Сетевые хранилища NAS. Что это такое.


nasПод капотом сетевого хралища

Огромный выбор интересной и полезной информации в интернете вызывает желание скачать если не все, то почти все. Однако такое желание, как правило, сталкивается с необходимостью резервного копирования и хранения всего нажитого, что становиться все более проблематичным с каждым новым гигабайтом. Никому не захочется потерять столь ценное, накопленное годами, богатство из-за какой-нибудь нелепой ошибки компьютера. Вопрос хранения информации сегодня является одним из наиболее актуальных. К тому же люди стараются отказываться от больших железных коробок, все чаще меняя их на современные неттопы и переносные компьютерные устройства, которые, к сожалению, не отличаются приличными объемами встроенной памяти. Спасителем для миллионов пользователей и их драгоценных данных призваны стать так называемые сетевые хранилища NAS, о производстве которых позаботились мировые корпорации.

Если рассматривать техническую сторону, то NAS (Network Attached Storage) представляет из себя узкоспециализированный компьютер, основной задачей которого является хранение и выдача данных пользователя. Внутренности такого хранилища весьма скудны: его полезный объем практически полностью занят жесткими дисками, помимо этого часть пространства занята припаянной к корпусу электронной платой. Процессор, установленный на устройстве, зависит от класса хранилища. Более дешевые и простые модели (одно- и двухдисковые) оснащены сердцевиной на базе ARM, которая вполне стандартна для всех карманных устройств. Мощные процессоры архитектуры Power, остаются спутниками сложных устройств, насчитывающих до пяти дисков. Частоты таких процессоров, в зависимости от модели хранилища, могут отличаться в несколько раз.

К счастью прогресс не стоит на месте, а вместе с ним и нужды пользователей, что подтолкнуло часть производителей наладить выпуск устройств на базе простых х86-камней. Тем самым Atom и Celeron стали вполне привычны для таких изделий как NAS, хотя еще недавно х86-системы, управляемые Windows Home Server, и AMD Geode в ящике с дисками были чем-то невообразимым. На их базе с успехом продаются продукты таких компьютерных гигантов как HP, QNAP и Acer. Те же QNAP, в гонке за новыми скоростями, разработали и выпустили восьмидискового монстра, в сердце которого гигагерцами бьется Core 2 Duo. Правда цена на такой чудо-агрегат соответствующая его качеству.

В настоящее время появилась возможность несанкционированного, сточки зрения компаний-производителей, и самостоятельного апгрейда устройств. Зачастую можно встретить вполне стандартные SoDIMM-модули оперативной памяти в очень нестандартных корпусах, что позваляет добавить лишней памяти. А в некоторых системах, таких как QNAP TS 509, и вовсе замене поддается сам камень. Но в таких «махинациях» есть обратная сторона медали. К примеру, установка слишком мощного процессора может вывести из строя систему охлаждения устройства. К тому же, такого рода любительские вмешательства приведут к полной потере гарантии. Если учесть довольно таки значительные цены на системы класса NAS, то утрата гарантийного обслуживания может повлечь за собой серьезные душевные муки горе-мастера.

Различие классов устройств заключается не только в вычислительной составляющей, но и в способах инсталляции дисков. Зависимость уровня хранилища и сложность процесса установки дисков имеет обратную пропорциональность. Корпуса подешевле требуют разборки и мучительного запихивания дисков в узкий корпус. Помимо этого нужно изловчиться и подключая SATA-коннекторы не задеть один из неудачливых конденсаторов. В свою очередь дорогие системы обустроены металлическими выдвижными полками, к которым прикручиваются харды, после чего аккуратно задвигаются внутрь корпуса. Что касается самых дорогих устройств, то их при желании можно установить в обычную серверную стойку. В принципе, остальные внутренности хранилищ, таких как контроллеры и микросхемы флеш-памяти, особого интереса для юзеров не представляют. NAS как таковой является достаточно цельным устройством, не требующим скурпулезного поиска изъянов, поэтому целесообразнее будет перейти к анализу его программного обеспечения.

nasNAS в микросхемах

Узкая специализация сетевых хранилищ требует не менее специализированной операционной системы. Наиболее популярным среди малых сетевых хранилищ являются различные варианты ОС на базе Linux. Microsoft также остается бдительным в этой области, но их операционка Windows Home Server не сыскала огромной славы. Это во многом объяснимо тем, что для ее работы необходима серьезная платформа на базе мощного х86-процессора.  При этом минимальные требования к домашнему серверу от Microsoft следующие: процессор на один гигагерц, пол гигабайта оперативки и жесткий диск на 80 гигабайт для самой ОС. И без того не высокую популярность ОС подпортила ошибка  специздания, в результате возникновения которой возможна порча и потеря данных в хранилище. К тому же программисты Microsoft усугубили эту ситуацию восьмимесячной задержкой в появлении первого сервиспака.

Разрабатываемое в первую очередь для процессора 80386 ядро Linux оказалось без проблем трансформируемым и способно работать на различных процессорных архитектурах. Производителям NAS`ов, благодаря большому количеству созданных ранее служб подходящих к общим стандартам, не пришлось изобретать колеса в области прошивок. К тому же, прекрасная переносимость позволила производителям разгуляться при создании аппаратной части. Преимущества Linux перед Windows на лицо, ведь хранилища на их базе способны взаимодействовать с более простеньким железом. Например, с АRM-процессором с мощностью 200 мегагерц и 32 мегабайтами оперативки.

Операционка Linux во все времена была лакомым кусочком для хакеров, которые имеют возможности разобрать и переписать абсолютно все. Это поспособствовало появлению в NAS`ах на половину легальных хаков, в результате чего восполнились отсутствующие функциональные возможности. Вскоре и вовсе появились подключаемые модули, устанавливаемые в систему за счет узаконенных системных пакетов. В принципе, сетевые хранилища сегодня являются вполне самодостаточными и дополнительные пакеты устанавливают лишь в крайней необходимости. Такой необходимостью могут стать специализированные сервера баз данных, системы управления веб-сайтами, языки программирования и т.п.

Процесс управления «стержнем», который несет ответственность за хранение нашего цифрового богатства, во многом зависит от используемой операционной системой. Пользователю, ввиду отсутствия мышки и клавиатуры у сетевых хранилищ, приходится надеяться только на сетевые средства. Контроль домашнего сервера от  Windows осуществляется с помощью соединения с удаленным рабочим столом, при этом пользователю предлагается задействовать дополнительную административную консоль.

Различные варианты от Linux могут быть как вполне дружелюбными, так и преподносящими неприятные сюрпризы. К примеру, некоторые образцы могут испугать юзера загадочными обозначениями, возникающими в неожиданных местах, вида «/dev/had». В последнее время большие корпорации стараются оснащать свои сетевые хранилища неплохими консолями AJAX, использование которых делает процесс перепрошивки вполне простой процедурой.


nasNAS на пластинках

Мозгом сетевого хранилища, способным запоминать и нести столь ценную для нас информацию, является дисковая подсистема. Чем больше извилин, то есть дисков, у такого мозга, тем изощренней может быть их конфигурация. Понятно, что однодисковый вариант системы не позволит разойтись нашей фантазии. Более продвинутые двухдисковые системы могут похвастаться возможностью отформатировать диски или создать различные уровни RAID-массивов.

Страйп, так называемый массив нулевого уровня, не имеет никакого отношения к отказоустойчивочти, а скорее даже наоборот. Блоки, создаваемые при сохранении на такой раздел, записываются на все диски массива одновременно, при этом одновременно считываясь при их использовании. Параллельные процессы записи и чтения дают существенное увеличение производительности, которая возрастает с последующим диском. Однако увеличение массива снижает его надежность, так как поломка одно из дисковых накопителей может стать причиной утраты всей информации. К тому же NAS`ы, как правило, имеют меньшую мощность, чем простые компьютеры, и достаточно высокая скорость функционирования массива в итоге может столкнуться с проблемой слабого процессора хранилища. Получается, что и данные подвержены риску, и в то же время производительность практически аналогична другим режимам.

Создание массива RAID 0 возможно при наличии как минимум двух дисковых накопителей. В свою очередь массив RAID первого порядка, так называемый зеркалированный, позволит сберечь данные при гибели дисков, однако скорость работы вряд ли увеличит. «Зеркалирование» заключается в создании контроллером и хранении двух копий данных на различных дисках. Для этого придется расстаться с половиной пустого места в разделе, но такие жертвы оправданы, так как в результате поломки одного дискового накопителя информация останется в сохранности на другом. Наличие четырех хардов, при удачном стечении обстоятельств, позволит справиться с потерей двух дисков, если конечно не были повреждены обе копии с цифровой информацией. Производительность, при использовании массивов такого типа, практически не возрастет.

Тандем домашних сетей и NAS`ов не способен получить максимум возможного даже из одного накопителя, не говоря уже о более скоростных решениях. Получить зеркало возможно при наличии хотя бы двух дисков, подойдет и большее количество, но оно должно быть кратно двум. В случаях использования бюджетных моделей хранилищ «единичный» массив может быть единственной панацеей от неприятной, временами неожиданной, утраты данных, но при этом полезный объем уменьшается вдвое. Такая дилемма терзает умы многих пользователей. Остается либо тратить половину хранилища на копию скрипя зубами, либо разориться на систему по дороже, которая работает, как правило, на большем числе дисков и может защитить ценную информацию с потеряй меньшего пространства.

nasДля юзеров волнующихся за свободное пространство хранилища, спасением может стать массив RAID 5. Массив пятого уровня, благодаря хранению и вычислению контроллером специальных блоков четности, позволяет создавать копии данных размером не более одного диска, а остальные полностью передаёт в наше пользование. К сожалению, данный массив не может уберечь от всех неприятностей. Так, RAID 5 убережет данные в случае потере одного харда, но при гибели двух он будет бессилен. Для повышения эффективности работы таких массивов NAS`ы познакомили с работой в новом режиме RAID 5 + Spare. В этом случае какой-нибудь из дисков становится запасным, и при деградации действующего массива происходит его немедленная перестройка, без смены потерянного диска.

Далее, при восстановлении, контроллер определяет потерянные данные, путем анализа сохраненных блоков и отдельных блоков четности, и производит запись на новый диск. В результате этого раздел может вернуться к прежнему существованию и пережить в дальнейшем очередную потерю отдельного харда. Производительность массива пятого уровня во время восстановления и деградации значительно падает, и контроллер вынужден отстраивать заново недостающие блоки «на ходу». Скорость функционирования RAID 5 при работе с блоками четности во многом зависит и от конкретной модели NAS-устройства.

Бешеная скорость роста емкости современных винчестеров сделала возможность гибели второго диска, в результате серьезной затяжки времени восстановления деградированных массивов RAID 5,  вполне реалистичной. Это стало причиной начала использования массивов шестого уровня. С данными все будет в порядке, даже в случае потери двух хардов массива RAID 6. За такую ценную услугу придется заплатить отдельным жестким диском и снижением скорости, причем более значительным, чем при использовании RAID 5. Потеря скорости работы обусловлена одновременным расчетом двух блоков четности и их дальнейшей записью на два накопителя. Такая система потребует от вас значительных капитальных вложений: как минимум четыре диска и сетевое хранилище, способное поместить их.

В принципе, не стоит уделять огромное значение скорости работы массива в случае с домашними хранилищами, так как различия в средних показателях при различных режимах незначительны. Лучше отказаться от попыток испытать свое устройство, и запомнить, что RAID 6 обычно медленнее чем RAID 5, скорость RAID 5 ниже RAID 1 и так далее.

В процессе глубокого анализа массивов и их функционирования, не стоит забывать непосредственно о самих виновников «торжества» – жестких дисках. Подбирать их нужно  на первых порах с максимальной простотой, наплевав на их скорость. А оснащение хранилищ изысканными SSD и «рапторами»-десятитысячниками пускай останется уделом   истинных мажоров. В результате бездумного вложения денег, может потом оказаться, что добиться аналогичного результата можно было с меньшими, в несколько раз, затратами. Во многих случаях сетевые хранилища очень своеобразны и могут работать с хардами каким-то загадочным способом, при этом демонстрируя непредсказуемые скорости работы, хоть и с незначительными отклонениями.

При заполнении NAS`а дисками стоит уделить пристальное внимание рабочей температуре, потреблению электроэнергии и уровню шума. В наших реалиях экономия электричества не столь актуальна, как допустим для европейцев, поэтому нужно более внимательно изучать температурные и шумовые характеристики. Вряд ли кому-то будет комфортно ночью слушать стрекот дисков. Харды желательно брать одинаковые либо покупать равные объемы, так как все уровни массивов выбирают за основу диск с минимальной емкостью. Таким образом, если создавать зеркало из дисков размерами в терабайт и пол терабайта, мы в результате получим раздел на пол терабайта, с потерей половины большего винчестера впустую. Не стоит экономить на объемах накопителей, покупая максимально емкие модели. К примеру если сетевая коробочка позволяет увеличивать «на ходу» емкости массива, то в случае пятидисковой модели стоит начать с приобретения и установки трех хардов по два терабайта в RAID 5 массиве, а в последующим установить еще пару, тем самым умножив вдвое емкость устройства.

nasNAS в проводах

Получить максимум возможностей своего NAS`а удастся лишь, установив как минимум гигабитное сетевое оборудование. В то же время трудностей с материнкой не должно быть, так как без гигабита таковую сегодня вряд ли встретишь. Пристальное внимание придется уделить различным маршрутизаторам с коммутаторами и точкам доступа. Встроенные в них свичи могут быть всего стомегабитными, что может подпортить передачу данных, сократив ее до 10 Мбайт/с. Такая ситуация никого не устроит, ведь сетевые хранилища вполне могут достигать скоростей в 40-50 Мбайт/с.

Наступление эры гигабитных узлов домашних сетей сделало возможным применение экзотики, к примеру, такой как Jumbo Frames. Они позволяют увеличить размер фрейма или пакета, передаваемого по проводной сети. Во время отправки больших файлов несколько фреймов маленького размера  заменяются одним, тем самым расширяя пропускную  способность системы. Правда увеличение скорости работы незначительное, поэтому стоит подумать о необходимости использования Jumbo.

Беспроводной интерфейс хранилища также желательно обновить, установив новый 802.11n, который увеличивает объем данных в единицу времени в несколько раз. В случае с Wi-Fi увеличение выдаваемых сетью мегабит, позволяет достичь компьютера большего их числа. Помимо этого стоит приобрести скоростную точку, несмотря на то, что домашние лэптопы не умеют работать с современными N-устройствами.

Пользователям с экстремальными наклонностями можно посоветовать использовать powerline-адаптеры, которые подключают хранилище к сети с помощью электропроводки. Таким образом, можно спрятать устройство и не беспокоиться о тянущихся к нему проводах. Ко всему этому скорость работы при идеальных условиях достигает приличные 90 Мбит/с. С другой стороны скорость может снизится вплоть до нуля при плохой проводке и значительном количестве пользователей в электрической сети.

NAS в пакетах

Можно с уверенностью заявлять, что NAS представляет из себя самый настоящий сервер, без каких-либо скидок на его незначительные размеры и низкую мощность. В большинстве случаев такие устройства стремятся обеспечить доступ к данным всеми возможными способами. На первых порах всех пользователей устраивали стандартные файловые протоколы, в виде иерархических деревьев, но в результате их сложных разветвлений пришлось перейти к использованию веб-интерфейсов. Самым широко используемым файловым протоколом в домашних сетях на сегодняшний день является SMB/CIFS. В 1996 году Microsoft пыталась сделать именно этот протокол интернет- стандартом, поменяв вместе с этим название с «Server Message Block» на «Сommon Internet File System».

Благодаря SMB мы получаем доступ к различным папкам и принтерам на компьютерах на базе Windows, а также к  сетевым дискам. Реализация протокола в хранилищах на Windows Home Server зачастую называют «эталонной», во многом из-за отсутствия как такого стандарта SMB и в свою очередь сторонних реализаций. Сетевые коробочки, в сердцах которых бьется Linux, получили возможность работы с SMB благодаря проекту Samba.

Samba позволяет реализовать большой количество закрытых протоколов от компании Microsoft. Осуществляется это путем анализа сетевого трафика, что является весьма адским трудом. Однако Samba подтвердило свое право на жизнь и продолжает развиваться, пытаясь поддерживать практически все новшества от «хозяйского» протокола. Для пользователей, пытавшихся привести  в рабочее состояние сервер Samba на Linux, настали легкие деньки. Решить все можно с помощью установки нескольких опций в администраторской консоли своего NAS`a.

Стоит обратить внимание на поддержку сетевым хранилищем Active Directory, которая позволит работать с SMB с максимальными возможностями. В случаях, когда сеть устроена в качестве домена Windows, комфортную работу без AD представить практически не возможно. Использование SMB в домашних сетях не столь популярно по сравнению с офисными, что можно объяснить большим количеством дыр в не обновляемых  операционках пользовательских компьютеров этих сетей. Для предотвращения размножения сетевых червей админы блокируют доступ к SMB, в результате чего связаться с другом в близлежащем сегменте сети абсолютно невозможно.

В настоящее время все продвинутые хакеры заливают все на свой личный сервер FTP, отказавшись от обычного расшаривания папок. File Transfer Protocol, в отличие от стандартного «сквозного» протокола, никем не засекречивается, что не редко позволяет реализовать его в полной степени.

Особенную пользу «старичок» FTP, разменявший третий десяток, принесет в офисной работе. К примеру, неопытный сотрудник прислал по почте сканы накладных с разрешением 600 dpi в несжатом TIFFе и вам приходится через других работников объяснять ему как правильно заархивировать файл и т.п. Выходом в этой ситуации как раз таки и станет FTP, на который по ссылке можно отправить ответ вместе с «неудобным» файлом. Конечно же, вмонтированный в NAS сервер FTP не сможет соревноваться с навороченными аналогами по разнообразию настроек, но зато он способен полноценно функционировать сразу после запуска хранилища.

Еще одним популярным современным файловым протоколом является Network File System (NFS). Сферой его применения, как правило, являются операционные системы подобные на Unix, а использование его дома вряд ли будет полезным. Настройка данного протокола в обычном сетевом хранилище сводится к примитивному управлению кнопкой «Вкл./Выкл.». «Удаленная синхронизация», именно так переводится словосочетание «remote synchronization», в сокращении Rsync. Rsync является популярным протоколом среди юзеров юниксовых сетей, а его использование позволяет создавать «зеркала» сетевых папок путем резервного копирования файлов. В то же время на выполнении свое задачи Rsync расходует минимум трафика.

Протоколы, поддерживаемые сетевыми хранилищами, не ограничиваются исключительно файлообменными вариантами. Также можно выделить NTP – для синхронизации времени; DHCP – для осуществления автоматической передачи адресов сети; DDNS, позволяющий присвоить домашней сети доменное имя, которое можно увидеть в Интернете  благодаря DDNS-сервисам. Использование вышеперечисленных протоколов остается на усмотрение пользователей, так как они не обязательны, но в тоже время очень полезны.

nasДилемма резервного копирования

Центральной задачей любого сетевого хранилища является сохранение данных в целости любой ценой, при этом прекрасно создавая резервные копии абсолютно всего. На помощь NAS`ам в столь тяжком труде приходят фирменные утилиты, обеспечивающие создание копий файлов почти в реальном времени, специальные службы, поддающиеся настройке с помощью веб-интерфейса, и даже сетевые протоколы, которые нацелены только на синхронизацию имеющихся данных. Однако обойтись без бэкапа массива, будь то даже увеличенный в четыре RAID 5 с тройным зеркалом, при сохранения в безопасности ценных для души материалов не возможно. К смерти диска может привезти, что угодно: производственный брак, неожиданный скачок напряжения или несчастная букашка попавшая в конденсаторы. В свою очередь создать копию всего хранилища будет очень проблематично.

Одним из вариантов решения такой проблемы может стать приобретение второго хранилища. К тому же аналогичные модели способны оперативно обмениваться информацией об изменениях, внесенных ранее в файлы. Другим вариантом может быть применение объемного внешнего хранилища, которое подключается с помощью портов eSATA или USB. Одним из таких вариантов является Synology, предлагающий в дополнение к своим основным системам с встроенными eSATA специальные сопровождающие хранилища. С их помощью можно увеличить объем NAS`а в двое либо создать его копию.

Универсальность вышеописанного способа затмевает его дороговизна. Поэтому тем, у кого финансы «поют романсы», придется пытаться работать с тем, что есть, и хранить ценные данные одновременно на NAS`е и десктопе. При этом не стоит забывать, что сетевое хранилище – компьютер, жизнь которого может внезапно оборваться.

Торренты и NAS

Несмотря на многочисленные козни в адрес владельцев различных торрент-трекеров, данный протокол, как говорится: цветет и пахнет. К тому же люди, материально заинтересованные в больших объемах перекачиваемых данных, постоянно стимулируют пользователей к их использованию. Многие производители встраивают торрент-клиенты непосредственно в NAS.

Безусловно, такое изобретение очень удобно, поскольку сетевое хранилище работает круглосуточно и способно осуществлять раздачу через десятки протоколов. К сожалению, такой клиент вряд ли сможет на равных соперничать с полноценным программным обеспечением, только если с каким-нибудь браузером и т.п.

Хранилища продвинутых моделей наделены более совершенными торрент-клиентами, а в некоторых случаях обособленными внешними утилитами, которые способны взаимодействовать с качающими службами NAS`ов. Однако гарантий никто не дает, поэтому перед приобретением хранилища желательно получить исчерпывающую информацию о каждом из них на тематических сайтах и форумах. Пользователей может поджидать множество неприятных сюрпризов. Например, очень часто клиенты создают ограничение в десять торрентов при постановке их на очередь, что кажется просто нелепым. В других случаях возможно прекращение раздачи после окончания загрузки, причем ее невозможно продолжить. Всем известно, что большая разница в соотношении принятых и отданных гигабайтов может привезти к бану.

В принципе, наткнуться на бан можно и неудачно вписав в разрешенные на ресурсе клиенты, свое хранилище. Слава богу, что такое обычно случается с опытными меценатами, которые качают и раздают огромные количества торрентов. При временном желании скачать объемные файлы, не слушая рев компьютера в ночи, можно смело использовать свой NAS, который аккуратно скачает данные и выложит их в сеть.

Источник: Компьютерный Ликбез




Вам понравилось? Поделитесь со своими друзьями в социальных сетях, нажав по этим кнопкам!

0
This entry was posted in Железо, Периферия and tagged , . Bookmark the permalink.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*