什麼是網路附接儲存裝置?

網路附接儲存裝置 (NAS) 是一種檔案儲存裝置,能讓員工透過網路存取檔案,幫助員工更有效率的合作。每台電腦的網路都與伺服器和客戶端裝置 (客戶端裝置可以傳送請求給伺服器) 互相連接。NAS 裝置是一種特定的伺服器,僅負責資料儲存和檔案共享。NAS 可以提供私有網路快速、安全且可靠的儲存服務。

NAS 裝置有何重要性?

許多產業的企業和小型公司之所以選擇使用 NAS,是因為其能提供有效率的、可擴展的且低成本的檔案儲存解決方案。相較於其他種類的伺服器,NAS 檔案伺服器能夠提供更快速的資料存取速度,且更容易設定與管理。NAS 可以支援各種業務應用程式,包括:私有電子郵件系統、會計資料庫、工資單、影像記錄及編輯、資料日誌和業務分析。

NAS 的優點包括:

組織私有雲部署

私有雲是使用組織自己的資料中心作為主機提供的雲端服務資源。私有雲可以使用組織內部的硬體資源建立,也可以使用第三方提供的基礎設施建立。您可以使用 NAS 裝置來為您的組織部署私有雲端儲存服務。

為小型公司提供靈活的本地儲存解決方案

NAS 系統可以根據組織的規模和需要進行客製化。無論是低成本低容量的裝置或是較昂貴的高階版本都可以在市場買到。

網路附接儲存裝置的用途是什麼?

組織可以使用 NAS 解決方案來處理以下任務:

  • 檔案儲存和共享
  • 建立可用的資料封存或是資料備份 (以進行災難復原)
  • 作為虛擬桌面基礎設施的主機
  • 測試並開發 Web 或伺服器端的 Web 應用程式
  • 串流影音檔案和 Torrent
  • 存放經常需要存取的影像和影片
  • 建立內部影印倉儲

比如,有一間影音公司每天都會產出大量的相片。但是,由於網路延遲,這間公司沒辦法持續將資料同步串流至雲端。因此,這間公司使用高階的 NAS 裝置來存放相片。任何員工都可以透過公司網路存取並修改這些相片。

NAS 裝置由那些部分組成?

NAS 裝置一般由以下部分組成:

實體儲存硬碟

NAS 裝置可以包含二至五顆硬碟,這讓其能擁有大容量的儲存空間。這些硬碟會組成磁碟陣列 (RAID)。RAID 是一種虛擬化技術,可以將多個實體儲存裝置合併為一個邏輯單元。這樣做可以幫助進行資料備份並改進效能。

中央處理器 (CPU)

NAS 裝置擁有 CPU,使其擁有運算能力並能管理檔案系統。CPU 負責讀寫資料,其能處理檔案、管理多個使用者,並在有需要時與雲端整合。

作業系統

作業系統是介於儲存裝置硬體與使用者之間的軟體介面。雖然複雜的網路附接儲存裝置擁有自己的作業系統,但簡單的裝置可能沒有。

網路介面

NAS 單元使用網路介面連接至網路。可以透過網路線或是 Wi-Fi 進行網路連接。許多 NAS 裝置也有 USB 連接埠,供其充電或連接其他裝置至 NAS 裝置。

NAS 裝置的基本儲存原理是什麼?

NAS 是一種檔案儲存系統。其有三種主要的儲存方法:

檔案儲存

檔案儲存將資料以檔案的形式儲存,您可以將資料儲存成檔案、將檔案整理進資料夾中,並以階層式的目錄管理檔案。這是最常見也最流行的儲存方式。

區塊儲存

區塊儲存會將檔案分割成許多小區塊,並將每個區塊儲存在特定的位址。電腦可以將區塊儲存在裝置的任何位置。伺服器的作業系統會使用每個區塊的位址將區塊還原成檔案。這比起透過階層目錄存取檔案更加快速。

物件儲存

物件是資料的離散單元,以無階層且無結構的方式儲存。每個物件都包含資料、資料的描述性內容 (中繼資料),和唯一的識別碼。使用這些資訊,系統軟體可以找到並存取物件。

這三種儲存方式的比較

每一種儲存方式都有獨有的優勢。比如,檔案儲存多用於本地檔案分享,區塊儲存則多用於高效能的應用程式。另一方面,您可以使用物件儲存來儲存無結構的檔案,比如電子郵件、影片、相片檔案、Web 頁面和由物聯網 (IoT) 產生的感測資料。

NAS 如何運作?

NAS 系統使用協定 (或規則) 結合硬體與軟體,讓使用者能透過網路分享檔案。使用以下協定,任何電腦皆可輕鬆地從 NAS 裝置存取檔案,就如同從自己的電腦存取檔案一樣簡單。

通訊協定

網路可以運行多種資料傳輸協定,但大多數網路都有網際網路協定 (IP) 和傳輸控制協定 (TCP)。IP 用於取得傳送檔案資料的位址。在那之後,TCP 負責將資料打包成封包並將封包寄出。

檔案格式化協定

網路中的各個機器可能有不同的作業系統,例如 Windows、Linux 或 Unix。這些作業系統都希望能用其預設的檔案格式存取 NAS 檔案儲存。因此,NAS 檔案系統會在將資料傳上網路前變更資料的格式。檔案格式化協定包括:

網路檔案系統 (NFS)

Linux 和 Unix 系統使用此協定。NFS 可在任何硬體、作業系統或網路架構中使用。

伺服器訊息區塊 (SMB)

微軟 Windows 裝置使用此協定。

蘋果歸檔協定 (AFP)

這是運行 macOS 的 Apple 裝置專用的協定。

不同的 NAS 裝置類型有何差異?

NAS 供應商生產的 NAS 種類包括:

電腦型 NAS

一些 NAS 裝置可以看作是一台專門用途的電腦,其配備有處理器和作業系統。雖然理論上這種 NAS 單元可以執行其他種類的軟體,但電腦型 NAS 不是設計來作為泛用型伺服器使用的。比如,NAS 單元通常沒有鍵盤或顯示器,而是透過網路來進行控制和設定。

嵌入式系統 NAS

NAS 系統不需要擁有完整功能的作業系統,所以有些 NAS 供應商將簡單的作業系統直接嵌入至硬體中。

智慧晶片型 NAS

最低階的 NAS 使用智慧型微晶片處理器。這類 NAS 使用晶片來管理檔案伺服器的功能,沒有作業系統。這類 NAS 裝置比較少見。

NAS 與其他儲存網路架構相比有何差異?

NAS 是三種主要儲存架構中的一種。其他兩種分別為儲存區域網路 (SAN) 和直連式儲存 (DAS):

儲存區域網路

儲存區域網路 (SAN) 提供連網的裝置區塊儲存功能。每個區塊可以使用不同的協定進行格式化。比如,可以讓一個區塊使用格式化為 NFS 格式,而另一個區塊則是 AFP 格式。

NAS 相較於SAN

NAS 和 SAN 的主要差異在於客戶端機器查看儲存裝置的方式。對於客戶端而言,NAS 可以看作是一種檔案系統,而 SAN 則是一種作業系統。NAS 會個別處理每個檔案請求,而 SAN 則是以資料的連續區塊來管理請求。NAS 和 SAN 也使用不同的基礎協定和技術。

SAN 對於使用者來說更加靈活,但較難設定與管理。

直連式儲存

直連式儲存 (DAS) 是直接與單一電腦連接的儲存方式。最常見的 DAS 例子是透過傳輸線連結的外部硬碟。如果其他電腦想存取該硬碟的檔案,則必須將傳輸線拔離原本的電腦並插在新電腦上。

NAS 相較於DAS

DAS 是 NAS 的前身。DAS 的效能比 NAS 好,尤其是對於需要運算的軟體來說。但是,由於需要直接連接,DAS 的分享性較差且難以管理。

NAS 的限制是什麼?

NAS 在使用者較多時效能低落。

使用者數量限制

網路附接儲存裝置依賴硬碟 (HDD) 來儲存資料。如果太多使用者同時傳送檔案請求,NAS 系統會無法負荷。

缺乏服務保證

NAS 無法提供任何儲存服務保證。使用者可能會遇到資料延遲、資料遺失和資料損毀等問題。NAS 對於任務關鍵型操作來說還不夠可靠。

使用者要如何克服 NAS 的限制?

要克服 NAS 的限制,您可以在網路上新增更多的 NAS 裝置、整合 SAN,或是使用雲端儲存來取代 NAS 裝置。以下是各項方法的細節:

新增更多 NAS 裝置

要增加儲存容量,您可以擴充規模或水平擴展 NAS 架構。擴充規模即是在同一個 NAS 伺服器上,使用儲存控制器軟體來管理多個實體硬碟。水平擴展則是使用一般軟體通訊協定 (又稱 API) 來管理多個 NAS 伺服器。透過水平擴展,組織可以儲存數十億個檔案。但是這個方法需要花費大量的成本來設定、編碼與管理。

統一儲存

儘管兩者有所不同,SAN 和 NAS 並不互斥。您可以結合兩者,使用 SAN-NAS 混合儲存方案,這可以讓您在同一個系統中使用檔案層級和區塊層級的協定。您也可以在 SAN 系統上運行 NAS,以獲得檔案系統服務。您可以在市場中找到混合 SAN/NAS 組件的裝置。

雲端儲存

您可以使用以雲端為基礎的檔案儲存來加強或取代實體的 NAS。由公司資料中心網路邊緣的雲端閘道負責在本地儲存空間和公有雲之間傳輸應用程式資料。雲端供應商會提供管理和操作資料儲存的服務。

雲端儲存的優點

您可以即時以適當的成本取得所需的儲存空間,而不需要購買和管理自己的資料儲存基礎設施。雲端儲存能帶給您隨時隨地都能存取資料的靈活性、全球擴展性和耐用性。

AWS 對於儲存解決方案有哪些協助?

  • AWS 儲存服務提供對於資料儲存、存取、控制和分析的完整服務。
  • Amazon Elastic File System 是一種簡單、無伺服器、一勞永逸的 AWS 運算服務檔案系統。您可以安全且可靠的存取檔案,並根據需要擴展或減少儲存空間。
  • Amazon Elastic Block Store (EBS) 提供以雲端為基礎的全受管區塊儲存服務。您可以將內部部署的 SAN 工作負載遷移至雲端以供任務關鍵型應用程式使用。EBS 能在不影響效能的情況下以低成本儲存資料。
  • Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) 物件儲存服務提供領先業界的可擴展性、資料可用性、安全性及效能。

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