Что такое сетевое хранилище данных?

NAS (Network-attached storage) – это устройство хранения данных, предназначенное для хранения файлов, которое обеспечивает постоянный доступ к данным для эффективной совместной работы сотрудников по сети. Любая компьютерная сеть имеет взаимосвязанные серверные машины и клиентские машины, которые отправляют запросы на серверы. Устройства NAS – это специальные серверы, которые обрабатывают только запросы на хранение данных и обмен файлами. Они предоставляют быстрые, безопасные и надежные услуги хранения для частных сетей.

Почему устройства NAS важны?

Крупные и малые предприятия во многих отраслях выбирают решения NAS, поскольку они предлагают эффективное, масштабируемое и недорогое хранилище. По сравнению с другими серверами файловые серверы NAS обеспечивают более быстрый доступ к данным, являются более простыми в настройке и управлении. Такие серверы могут поддерживать различные бизнес-приложения, включая частные системы электронной почты, бухгалтерские базы данных, платежные ведомости, запись и редактирование видео, регистрацию данных и бизнес-аналитику.

Описание некоторых преимуществ NAS см. ниже.

Развертывание частного облака для организаций

Частное облако – это облако, в котором размещаются ресурсы из собственного центра обработки данных организации. Такое облако может быть основано на внутренних аппаратных ресурсах или отдельной инфраструктуре, предоставленной третьей стороной. Вы можете использовать устройства NAS для развертывания частного облачного хранилища в организации.

Гибкие решения для локального хранения данных для малого бизнеса

Системы NAS можно настраивать в зависимости от размера и требований организации. На рынке доступны как недорогие устройства с меньшим объемом памяти, так и более дорогие устройства высокого класса.

Для чего используется NAS?

Организации используют решения NAS для выполнения ряда задач, включая:

  • хранение файлов и совместная работа над ними;
  • создание активных архивов данных или для резервного копирования данных и аварийного восстановления;
  • размещение инфраструктуры виртуальных рабочих столов;
  • тестирование и разработка веб-приложений и веб-приложений на стороне сервера;
  • потоковые медиафайлы и торренты;
  • хранение изображений и видео, которые требуют частого доступа;
  • создание внутреннего репозитория печати.

Например, медиакомпания каждый день создает множество изображений. Однако компания не может постоянно передавать эти данные в облако из-за задержки в сети. Вместо этого организация использует высокопроизводительное устройство NAS для хранения фотографий. Любой сотрудник может получить доступ к этим фотографиям и редактировать их через сеть компании.

Из каких компонентов состоит устройство NAS?

Устройства NAS обычно состоят из нескольких компонентов.

Физические накопители

Устройства NAS могут содержать от двух до пяти жестких дисков, что обеспечивает большую емкость хранилища. Несколько физических дисков логически организованы в виде избыточный массив независимых дисков (redundant storage containers, RAID). RAID – это технология виртуализации, которая объединяет несколько физических компонентов хранилища в один или несколько логических блоков. Такая технология помогает создавать резервные копии данных и повышать производительность.

Центральный процессор (ЦП)

Устройства NAS имеют ЦП, обеспечивающий вычислительный интеллект и мощность для управления файловой системой. ЦП считывает и записывает данные для обработки и обслуживания файлов, управления несколькими пользователями и при необходимости интеграции с облаком.

Операционная система

Операционная система – это программный интерфейс между аппаратным обеспечением устройства хранения и его пользователем. Хотя сложные сетевые устройства хранения данных поставляются со своими собственными операционными системами, некоторые более простые устройства могут их не иметь.

Сетевой интерфейс

Устройство NAS подключается к сети с помощью сетевого интерфейса. Сетевое соединение может быть кабелем Ethernet или Wi-Fi. Многие устройства NAS также имеют порты USB для зарядки или подключения других устройств к устройству NAS.

Каков основной принцип хранения устройств NAS?

NAS – сетевое хранилище для файловых данных. Существует три основных типа хранилищ. Описание см. ниже.

1. Файловое хранилище

В файловом хранилище вы можете хранить данные в файлах, организовывать файлы в папки и размещать их в иерархии каталогов и подкаталогов. Это популярный и известный тип хранилища.

2. Блочное хранилище 

В блочном хранилище файл разбит на более мелкие фрагменты (или блоки), при этом каждый блок хранится отдельно под уникальным адресом. Компьютер может хранить блоки в любой области устройства. Операционная система сервера использует уникальный адрес для повторной сборки блоков в файл. Это быстрее, чем просматривать иерархии для доступа к файлу.

3. Объектное хранилище

Объекты – это дискретные единицы данных, которые хранятся без иерархии или структуры. Каждый объект включает в себя данные, описательную информацию о данных (метаданные) и уникальный идентификационный номер. Используя эту информацию, системное ПО может найти и получить доступ к объекту.

Файловое, блочное и объектное хранилище 

Каждый тип хранилища можно использовать по-разному. Например, файловое хранилище для локального обмена файлами и блочное хранилище для высокопроизводительных приложений. С другой стороны, вы можете использовать хранилище объектов для хранения неструктурированных данных, таких как электронная почта, видео, файлы изображений, веб-страницы и данные датчиков, созданные Интернетом вещей (Internet of Things, IoT).

Как работает NAS?

Системы NAS сочетают аппаратное и программное обеспечение с протоколами (или правилами) для поддержки обмена файлами по сети. Следуя этим протоколам, любой компьютер может беспрепятственно получать доступ к файлам с устройства NAS, как если бы файлы хранились на самом компьютере.

Протоколы передачи данных

В сетях может работать несколько протоколов передачи данных, но в большинстве сетей используется интернет-протокол (internet protocol, IP) и протокол управления передачей (transmission control protocol, TCP). IP – это часть, которая получает адрес для отправки данных файла. После этого TCP доставляет данные, объединяя их в пакеты и отправляя пакеты по сети.

Протоколы форматирования файлов

Машины в компьютерной сети могут иметь разные базовые операционные системы, такие как Windows, Linux или Unix. Все ОС стремятся получать доступ к файловому хранилищу NAS в своем родном файловом формате. Поэтому файловые системы NAS форматируют данные перед отправкой в сеть. Протоколы форматирования для обслуживания файлов включают указанные ниже компоненты.

Network File System (NFS)

Этот протокол используют системы Linux и UNIX. NFS работает на любом оборудовании, ОС или сетевой архитектуре.

Server Message Block (SMB)

Этот протокол используют машины на базе Microsoft Windows.

Apple Filing Protocol (AFP)

Это проприетарный протокол для устройств Apple под управлением macOS.

Какие типы устройств NAS существуют?

NAS на базе сервера

Серверы NAS – это устройства, которые используются для настройки локального файлового хранилища. Они бывают разных размеров и типов. Например, вы можете приобрести настольные устройства или стоечные серверные блоки NAS. Их можно контролировать и настраивать через сеть.

Хранилище NAS с вертикальным масштабированием

Устройства NAS с вертикальным масштабированием состоят из накопителей, которыми управляет пара контроллеров. Для расширения емкости хранилища необходимо дополнительно покупать накопители NAS. Контроллеры имеют ограничения по производительности и емкости. Они могут оптимально управлять лишь фиксированным числом накопителей. После превышения лимита нужно покупать новое устройство с поддержкой вертикального масштабирования. В результате получается два автономных файловых хранилища. В связи с этим приходится вручную распределять файловые данные и управлять ими между двумя хранилищами, что приводит к увеличению расходов.

Хранилище NAS с горизонтальным масштабированием

Устройства NAS с горизонтальным масштабированием состоят из групп серверов, предлагающих логические номера устройств или общие файловые ресурсы по сети. У них также имеются контроллеры и накопители. Контроллеры могут соединять несколько физических устройств, чтобы они работали как одна логическая единица. Система линейно масштабируется, а производительность повышается по мере увеличения емкости.

Чем NAS отличается от других архитектур сетей хранения данных?

NAS – одно из решений для сетевого хранения.

Сети хранения данных

Сеть хранения данных (SAN) – это выделенная высокоскоростная сеть, соединяющая несколько серверов с широким спектром устройств хранения. Организации используют SAN для репликации и защиты всех своих хранилищ в качестве единого коллективного ресурса, а также получения к ним централизованного доступа. Кроме того, SAN использует дополнительные технологии, такие как RAID и дедупликация данных, чтобы оптимизировать емкость и надежность хранилища.

Сравнение NAS и SAN

NAS и SAN являются сетевыми системами хранения. Они объединяют емкость хранилищ и распределяют ее между серверами приложений по высокоскоростной сети. Основное различие между ними заключается в том, как их воспринимают пользователи. Для клиентов NAS работает как файловая система, а SAN – как операционная система. Система NAS обрабатывает запросы на отдельные файлы, а SAN управляет запросами на непрерывные блоки данных. Системы NAS и SAN также используют разные базовые протоколы и технологии. Система SAN более гибка для пользователей, но ее настройка и управление могут стоить дороже. 

Хранилище с прямым подключением

Хранилище с прямым подключением (DAS) – это хранилище, которое можно напрямую подключить к серверному устройству. Наиболее распространенным примером DAS является внешний жесткий диск, подключенный с помощью кабеля. Только хост-сервер может получить доступ к данным напрямую. Другим устройствам приходится запрашивать данные с хост-устройств.

Сравнение NAS и DAS

DAS – предшественник NAS. Система DAS подключается напрямую к серверам, поэтому гнезда расширения на сервере ограничивают как ее масштаб, так и возможности подключения. Размер DAS также ограничивает емкость хранилища и позволяет подключить лишь небольшое количество портов или соединений с хостом. Эта система плохо поддается совместному использованию и сложна в управлении.

Какие ограничения актуальны для локальных NAS?

Система NAS ограничена неспособностью обеспечить производительность в масштабе.

Сложность управления

Поддержание локальной инфраструктуры NAS может увеличить операционную нагрузку и истощить ИТ-бюджеты организаций с ограниченным бюджетом и ресурсами

Сложность быстрого масштабирования 

Устройства NAS полагаются на жесткие диски (HDD) для обслуживания данных. К сожалению, если слишком много пользователей одновременно отправляют запросы на файлы, это может привести к перегрузке системы NAS. сложности.

Отсутствие гарантии обслуживания

Устройства с системой NAS не могут гарантировать никаких услуг хранения. У пользователей могут возникнуть такие проблемы, как задержка данных, отсутствие данных и потеря данных. Устройства с системой NAS не всегда достаточно надежны для критически важных операций.

Какие ограничения актуальны для локальных NAS?

Система NAS ограничена неспособностью обеспечить производительность в масштабе.

Сложность управления

Поддержание локальной инфраструктуры NAS может увеличить операционную нагрузку и истощить ИТ-бюджеты организаций с ограниченным бюджетом и ресурсами

Сложность быстрого масштабирования 

Устройства NAS полагаются на жесткие диски (HDD) для обслуживания данных. К сожалению, если слишком много пользователей одновременно отправляют запросы на файлы, это может привести к перегрузке системы NAS. сложности.

Отсутствие гарантии обслуживания

Устройства с системой NAS не могут гарантировать никаких услуг хранения. У пользователей могут возникнуть такие проблемы, как задержка данных, отсутствие данных и потеря данных. Устройства с системой NAS не всегда достаточно надежны для критически важных операций.

Как пользователи могут преодолеть ограничения NAS?

Чтобы преодолеть ограничения NAS, можно добавить в сеть больше устройств NAS, провести интеграцию с SAN или заменить устройства NAS облачным хранилищем. Подробное описание опций см. ниже.

Добавление большего количества NAS

Чтобы увеличить емкость хранилища, вы можете масштабировать архитектуру NAS вертикально или горизонтально. Вертикальное масштабирование означает использование ПО контроллера хранилища для управления несколькими физическими дисками на одном сервере NAS. Горизонтальное масштабирование означает использование общего программного коммуникационного интерфейса, называемого API, для управления несколькими серверами NAS. Благодаря горизонтальному масштабированию организации могут освободить место для миллиардов файлов. Однако настройка, кодирование и управление обходятся дорого.

Единое хранилище

Несмотря на различия, SAN и NAS не исключают друг друга. Системы SAN-NAS можно комбинировать для создания гибрида, который предоставит протоколы на уровне файлов и на уровне блоков из одной и той же системы. Кроме того, можно запустить NAS поверх системы SAN, чтобы получить службы файловой системы. На рынке можно найти устройства с гибридными компонентами SAN и NAS.

Облачное хранилище

Вы можете дополнить или заменить физический NAS, используя облачное хранилище файлов. Облачный шлюз на границе сети центра обработки данных компании перемещает данные приложений между локальным хранилищем и общедоступным облаком. Поставщик облака управляет хранилищем данных как услугой. Вы можете получить доступ к хранилищу по требованию со своевременной емкостью и затратами, устраняя необходимость покупать и управлять собственной инфраструктурой хранения данных. Облачное хранилище обеспечивает гибкость, глобальное масштабирование и надежность при доступе к данным в любое время и в любом месте.

Какую помощь может оказать AWS в отношении хранилищ?

  • Магазин эластичных блоков Amazon (Amazon EBS) – это облачное блочное хранилище. Вы можете перенести локальные рабочие нагрузки SAN в облако для критически важных приложений. Сервис EBS хранит данные с меньшими затратами без ущерба для производительности.
  • Эластичная файловая система Amazon (Amazon EFS) – это простая бессерверная файловая система, не требующая постоянного контроля, для вычислительных сервисов AWS. Вы можете безопасно и надежно получать доступ к файлам, а также масштабировать или уменьшать хранилище по мере необходимости.
  • Amazon FSx for NetApp ONTAP предлагает полностью управляемое высоконадежное, масштабируемое, высокопроизводительное общее хранилище для рабочих нагрузок на Linux, Windows и MacOS.
  • Amazon FSx for OpenZFS предоставляет полностью управляемое хранилище общих файлов на основе файловой системы OpenZFS, работающее на базе процессоров семейства AWS Graviton и доступное по протоколу NFS (версий 3, 4, 4.1, 4.2).
  • Amazon FSx для Windows File Server предоставляет полностью управляемое совместно используемое хранилище, созданное на базе Windows Server.
  • Простой сервис хранения данных Amazon (Amazon S3) – это сервис хранения объектов, предлагающий лучшие в отрасли показатели производительности, масштабируемости, доступности и безопасности данных.
  • Виртуальное частное облако Amazon (Amazon VPC) дает полный контроль над виртуальной сетевой средой, включая распределение ресурсов, подключение и безопасность.
  • Шлюз хранилища AWS предоставляет локальные приложения с доступом к практически неограниченному облачному хранилищу.
  • Сервисы хранилищ на AWS предлагают полный спектр услуг для хранения, доступа, контроля и анализа данных.
  • Получите доступ к бесплатному облачному хранилищу, зарегистрировав аккаунт AWS, уже сегодня!

AWS: следующие шаги

Дополнительные ресурсы по продукту
Подробнее о сервисах хранилищ AWS 
Зарегистрируйте бесплатный аккаунт

Получите мгновенный доступ к уровню бесплатного пользования AWS.

Регистрация 
Начать разработку в консоли

Начните разработку с использованием AWS в консоли управления AWS.

Вход