Analiza rozwiązań pamięci masowych DAS i NAS

W dzisiejszym społeczeństwie cyfrowym, każde przedsiębiorstwo niezależnie od wielkości opiera swoją działalność na zgromadzonych bazach danych. Nieważne czy są to informacje dotyczące finansów, sprzedaży, marketingu czy korespondencji email. Stały dostęp do baz danych jest podstawowym warunkiem prowadzenia biznesu. W opracowaniu strategii przechowywania danych, jest wiele czynników do rozważenia, np.: wymagana pojemność nośników, dostępny budżet, kwalifikacje pracowników, wydajność urządzeń i możliwość ich ewentualnej rozbudowy. Różnorodność dostępnych metod archiwizacji danych istnieje w celu sprostania wszelkim oczekiwaniom i wymaganiom różnych grup odbiorców co do sposobu backupu, archiwizacji i ochrony danych. Każda metoda posiada wady i zalety.

Direct Attached Storage (DAS) jest rozwiązaniem mogącym okazać się skuteczną metodą backupu
i archiwizacji dla małych firm. Jednakże duże przedsiębiorstwa, które posiadają kilka serwerów do przechowywania danych, potrzebują bardziej wydajnego rozwiązania. Dla nich produkty typu NAS o zastosowaniu korporacyjnym są efektywniejszym finansowo i wydajnościowo rozwiązaniem. W niektórych środowiskach połączenie obu metod może dać również dobry rezultat.

Bezpośrednio podłączona przestrzeń dyskowa (Direct Attached Storage)

Bezpośrednio podłączana przestrzeń dyskowa, znana pod skróconą nazwą DAS, była pierwszym rodzajem platformy sieciowej służącej do przechowywania danych. Na dobrą sprawę nadal jest w powszechnym użyciu. Jak sama nazwa mówi, jest to rozwiązanie gdzie dodatkowa pamięć masowa jest bezpośrednio podłączona do serwera. Rozwiązanie to może obejmować jeden lub więcej dysków połączonych z serwerem, gdzie dzięki odpowiedniemu kontrolerowi HBA (Host Bus Adapter) system może zostać skonfigurowany w układzie RAID.

Jedną z zalet pamięci DAS jest jej niski koszt początkowy. Pierwsza inwestycja w serwer i dodatkową pamięć masową jest w stanie zaspokoić potrzeby małych organizacji przez pewien czas. Jednak w momencie gdy coraz więcej danych jest dodawanych i zapotrzebowanie na dostępną pamięć magazynową wzrasta, to praca serwera musi zostać wstrzymana w celu instalacji dodatkowych dysków. Oprócz tego rozwój systemów DAS wymaga specjalistycznej wiedzy informatycznej, co oznacza dodatkowy koszt dla małego przedsiębiorstwa w postaci zatrudnienia nowego pracownika lub skorzystania z usług konsultanta.

Główną wadą przechowywania danych na nośnikach DAS jest ich mała skalowalność (możliwość rozbudowy) z powodu ograniczonej liczby dysków, jaką może obsługiwać kontroler HBA.  Oprócz tego w platformach typu DAS użytkownicy muszą bezpośrednio łączyć się z serwerem w celu uzyskania dostępu do zgromadzonych na nim danych. Co za tym idzie, w momencie gdy serwer musi zostać wyłączony np. w celu konserwacji, przeglądu, zainstalowania nowego oprzyrządowania, aktualizacji systemu operacyjnego lub w przypadku zainfekowania wirusem, użytkownicy nie będą mieli dostępu do danych. Reasumując, w środowiskach gdzie czas pracy urządzeń jest rygorystycznie przestrzegany lub gdzie wymagania co do dostępnej przestrzeni dyskowej są bardzo duże, rozwiązanie typu DAS nie jest dobrym wyborem.

Serwery oprócz swojej podstawowej funkcji udostępniania, często używane są również do zarządzania różnymi aplikacjami takimi jak email, pakiety rachunkowe, aplikacje bazodanowe. Każda z nich wymaga dostępu na poziomie blokowym (możliwość dostępu do bloków danych wewnątrz pliku, takich jak konkretne rekordy lub pola), zamiast dostępu z poziomu plików (możliwość dostępu do wszystkich plików danych, takich jak arkusz kalkulacyjny lub edytor tekstu).  Rozwiązanie typu DAS jest idealne dla aplikacji, dla których system operacyjny serwera umożliwia dostęp użytkownikom zarówno na poziomie blokowym jak i z poziomu plików. Jednak  jego skuteczność może okazać się problemowa, kiedy serwer prowadzi kilka różnorodnych operacji poza samym udostępnianiem plików.

Bazujące na serwerach urządzenia DAS mogą być dobrą propozycją dla małych przedsiębiorstw, których działanie opiera się wykorzystaniu tylko jednego lub kilku serwerów. Jednak gdy ilość serwerów wzrasta, a co za tym idzie również i złożoność zarządzania dostępnymi przestrzeniami dyskowymi, można będzie zaobserwować tendencją wzrostową kosztów IT w przedsiębiorstwie.

Dyski sieciowe (Network Attached Storage)

Dyski sieciowe, znane pod skróconą nazwą NAS są specjalnymi urządzeniami pamięci masowej służącymi do udostępniania danych przez sieć. Typowy NAS jest całkowicie samodzielnym urządzeniem z własnym systemem operacyjnym, interfejsem zarządzania i archiwizacji. Zamiast łączenia z serwerem za pomocą kontrolera HBA, NAS wykorzystuje proste połączenie poprzez istniejącą sieć Ethernet. Większość produktów NAS skierowanych jest do średnich przedsiębiorstw wykorzystujących jeden lub kilka portów Gigabit Ethernet do zapewnienia wysokiego poziomu wydajności sieci.

Jedną z najważniejszych zalet rozwiązania bazującego na dyskach NAS, jest łatwość ich instalacji
i konfiguracji.  Wiele z urządzeń typu NAS dostarczanych jest z zainstalowanymi dyskami twardymi, co za pomocą kreatora instalacji umożliwia osobom nie będącym specjalistami z branży IT na bezproblemowe dodanie pamięci masowej do sieci – często w mniej niż 15 minut.  Dzięki podłączeniu przestrzeni dyskowej NAS do sieci (a nie do serwera!), nie ma przestoju w pracy serwera.

Produkty NAS przeważnie wykorzystują Linux jako system operacyjny, eliminując w ten sposób koszt związany z wykupieniem licencji, który występuje w przypadku systemu Windows lub Unix. Linux Kernel przechowywany w pamięci flash urządzenia rzadko wymaga poprawek i jest mniej podatny na wirusy. Eliminuje to przestoje związane z instalowaniem poprawek i aktualizacji antywirusowych na serwerach wykorzystujących systemy operacyjne ogólnego przeznaczenia. Ponadto produkty NAS obsługują protokoły CIFS i NFS oraz są w pełni kompatybilne z systemami operacyjnymi Windows, Mac, Linux i UNIX. Nie jest wymagane również specjalistyczne doświadczenie z branży IT do zagwarantowania zgodności systemów.

Rozwój technologii NAS i dysków twardych spowodował, że dyski sieciowe NAS stały się atrakcyjniejszą
i bardziej opłacalną alternatywą dla droższych Sieci Pamięci Masowych (Storage Area Network), które są preferowane przez większe przedsiębiorstwa.

Obecnie niedrogie dyski SATA używane w większości urządzeniach NAS mają pojemność dochodzącą do 2 TB, tak więc konfiguracja złożona z czterech dysków twardych o łącznej pojemności 8TB staje się standardem. Dzięki prostej konfiguracji, produkty NAS celują do małych i średnich przedsiębiorstw, posiadających niczym nie zakłócone połączenie z istniejącym środowiskiem sieciowym, zapewniającym wysoką dostępność danych. Inne zalety to:

• Active Directory: Wiele produktów NAS obsługuje Active Directory, który umożliwia łatwe przystosowanie NAS-a jako urządzenia od przechowywania danych jeśli przedsiębiorstwo korzysta z Active Directory.
• Porty Gigabit Ethernet: Produkty NAS o przeznaczeniu korporacyjnym wyposażone są w co najmniej jeden port gigabit Ethernet, a w wielu przypadkach w dwa . Porty gigabitowe zapewniają, że połączenie z siecią nie będzie wąskim gardłem całego systemu.
• Rozwiązanie RAID: Technologia RAID jest powszechnie używana w celu zapewnienia odporności na uszkodzenia w systemie dysku poprzez przechowywanie danych na wielu dyskach twardych. W przypadku uszkodzenia dysku i w zależności od zastosowanego rodzaju RAID, dane nie zostaną utracone. O to krótka lista typów RAID:
  • RAID 0: Powoduje zwiększenie wydajności dzięki paskowaniu danych na dwa lub kilka dysków, które widziane są jako jeden. Działanie skuteczne, lecz jeśli jeden z dysków ulegnie uszkodzeniu, to wszystkie dane zostaną stracone.
  • RAID 1: Znany również jako lustrzany. Dane zapisywane są w formie kopii na dwóch lub kilku dyskach. Można powiedzieć, że konfiguracja RAID 1 to tworzenie backupu w czasie rzeczywistym.
  • RAID 5: Dane rozproszone są pomiędzy trzema lub większą iloscią dysków tak jak suma kontrolna w postaci bitów parzystości. Jeżeli jeden dysk ulegnie awarii, to utracone dane zostaną odtworzone z danych sum kontrolnych znajdujących się na pozostałych działąjących dyskach. Jeżli jednak więcej niż jeden dysk zostanie uszkodzony w konfiguracji RAID 5, dane zostaną utracone.
  • RAID 6: Dane rozproszone są pomiędzy czterema lub większą iloscią dysków z wykorzystaniem podwójnej sumy kontrolnej. Dzięki temu rozwiązaniu dane zostaną zachowane nawet w przypadku awarii dwóch dysków.
  • RAID 10: Łączy RAID 0, który paskuje dane pomiędzy dyskami z RAID1, który dokładnie odzwierciedla zawartości dysków. RAID 10 wymaga zastosowania minimum 4 dysków, aby zapewnić odporność systemowi magazynowania na wypadek kilku awarii.
• Funkcja Hot Swap: W przypadku defektu dysku w urządzeniu NAS posiadającym funkcję hot swap, dysk może zostać wyciągnięty i wymieniony na nowy bez konieczności wyłączania systemu. Po wymianie dysku na sprawny, systemy RAID odbudowuje całą macierz. W każdej konfiguracji RAID oprócz RAID 0, po wystąpieniu awarii użytkownik zachowa dostęp do swoich danych.
• Replikacja danych: Niektóre produkty NAS za pomocą „share-level replication” współpracują z innymi kompatybilnymi urządzeniami NAS. Dzięki tej funkcji foldery z jednego NAS-a mogą zostać automatycznie i natychmiast skopiowane (backup) do innego urządzenia NAS będącego w sieci, zapewniając tym samym, kolejny sposób na zabezpieczenie danych przed ewentualną utratą w przypadku wystąpienia awarii.
• iSCSI: W przeszłości produkty NAS umożliwiały dostęp współdzielonych udziałów tylko na poziomie plików i używane były głównie do ich udostępniania dla użytkowników. Aplikacja iSCSI initiator zainstalowana na serwerze, umożliwi mu podłączenie Target iSCSI, tak jakby był on urządzeniem DAS (bezpośrednio podłączoną przestrzenią dyskową). Obecnie wiele produktów NAS obsługuje protokół iSCSI bazujący na standarcie IP, wykorzystywany do podłączenia urządzeń pamięci masowej.  Serwer NAS może udostępnić całą swoją przestrzeń, lub tylko jej część jako Target iSCSI,.  Serwer zamiast użycia interfejsu SCSI HBA (host bus adapter) wykorzystuje interfejs Ethernetowy do komunikowania się z Targetem iSCSI. Dlatego NAS mający funkcjonalność iSCSI umożliwia dostęp do serwera na poziomie blokowym mimo iż ten znajduje się fizycznie w innej lokalizacji. Ponieważ działanie iSCSI opiera się na istniejącej infrastrukturze sieciowej, to nie jest wymagane dodatkowe okablowanie, jakie można znaleźć w sieciach Fibre Channel SAN. Obecnie stosowana w urządzeniach NAS funkcjonalność iSCSI pozwala na udostępnianie zasobów znajdujących się na macierzy NAS kilku serwerom.

Dostępne na rynku bezpośrednio podłączane przestrzenie dyskowe DAS i dyski sieciowe NAS, umożliwiają odbiorcom indywidualnym jak i przedsiębiorstwom zaspokojenie większości potrzeb związanych z archiwizacją danych. Buffalo, QNAP i Synology posiada jedną z bardziej kompleksowych ofert na urządzenia przechowujące dane w obszarze wydajności i dostępności cenowej. Wysokiej jakości urządzenia w połączeniu z legendarną niezawodnością oraz wieloletnim doświadczeniem na rynku powodują, że ich produkty wychodzą naprzeciw wszystkim oczekiwaniom klientów.