAN имеют массу встроенных функций защиты от сбоев, гарантирующих стабильную работу и минимальное время восстановления. Этим системам присущи также широкие возможности наращивания, что удобно компаниям, для которых характерен постоянный рост объемов данных. В отличие от систем с прямым подключением, в модели SAN ресурсы хранения можно объединять в группы, что приводит к повышению эффективности их использования.

В последнее время было много дебатов относительно выбора SAN или NAS для тех или иных задач, но истина в том, что эти две технологии могут хорошо дополнять друг друга. Сегодня очень часто SAN применяются в сочетании с NAS. Конвергенция SAN/NAS позволяет компаниям консолидировать данные на уровне файлов и блоков в рамках общих массивов.

Но несмотря на все достоинства систем SAN, есть ряд факторов, замедляющих их распространение. Сюда входят цена, сложность в управлении и отсутствие стандартизации. Ядром системы SAN является управляющее ПО. Для разработки, создания и применения SAN требуются большие финансовые вложения, что ограничивает сферу применения этих систем только крупными предприятиями. Львиная доля инвестиций приходится именно на программное обеспечение, поскольку оно должно быть мощным и совершенным, чтобы управлять большим набором устройств. Кроме того, отсутствие стандартизации приводит к проблемам в области взаимодействия устройств, когда изделия различных производителей программных и аппаратных средств могут не работать вместе, как того требует система. Потенциальные пользователи SAN справедливо задумываются о защите своих инвестиций, и многие из них будут медлить с выбором до тех пор, пока не появятся соответствующие стандарты.

Заключение

Итак, имея такое разнообразие технологий хранения информации, как же определить, какая из них наиболее оптимально подходит для решения задач, стоящих перед предприятием? Все они - DAS, NAS и SAN - обеспечивают большие возможности, но каждая лучше всего подходит для конкретных целей. Постарайтесь точно определить тип своих данных и используемые приложения. Насколько важными они являются? Насколько интенсивно они подвергаются обработке? Каков минимально допустимый уровень производительности и доступности? Достаточно ли простого локализованного доступа или его необходимо обеспечить в масштабах всей компании? IT-специалисты должны сделать тщательный анализ имеющихся на данный момент требований, не забывая и о долгосрочной перспективе.

Как и в любом деле, в области сетевого хранения ситуация постоянно и стремительно меняется. Здесь очень легко поддаться искушению и предпочесть самые последние разработки. Но наиболее рациональным является выбор оправданной с экономической и технологической точек зрения системы, которая обеспечивала бы долгосрочную защиту инвестиций и позволяла компании выполнять текущие задачи и развиваться. Цифровые активы в будущем будут только расти. Необходимо убедиться, что инфраструктура хранения в будущем способна обеспечить экономически эффективное наращивание и расширение. Важно также применять технологии, базирующиеся на открытых отраслевых стандартах, минимизирующих проблемы взаимодействия по мере расширения сети.