IT История

Общие сведения о технологии NAS

NAS (network attached storage) - это сетевая архитектура, при которой автономная система хранения данных подключается к сети.

NAS-системы созданы в соответствии с концепцией выделенного файл-сервера. Считается, что их появлению способствовала разработка компанией Sun Microsystems в начале 90-х гг. сетевой файловой системы NFS (Network File System) для ОС Unix, с помощью которой клиентские компьютеры в ЛВС могли работать с файлами на удалённом сервере. Аналогичная сетевая файловая система CIFS (Common Internet File System) была позднее создана и компанией Microsoft для ОС MS Windows.

Фактически, NAS-серверы были разработаны в качестве альтернативы универсальным серверам, вынужденным выполнять множество различных функций (от обеспечения работы приложений с данными до обеспечения печати и работы с электронной почтой). Как известно, при традиционной схеме прямого подключения систем хранения данных (DAS) универсальный сервер перегружен функциями файл-сервера (функциями работы с файлами). NAS-серверы снимают эту нагрузку с универсального сервера, что повышает его производительность при работе с приложениями. Они отвечают за организацию совместного доступа к данным (хранящимся в NAS-серверах в виде файлов) различных приложений, исполняемых на разнородных серверных платформах в ЛВС, и управляют передачей данных между подключенными к ним (по топологии точка-точка ) устройствами хранения и узлами ЛВС.

Основное конструктивное отличие NAS-серверов от универсальных серверов состоит в том, что в NAS-серверах есть только те компоненты, которые необходимы для их функционирования (например, им не нужны монитор, клавиатура или мышь ). Характерной особенностью NAS-серверов является также их независимость от ОС и работа под управлением ОС, оптимизированных для работы с файлами в сетевом окружении (или специализированной микрооперационной системы реального времени). Многие современные NAS-серверы работают со встроенными ОС MS Windows, Unix, Linux или собственной ОС от производителя. Взаимодействие NAS-сервера с ЛВС осуществляется через стандартные сетевые протоколы.

В корпоративной системе NAS-сервер может находиться как на первом, так и на втором уровне хранения данных.

В настоящее время на мировом рынке сформировалась следующая классификация NAS-серверов:

- NAS-серверы начального уровня;

- NAS-серверы уровня рабочей группы;

- NAS-серверы уровня предприятия;

- NAS-системы на базе дисковых массивов Fibre Channel.

Модели разных уровней отличаются друг от друга многими показателями: ёмкостью, производительностью, размерами, масштабируемостью и т.д. и т.п. Cтоит добавить, что ёмкость систем на базе дисковых массивов Fibre Channel может достигать нескольких десятков терабайт. Технология NAS постоянно развивается и совершенствуется в отношении всех своих базовых возможностей (ёмкости, производительности и т.д.).

Основными мировыми производителями NAS-серверов являются компании IOmega, IBM, Network Appliance, EMC, Dell, Hewlett Packard

(в её состав вошла и компания Compaq), Snap Appliance, NEC, Sony, Raidtec и ряд других фирм. Когда-то известный производитель NAS-серверов - компания Maxtor - в силу ряда причин в августе 2002 г. ушла с этого рынка, объём которого по прогнозу известной аналитической компании IDC к 2006 г. составит $4,3 млрд.

Преимущества применения технологии NAS

Технология NAS обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционной технологией DAS.

Первое преимущество - это консолидация ресурсов внешней памяти и их эффективное использование. Технология NAS позволяет консолидировать и более гибко распределять (и перераспределять) ресурсы дисковой системы и устройств резервного копирования, добавляя эти ресурсы туда, где они наиболее необходимы (с обеспечением ограничения доступа и защиты информации). Тем самым, появляются возможности объединения дисковых систем и систем резервного копирования/архивирования на уровне предприятия или рабочей группы, а также эффективного использования серверов и систем хранения за счёт централизации управления объединёнными ресурсами (в том числе, удалённого). За счёт этого сокращаются и непроизводительные затраты на установку и эксплуатацию множества локальных решений (например, для резервного копирования). При этом, общий объём доступной информации может достигать многих терабайт.

К самому NAS-серверу можно подключить несколько дополнительных устройств хранения данных. Кроме того, данные с NAS-сервера можно всегда скопировать на магнитную ленту стриммера, подключенного к NAS (поддерживаются все основные программы резервного копирования).

На самом NAS-сервере могут быть сконфигурированы одна или несколько файловых систем, для каждой из которых существует конкретный набор томов на диске. Это также обеспечивает более эффективное (по сравнению с DAS) использование ресурсов внешней памяти.

Второе преимущество - это совместный доступ к данным в гетерогенной среде. C помощью технологии NAS реализуется совместный доступ к данным с множества платформ, работающих под управлением различных ОС. В NAS-серверы встроена возможность работы в гетерогенной среде (Windows, Linux, Unix, NetWare и MacOS).

Со всех клиентских ПК NAS-сервер показывается, как свой (native) для используемых на них ОС, а файлы, хранимые на NAS-сервере, представлены в формате, соответствующем конкретной ОС. При этом, функционирование NAS-сервера не зависит напрямую от сервера ЛВС и установленной на нем ОС.

Третье преимущество - это высокая производительность работы NAS-серверов. Так как в NAS-серверах применяется специализированная ОС, оптимизированная для обработки и передачи данных, то это обеспечивает высокую производительность и надёжность их работы.

Четвёртое преимущество - это заметное снижение нагрузки сервера приложений при подключении NAS-сервера к сегменту корпоративной сети. NAS-серверы позволяют снизить нагрузку сервера приложений при их подключении к сегменту корпоративной сети рабочей группы, для которого характерна интенсивная работа с данными.

Пятое преимущество - это возможность доступа к данным NAS-сервера при отключенном (или отказавшем) основном сервере.

Шестое преимущество - это простота установки. NAS-серверы быстро и легко устанавливаются в существующие корпоративные сети, так как их инсталляция и настройка не требуют высокой квалификации обслуживающего персонала (фактически, для запуска NAS-сервера достаточно подключить его к ЛВС, подать питание, установить сетевой адрес и назначить права доступа).

Седьмое преимущество - это простота эксплуатации. NAS-серверами легко управлять и обслуживать их. При этом, администрирование и управление NAS-серверами осуществляется с любого из клиентских рабочих мест ЛВС или с помощью стандартного Web-браузера через Интернет. Обслуживать NAS-сервер может как системный администратор, так и подготовленный пользователь (в том числе, и в удалённом режиме).

И, наконец, восьмое преимущество (имеющее немаловажное значение) - это общая экономичность. У NAS-серверов невысокая совокупная стоимость владения, а их цена не зависит от количества подключенных к ним пользователей (не говоря уже о небольших затратах на администрирование - см. седьмое преимущество).

Недостатки технологии NAS

В то же время, у технологии NAS есть ряд недостатков. Ниже мы кратко рассмотрим основные из них.

Первым недостатком является низкая степень масштабируемости NAS-серверов. Сама архитектура NAS предполагает необходимость наличия некоторого верхнего узла (вершины) NAS и связанного с ним массива хранения данных. В случае, если ёмкости этого массива будет недостаточно, то придётся добавлять новую вершину NAS. Кроме того, в моделях начального уровня NAS не предусмотрена возможность подключения внешних дисковых систем хранения. Следует также добавить, что из нескольких NAS-серверов нельзя создать единый пул ресурсов хранения, и поэтому увеличение числа NAS-узлов в ЛВС только усложнит задачи управления в ней. Правда, в последнее время на мировом рынке появился ряд программных средств для объединения нескольких NAS-серверов в общее виртуальное хранилище (что позволяет решать проблему их масштабирования).

Достаточно серьёзным недостатком является и так называемый конфликт сетевого трафика. При применении технологии NAS локальная сеть используется как для обмена данными между серверами приложений и устройствами хранения, так и для передачи пользовательского трафика на рабочие станции. То есть, хотя NAS-серверы и освобождают системные ресурсы серверов ЛВС от задач управления хранением, но не разгружают полностью сетевой трафик, так как обмен данными между серверами приложений (или клиентскими ПК) и NAS-серверами осуществляется в той же ЛВС.

Помимо этого, так как типовой средой передачи при использовании NAS-серверов являются сети Ethernet, общая производительность работы системы не очень высокая (из-за ограничений, характерных для технологии Ethernet). Вообще, производительность работы при применении NAS-технологии зависит от количества подключенных устройств и производительности сервера ЛВС (то есть, при обмене данными может возникнуть так называемое узкое место - или bottleneck).

Варианты использования технологии NAS

Как и у любой другой технологии, у NAS-серверов есть свои области применения, которые весьма разнообразны, так как число бизнес-приложений, которым сейчас требуются системы хранения, постоянно увеличивается.

Основные области применения NAS-серверов определяет главное назначение этих устройств - обеспечение совместного доступа корпоративных пользователей к хранящимся на них данным. Поэтому одной из основных областей применения NAS-серверов является обеспечение совместного доступа к данным и создание сетевых хранилищ данных значительной ёмкости в малых и средних предприятиях и организациях (и их филиалах) или в отделах крупных предприятий (особенно работающих в мультиплатформенной среде). В свою очередь, для малых и средних предприятий NAS-серверы интересны ещё и тем, что их легко установить и обслуживать (ведь есть же фирмы, в штате которых не предусмотрены системные администраторы). В крайнем случае, установку и обслуживание NAS-сервера можно поручить и фирме - системному интегратору (которая даже может удалённо администрировать его).

Полезным свойством NAS-сервера является возможность его применения для хранения файлов большого объёма (в несколько гигабайт), что особенно актуально для пользователей систем автоматизированного проектирования (САПР), которым приходится собирать проект какого-либо сложного изделия из множества больших файлов (которые нужно же где-то хранить...) и различных приложений работы с графикой (например, мультимедийных, видео и др.). При работе с большими файлами NAS-серверы стараются установить в сегменте ЛВС, в котором пользователи (например, конструкторы) наиболее часто обращаются к таким файлам (это позволяет оптимизировать сетевой трафик).

К областям применения NAS-серверов можно добавить и хранение электронных документов (по крайней мере, на втором уровне хранения). Кстати, возможность хранения больших файлов определяет и такое побочное применение NAS-серверов, как использование их в качестве переносного устройства хранения объёмных графических презентаций или важной информации при необходимости её доставки в удалённые офисы (не будем забывать, что многие модели NAS-серверов достаточно компактны).

Существует и такая важная область применения NAS-серверов, как резервное копирование и восстановление информации. Вследствие достаточно высокой производительности (больше, чем у ленточных устройств хранения) и автономности NAS-серверов можно быстро создавать резервные копии состояния (так называемые срезы ) клиентских ПК или файлов данных, наиболее важных для бизнес-деятельности. Следует сказать, что задачи быстрого резервного копирования и восстановления актуальны не только для пользователей САПР (конструкторы знают, как неприятно потерять результаты своей даже часовой работы, не говоря уже о дневной...) и разработчиков программного обеспечения (восстановить утерянную программу не менее, если не более, сложно, чем какой-либо графический проект), но и для пользователей, работающих с другой критически важной информацией (например, финансовой, данными о поставках и продажах и т.д.). NAS-серверы помогут восстановить эту важную информацию с минимальными потерями. Кроме того, их можно использовать и в качестве так называемых зеркал (дублирующих хранилищ) данных главных (хост) серверов, что позволяет повысить безопасность данных и готовность всей системы.

Так как в NAS-серверах реализованы файловый доступ и возможность совместного использования информации, то они нашли своё место и в таких новых приложениях, которые должны одновременно обслуживать большое количество пользователей и построены на файловых сервисах как предоставление различных Web-сервисов, не связанных с транзакциями (например, хранение регистрационной информации посетителей Web-сайта или электронного магазина, содержимого Web-сайтов и др.).

Выводы

В отрасли хранения данных существует множество прогнозов в отношении будущего технологии NAS. Одни аналитики (и компании-производители NAS-серверов) считают, что технология NAS (как более дешевая и простая в использовании) скоро вытеснит технологию SAN (которую мы подробно рассмотрим в следующей статье нашего цикла).

Другие придерживаются прямо противоположного мнения (в первую очередь, конечно, производители продуктов для построения SAN). Третьи создают гибридные NAS/SAN-решения (так называемые NAS-шлюзы), стараясь комбинировать преимущества двух современных технологий... Так где же истина, стоит ли ориентироваться на технологии NAS при создании своей системы хранения данных?

Истина, очевидно, как всегда посередине. При принятии решения о приобретении NAS-сервера необходимо рассматривать каждый конкретный случай в отдельности и чётко понимать, что у любой технологии есть свои достоинства и недостатки, а также основные области её применения.

В то же время, постоянно увеличивающийся (из года в год) объём продаж NAS-серверов в мире свидетельствует о том, что всё большее число пользователей считает эту технологию весьма полезной для своей деятельности. Весьма вероятно, что она окажется полезной и для вас...