Сетевое хранилище ( NAS ) — это сервер хранения данных на уровне файлов (в отличие от хранилища на уровне блоков ) , подключенный к компьютерной сети, предоставляющий доступ к данным для гетерогенной группы клиентов. Термин «NAS» может относиться как к технологии и системам, так и к специализированному устройству, созданному для такой функциональности (поскольку в отличие от косвенно связанных технологий, таких как локальные сети , устройство NAS часто является единичным устройством).
Устройство NAS оптимизировано для обслуживания файлов либо его аппаратным обеспечением, либо программным обеспечением, либо конфигурацией. Часто оно изготавливается как компьютерное устройство — специализированный компьютер специального назначения. Системы NAS представляют собой сетевые устройства, которые содержат один или несколько накопителей , часто организованных в логические избыточные контейнеры хранения или RAID . Сетевые хранилища обычно обеспечивают доступ к файлам с использованием сетевых протоколов обмена файлами, таких как NFS , SMB или AFP . С середины 1990-х годов устройства NAS начали набирать популярность как удобный метод обмена файлами между несколькими компьютерами, а также для снятия ответственности за обслуживание файлов с других серверов в сети; таким образом, NAS может обеспечить более быстрый доступ к данным, более простое администрирование и более простую настройку по сравнению с использованием сервера общего назначения для обслуживания файлов. [1]
В дополнение к NAS имеются специально разработанные жесткие диски , которые функционально похожи на диски, не относящиеся к NAS, но могут иметь другую прошивку, устойчивость к вибрации или рассеивание мощности, что делает их более подходящими для использования в массивах RAID, технология, часто используемая в реализациях NAS. [2] Например, некоторые версии дисков NAS поддерживают расширение команды, позволяющее отключить расширенное восстановление после ошибок. В не-RAID приложении может быть важно, чтобы дисковод приложил большие усилия для успешного чтения проблемного блока хранения, даже если это займет несколько секунд. В правильно настроенном RAID-массиве один плохой блок на одном диске может быть полностью восстановлен с помощью избыточности, закодированной в RAID-наборе. Если диск тратит несколько секунд на выполнение обширных повторных попыток, это может привести к тому, что RAID-контроллер пометит диск как «неисправный», тогда как если бы он просто быстро ответил, что блок данных имеет ошибку контрольной суммы, RAID-контроллер использовал бы избыточные данные на других дисках для исправления ошибки и продолжил бы работу без каких-либо проблем.
NAS-устройство — это компьютер, подключенный к сети, который предоставляет только услуги хранения данных на основе файлов для других устройств в сети. Хотя технически возможно запускать другое программное обеспечение на NAS-устройстве, оно обычно не предназначено для использования в качестве сервера общего назначения. Например, NAS-устройства обычно не имеют клавиатуры или дисплея и управляются и настраиваются по сети, часто с помощью браузера. [3]
На устройстве NAS не требуется полнофункциональная операционная система, поэтому часто используется урезанная операционная система.
Системы NAS содержат один или несколько жестких дисков, часто объединенных в логические избыточные контейнеры хранения или RAID .
NAS использует файловые протоколы, такие как NFS (популярный в системах UNIX ), SMB ( Server Message Block ) (используется с системами Microsoft Windows ), AFP (используется с компьютерами Apple Macintosh ) или NCP (используется с OES и Novell NetWare ). Устройства NAS редко ограничивают клиентов одним протоколом.
Ключевое различие между хранилищем с прямым подключением (DAS) и NAS заключается в том, что DAS — это просто расширение существующего сервера, и оно не обязательно должно быть сетевым. Как следует из названия, DAS обычно подключается через кабель с поддержкой USB или Thunderbolt . NAS разработан как простое и автономное решение для обмена файлами по сети.
Как DAS, так и NAS потенциально могут повысить доступность данных за счет использования RAID или кластеризации .
Как NAS, так и DAS могут иметь разный объем кэш-памяти , что существенно влияет на производительность. При сравнении использования NAS с использованием локального (несетевого) DAS производительность NAS в основном зависит от скорости и загруженности сети.
NAS, как правило, не так настраиваемы с точки зрения оборудования (ЦП, памяти, компонентов хранения) или программного обеспечения низкого уровня (расширений, подключаемых модулей , дополнительных протоколов), но большинство решений NAS будут включать возможность установки широкого спектра программных приложений, чтобы обеспечить лучшую настройку системы или включить другие возможности за пределами хранения (например, видеонаблюдение, виртуализация, мультимедиа и т. д.). DAS обычно ориентированы исключительно на хранение данных, но возможности могут быть доступны в зависимости от опций конкретного поставщика.
NAS предоставляет как хранилище, так и файловую систему . Это часто противопоставляется SAN ( сети хранения данных ), которая обеспечивает только блочное хранилище и оставляет проблемы файловой системы на стороне «клиента». Протоколы SAN включают Fibre Channel , iSCSI , ATA over Ethernet (AoE) и HyperSCSI .
Один из способов приблизительно описать разницу между NAS и SAN заключается в том, что NAS представляется клиентской ОС (операционной системе) как файловый сервер (клиент может подключать сетевые диски к общим папкам на этом сервере), тогда как диск, доступный через SAN, по-прежнему представляется клиентской ОС как диск, видимый в утилитах управления дисками и томами (вместе с локальными дисками клиента) и доступный для форматирования в файловой системе и монтирования .
Несмотря на свои различия, SAN и NAS не являются взаимоисключающими и могут быть объединены как гибрид SAN-NAS, предлагающий как протоколы уровня файлов (NAS), так и протоколы уровня блоков (SAN) из одной и той же системы. Общая файловая система диска также может быть запущена поверх SAN для предоставления услуг файловой системы.
В начале 1980-х годов « Newcastle Connection » Брайана Рэнделла и его коллег из Ньюкаслского университета продемонстрировали и разработали удаленный доступ к файлам через ряд машин UNIX. [4] [5] Операционная система сервера NetWare и протокол NCP от Novell были выпущены в 1983 году. После Newcastle Connection выпуск NFS от Sun Microsystems в 1984 году позволил сетевым серверам делиться своим пространством хранения с сетевыми клиентами. 3Com и Microsoft разработали программное обеспечение и протокол LAN Manager для продвижения этого нового рынка. Программное обеспечение 3Server и 3+Share от 3Com было первым специально созданным сервером (включая фирменное оборудование, программное обеспечение и несколько дисков) для серверов открытых систем.
Вдохновленные успехом файловых серверов Novell, IBM и Sun, несколько фирм разработали выделенные файловые серверы. В то время как 3Com была одной из первых фирм, создавших выделенный NAS для настольных операционных систем, Auspex Systems была одной из первых, кто разработал выделенный сервер NFS для использования на рынке UNIX. Группа инженеров Auspex отделилась в начале 1990-х годов, чтобы создать интегрированный NetApp FAS , который поддерживал как протоколы Windows SMB, так и протоколы UNIX NFS и обладал превосходной масштабируемостью и простотой развертывания. Это положило начало рынку фирменных устройств NAS, которые сейчас возглавляют NetApp и EMC Celerra.
Начиная с начала 2000-х годов появился ряд стартапов, предлагающих альтернативные решения для отдельных файловых систем в виде кластерных NAS: Spinnaker Networks (приобретена NetApp в феврале 2004 года), Exanet (приобретена Dell в феврале 2010 года), Gluster (приобретена RedHat в 2011 году), ONStor (приобретена LSI в 2009 году), IBRIX (приобретена HP ), Isilon (приобретена EMC в ноябре 2010 года), PolyServe (приобретена HP в 2007 году) и Panasas — вот лишь некоторые из них.
В 2009 году поставщики NAS (в частности, сети CTERA [6] [7] и Netgear ) начали внедрять решения для резервного копирования в режиме онлайн , интегрированные в их устройства NAS, для аварийного восстановления в режиме онлайн. [8] [9]
К 2021 году будут предложены три основных типа решений NAS (все с гибридными облачными моделями, где данные могут храниться как локально на NAS, так и вне площадки на отдельном NAS или через поставщика общедоступных облачных услуг). Первый тип NAS ориентирован на потребности потребителей с недорогими вариантами, которые обычно поддерживают 1–5 жестких дисков с возможностью горячей замены. Второй ориентирован на малый и средний бизнес — эти решения NAS варьируются от 2 до 24+ жестких дисков и обычно предлагаются в форм-факторах tower или rackmount. Цены могут сильно различаться в зависимости от процессора, компонентов и общих поддерживаемых функций. Последний тип ориентирован на предприятия или крупный бизнес и предлагается с более продвинутыми программными возможностями. Решения NAS обычно продаются без установленных жестких дисков, чтобы покупатель (или ИТ-отделы) могли выбрать стоимость, размер и качество жесткого диска.
Способы, которыми производители изготавливают устройства NAS, можно разделить на три типа:
NAS полезен не только для общего централизованного хранения, предоставляемого клиентским компьютерам в средах с большими объемами данных. NAS может обеспечить более простые и недорогие системы, такие как балансировка нагрузки и отказоустойчивые системы электронной почты и веб-серверов, предоставляя услуги хранения. Потенциальным развивающимся рынком для NAS является потребительский рынок, где есть большой объем мультимедийных данных. Такие устройства потребительского рынка теперь широко доступны. В отличие от своих стоечных аналогов, они, как правило, упакованы в меньшие форм-факторы. Цена устройств NAS резко упала в последние [ когда? ] годы, предлагая гибкое сетевое хранилище для домашнего потребительского рынка по цене, немного превышающей стоимость обычного внешнего жесткого диска USB или FireWire . Многие из этих домашних потребительских устройств построены на процессорах ARM , x86 или MIPS, работающих под управлением встроенной операционной системы Linux .
Доступны дистрибутивы Linux и FreeBSD с открытым исходным кодом, ориентированные на NAS . Они разработаны для легкой установки на обычном оборудовании ПК и обычно настраиваются с помощью веб-браузера.
Они могут работать с виртуальной машины , Live CD , загрузочного USB-флешки ( Live USB ) или с одного из смонтированных жестких дисков. Они запускают Samba ( демон SMB ), NFS- демон и FTP- демоны, которые свободно доступны для этих операционных систем.
Сетевые защищенные диски ( NASD ) — исследовательский проект Университета Карнеги-Меллона 1997–2001 годов , целью которого было обеспечение экономически эффективной масштабируемой пропускной способности хранилища . [10] NASD снижает накладные расходы на файловом сервере (файловом менеджере), позволяя устройствам хранения передавать данные напрямую клиентам . Большая часть работы файлового менеджера выгружается на диск хранения без интеграции политики файловой системы в диск. Большинство клиентских операций, таких как чтение/запись, отправляются непосредственно на диски; менее частые операции, такие как аутентификация, отправляются файловому менеджеру. Диски передают клиентам объекты переменной длины вместо блоков фиксированного размера. Файловый менеджер предоставляет клиентам ограниченную по времени возможность кэширования для доступа к объектам хранилища. Доступ клиента к файлам на диски имеет следующую последовательность:
Кластеризованный NAS — это NAS, который использует распределенную файловую систему, работающую одновременно на нескольких серверах. Ключевое отличие между кластеризованным и традиционным NAS заключается в возможности распределять [ требуется цитата ] (например, полоса) данные и метаданные по узлам кластера или устройствам хранения. Кластеризованный NAS, как и традиционный, по-прежнему обеспечивает унифицированный доступ к файлам с любого из узлов кластера, независимо от фактического расположения данных.
C200 от CTERA обеспечивает лучшее решение для сетевого хранилища (NAS) [...] со встроенным локальным резервным копированием Mac и ПК и автоматическими подключениями к онлайн-сервису резервного копирования для резервного копирования вне офиса в случае аварии на объекте.
Медиафайлы по теме Сетевое хранилище на Wikimedia Commons