Система хранения данных для чего нужна
О сетях хранения данных
Решил написать небольшую статейку о сетях хранения данных (СХД), тема эта достаточно интересная, но на Хабре почему-то не раскрыта. Постараюсь поделиться личным опытом по построению и поддержке SAN.
Что это?
Сеть хранения данных, или Storage Area Network — это система, состоящая из собственно устройств хранения данных — дисковых, или RAID — массивов, ленточных библиотек и прочего, среды передачи данных и подключенных к ней серверов. Обычно используется достаточно крупными компаниями, имеющими развитую IT инфраструктуру, для надежного хранения данных и скоростного доступа к ним.
Упрощенно, СХД — это система, позволяющая раздавать серверам надежные быстрые диски изменяемой емкости с разных устройств хранения данных.
Немного теории.
Сервер к хранилищу данных можно подключить несколькими способами.
Первый и самый простой — DAS, Direct Attached Storage (прямое подключение), без затей ставим диски в сервер, или массив в адаптер сервера — и получаем много гигабайт дискового пространства со сравнительно быстрым доступом, и при использовании RAID-массива — достаточную надежность, хотя копья на тему надежности ломают уже давно.
Однако такое использование дискового пространства не оптимально — на одном сервере место кончается, на другом его еще много. Решение этой проблемы — NAS, Network Attached Storage (хранилище, подключенное по сети). Однако при всех преимуществах этого решения — гибкости и централизованного управления — есть один существенный недостаток — скорость доступа, еще не во всех организациях внедрена сеть 10 гигабит. И мы подходим к сети хранения данных.
Главное отличие SAN от NAS (помимо порядка букв в аббревиатурах) — это то, каким образом видятся подключаемые ресурсы на сервере. Если в NAS ресурсы подключаются протоколам NFS или SMB, в SAN мы получаем подключение к диску, с которым можем работать на уровне операций блочного ввода-вывода, что гораздо быстрее сетевого подключения (плюс контроллер массива с большим кэшем добавляет скорости на многих операциях).
Используя SAN, мы сочетаем преимущества DAS — скорость и простоту, и NAS — гибкость и управляемость. Плюс получаем возможность масштабирования систем хранения до тех пор, пока хватает денег, параллельно убивая одним выстрелом еще несколько зайцев, которых сразу не видно:
* снимаем ограничения на дальность подключения SCSI-устройств, которые обычно ограничены проводом в 12 метров,
* уменьшаем время резервного копирования,
* можем грузиться с SAN,
* в случае отказа от NAS разгружаем сеть,
* получаем большую скорость ввода-вывода за счет оптимизации на стороне системы хранения,
* получаем возможность подключать несколько серверов к одному ресурсу, то нам дает следующих двух зайцев:
o на полную используем возможности VMWare — например VMotion (миграцию виртуальной машины между физическими) и иже с ними,
o можем строить отказоустойчивые кластеры и организовывать территориально распределенные сети.
Что это дает?
Помимо освоения бюджета оптимизации системы хранения данных, мы получаем, вдобавок к тому что я написал выше:
* увеличение производительности, балансировку нагрузки и высокую доступность систем хранения за счет нескольких путей доступа к массивам;
* экономию на дисках за счет оптимизации расположения информации;
* ускоренное восстановление после сбоев — можно создать временные ресурсы, развернуть на них backup и подключить к ним сервера, а самим без спешки восстанавливать информацию, или перекинуть ресурсы на другие сервера и спокойно разбираться с умершим железом;
* уменьшение время резервного копирования — благодаря высокой скорости передачи можно бэкапиться на ленточную библиотеку быстрее, или вообще сделать snapshot (мгновенный снимок) с файловой системы и спокойно архивировать его;
* дисковое место по требованию — когда нам нужно — всегда можно добавить пару полок в систему хранения данных.
* уменьшаем стоимость хранения мегабайта информации — естественно, есть определенный порог, с которого эти системы рентабельны.
* надежное место для хранения mission critical и business critical данных (без которых организация не может существовать и нормально работать).
* отдельно хочу упомянуть VMWare — полностью все фишки вроде миграции виртуальных машин с сервера на сервер и прочих вкусностей доступны только на SAN.
Из чего это состоит?
Как я писал выше — СХД состоит из устройств хранения, среды передачи и подключенных серверов. Рассмотрим по порядку:
Системы хранения данных обычно состоят из жестких дисков и контроллеров, в уважающей себя системе как правило всего по 2 — по 2 контроллера, по 2 пути к каждому диску, по 2 интерфейса, по 2 блока питания, по 2 администратора. Из наиболее уважаемых производителей систем следует упомянуть HP, IBM, EMC и Hitachi. Тут процитирую одного представителя EMC на семинаре — «Компания HP делает отличные принтеры. Вот пусть она их и делает!» Подозреваю, что в HP тоже очень любят EMC. Конкуренция между производителями нешуточная, впрочем, как и везде. Последствия конкуренции — иногда вменяемые цены за мегабайт системы хранения и проблемы с совместимостью и поддержкой стандартов конкурентов, особенно у старого оборудования.
Среда передачи данных. Обычно SAN строят на оптике, это дает на текущий момент скорость в 4, местами в 8 гигабит на канал. При построении раньше использовались специализированные хабы, сейчас больше свитчи, в основном от Qlogic, Brocade, McData и Cisco (последние два на площадках не видел ни разу). Кабели используются традиционные для оптических сетей — одномодовые и многомодовые, одномодовые более дальнобойные.
Внутри используется FCP — Fibre Channel Protocol, транспортный протокол. Как правило внутри него бегает классический SCSI, а FCP обеспечивает адресацию и доставку. Есть вариант с подключением по обычной сети и iSCSI, но он обычно использует (и сильно грузит) локальную, а не выделенную под передачу данных сеть, и требует адаптеров с поддержкой iSCSI, ну и скорость помедленнее, чем по оптике.
Есть еще умное слово топология, которое встречается во всех учебниках по SAN. Топологий несколько, простейший вариант — точка-точка (point to point), соединяем между собой 2 системы. Это не DAS, а сферический конь в вакууме простейший вариант SAN. Дальше идет управляемая петля (FC-AL), она работает по принципу «передай дальше» — передатчик каждого устройства соединен с приемником последующего, устройства замкнуты в кольцо. Длинные цепочки имеют свойство долго инициализироваться.
Ну и заключительный вариант — коммутируемая структура (Fabric), она создается с помощью свитчей. Структура подключений строится в зависимости от количества подключаемых портов, как и при построении локальной сети. Основной принцип построения — все пути и связи дублируются. Это значит, что до каждого устройства в сети есть минимум 2 разных пути. Здесь тоже употребимо слово топология, в смысле организации схемы подключений устройств и соединения свитчей. При этом как правило свитчи настраиваются так, что сервера не видят ничего, кроме предназначенных им ресурсов. Это достигается за счет создания виртуальных сетей и называется зонированием, ближайшая аналогия — VLAN. Каждому устройству в сети присваивается аналог MAC-адреса в сети Ethernet, он называется WWN — World Wide Name. Он присваивается каждому интерфейсу и каждому ресурсу (LUN) систем хранения данных. Массивы и свитчи умеют разграничивать доступ по WWN для серверов.
А дальше на системах хранения нарезаются ресурсы, они же диски (LUN) для каждого сервера и оставляется место в запас, все включается, установщики системы прописывают топологию, ловят глюки в настройке свитчей и доступа, все запускается и все живут долго и счастливо*.
Я специально не касаюсь разных типов портов в оптической сети, кому надо — тот и так знает или прочитает, кому не надо — только голову забивать. Но как обычно, при неверно установленном типе порта ничего работать не будет.
Из опыта.
Обычно при создании SAN заказывают массивы с несколькими типами дисков: FC для скоростных приложений, и SATA или SAS для не очень быстрых. Таким образом получаются 2 дисковые группы с различной стоимостью мегабайта — дорогая и быстрая, и медленная и печальная дешевая. На быструю вешаются обычно все базы данных и прочие приложения с активным и быстрым вводом-выводом, на медленную — файловые ресурсы и все остальное.
Если SAN создается с нуля — имеет смысл строить ее на основе решений от одного производителя. Дело в том, что, несмотря на заявленное соответствие стандартам, существуют подводные грабли проблемы совместимости оборудования, и не факт, что часть оборудования будет работать друг с другом без плясок с бубном и консультаций с производителями. Обычно для утряски таких проблем проще позвать интегратора и дать ему денег, чем общаться с переводящими друг на друга стрелки производителями.
Если SAN создается на базе существующей инфраструктуры — все может быть сложно, особенно если есть старые SCSI массивы и зоопарк старой техники от разных производителей. В этом случае имеет смысл звать на помощь страшного зверя интегратора, который будет распутывать проблемы совместимости и наживать третью виллу на Канарах.
Часто при создании СХД фирмы не заказывают поддержку системы производителем. Обычно это оправдано, если у фирмы есть штат грамотных компетентных админов (которые уже 100 раз назвали меня чайником) и изрядный капитал, позволяющий закупить запасные комплектующие в потребных количествах. Однако компетентных админов обычно переманивают интеграторы (сам видел), а денег на закупку не выделяют, и после сбоев начинается цирк с криками «Всех уволю!» вместо звонка в саппорт и приезда инженера с запасной деталью.
Поддержка обычно сводится к замене умерших дисков и контроллеров, ну и к добавлению в систему полок с дисками и новых серверов. Много хлопот бывает после внезапной профилактики системы силами местных специалистов, особенно после полного останова и разборки-сборки системы (и такое бывает).
Про VMWare. Насколько я знаю (спецы по виртуализации поправьте меня), только у VMWare и Hyper-V есть функционал, позволяющий «на лету» перекидывать виртуальные машины между физическими серверами. И для его реализации требуется, чтобы все сервера, между которыми перемещается виртуальная машина, были подсоединены к одному диску.
Про кластеры. Аналогично случаю с VMWare, известные мне системы построения отказоустойчивых кластеров (Sun Cluster, Veritas Cluster Server) — требуют подключенного ко всем системам хранилища.
Пока писал статью — у меня спросили — в какие RAIDы обычно объединяют диски?
В моей практике обычно делали или по RAID 1+0 на каждую дисковую полку с FC дисками, оставляя 1 запасной диск (Hot Spare) и нарезали из этого куска LUN-ы под задачи, или делали RAID5 из медленных дисков, опять же оставляя 1 диск на замену. Но тут вопрос сложный, и обычно способ организации дисков в массиве выбирается под каждую ситуацию и обосновывается. Та же EMC например идет еще дальше, и у них есть дополнительная настройка массива под приложения, работающие с ним (например под OLTP, OLAP). С остальными вендорами я так глубоко не копал, но догадываюсь, что тонкая настройка есть у каждого.
* до первого серьезного сбоя, после него обычно покупается поддержка у производителя или поставщика системы.
Поскольку в песочнице комментариев нет, закину в личный блог.
Сетевые хранилища NAS: зачем нужны и как выбрать подходящее?
Как справиться с растущими объемами данных?
В нынешние времена практически любой смартфон может снимать фотографии в высоком разрешении и записывать видео 4K, поэтому пространство на персональном компьютере, ноутбуке или мобильных гаджетах заканчивается еще быстрее, чем раньше. Конечно, можно купить внешний жесткий диск для хранения и резервирования данных с ПК или телефона. Но в таком случае накопитель должен быть всегда под рукой. Как быть, если в командировке требуются рабочие файлы, а на ноутбуке их нет? Или хочется показать новым друзьям в отпуске фотографии из прошлой поездки? Можно закачать нужную папку в облако, но и там объемы ограничены. Да и нет гарантии полной защиты данных. Есть ли варианты хранения данных проще, современнее и удобнее?
Здесь на помощь приходят сетевые хранилища или NAS (Network Attached Storage). Еще лет десять назад их можно было встретить только в корпоративной среде, но сегодня они покоряют домашние сети. И это совсем не случайно: кроме базовой задачи хранения и доступа к данным современные NAS умеют намного больше. Они помогут настроить резервирование ценной информации с компьютеров, ноутбуков и гаджетов. Позволят удобно организовать музыку, фотографии и видео в мультимедийной библиотеке, чтобы каждое устройство получало контент в оптимальном формате. Обеспечат частным и защищенным облаком, чтобы рабочие файлы были всегда под рукой из любого места и с любого устройства. Помогут развернуть домашнюю систему видеонаблюдения без лишних затрат. И мы лишь начали перечислять возможности NAS.
Но как выбрать сетевое хранилище, которое будет верой и правдой служить многие годы? Об этом мы как раз и расскажем в нашей статье. Как и в случае различной компьютерной периферии, выбор NAS зависит от того, какие функции потребуются. Поэтому сначала следует определиться с нужными возможностями, а уже затем выбирать подходящий NAS по характеристикам.
В статье мы будем опираться на возможности сетевых хранилищ лидера рынка Synology, но все сказанное, по большей части, верно и для других производителей NAS. Мы оставим в стороне самосборные NAS, хотя они являются менее дорогой альтернативой готовым решениям. Но для сборки NAS своими руками требуется время и опыт.
Что умеет NAS?
Хранение данных и доступ к ним
Основная функция NAS заключается в хранении файлов и обеспечении доступа к ним. И самые простые NAS ничего другого не умеют. Здесь никаких «подводных камней» нет: достаточно выбрать нужный массив дисков (о чем мы поговорим ниже), создать том, после чего можно приступать к добавлению сетевых папок. Чаще всего доступ к папкам и файлам на сетевом хранилище осуществляется по привычному стандарту Windows (SMB), но поддерживаются и другие протоколы.
NAS поддерживают создание пользователей, что позволяет удобно управлять доступом к сетевым ресурсам.
Сетевое хранилище поддерживает пользователей и группы, что позволяет ограничить доступ к папкам только определенным пользователям. Также можно выставлять доступ, например, на чтение. Поддерживаются квоты, ограничивающие доступное пространство для того или иного пользователя.
Весьма удобной функцией является общая корзина. Так, при удалении файлов на сетевом ресурсе NAS они будут храниться в корзине какое-то время, их можно восстановить. Что помогает, если пользователь удалил файлы случайно.
С помощью NAS можно предоставить доступ к выбранной сетевой папке через Интернет, например, друзьям, чтобы поделиться фотографиями из прошлого отпуска. Или выдать коллегам рабочие файлы проекта.
Преимущество хранения файлов на NAS заключается и в их централизованном резервировании. Администратор NAS может задать расписание, по которому будут создаваться резервные копии или моментальные снимки (снапшоты). Поддерживается и сохранение нескольких версий файлов. Поэтому если в документ были внесены какие-либо ошибочные изменения, можно будет вернуться к предыдущей версии.
Пакеты приложений — расширение возможностей NAS
Сетевые хранилища сегодня превратились в домашние серверы, выполняющие огромный спектр задач. Как и случае ПК под управлением Windows, набор возможностей здесь определяется установленными приложениями. Применительно к NAS они называются пакетами. И если нужно добавить к сетевому хранилищу ту или иную функцию, то достаточно установить требуемый пакет. Большинство приведенных в статье возможностей NAS реализуются путем добавления пакетов. Список доступных пакетов для NAS Synology можно посмотреть здесь.
Пакеты обеспечивают практически безграничное расширение возможностей NAS
Moments — удобные галереи фотографий
Synology предлагает пакет под названием Moments, который позволяет упорядочить фотографии на основе содержимого, используя искусственный интеллект. В фокусе Moments не просто общий доступ к фотографиям, а удобство работы с коллекцией. Кроме браузера к фотографиям можно обратиться и через приложения, доступные для наиболее популярных платформ.
Moments — удобная библиотека фотографий на основе искусственного интеллекта
По умолчанию все закачанные на хранилище фотографии доступны по дате, то есть организованы по времени съемки. Но также можно перейти к виду по папкам с фотографиями, если они созданы на NAS. Но самый интересный функционал скрыт не здесь. Moments поддерживает технологию распознавания изображений, то есть на каждой фотографии система пытается определить объекты съемки или людей. Фотографии распознанных людей или одинаковых объектов затем группируются, можно задать название группы. Можно найти фотографии с определенной темой (фрукты, цветы, море и т.д.) Если в фотографиях сохранены метаданные с географическими координатами съемки, то можно отсортировать снимки по местоположению. В Moments есть и другие возможности работы с фотографиями, но они выходят за рамки нашей статьи.
Стриминг видео и аудио
Современные сетевые хранилища могут вести стриминг видео на подключенные к сети телевизоры, планшеты, смартфоны и другие гаджеты. Но следует помнить, что устройства могут воспроизводить только поддерживаемые форматы и кодеки. Поэтому NAS обеспечивает еще и перекодирование мультимедиа в формат, который поддерживает устройство воспроизведения. Таким образом, со стороны NAS можно оптимизировать видео под воспроизведение на различных устройствах, учитывая ограничения пропускной способности или формата, когда вещание 1:1 не представляется возможным. Видео перекодируется «на лету». При перекодировании величину потока можно адаптировать под пропускную способность канала, пусть за счет качества картинки. Также поддерживается оффлайновое перекодирование видео, то есть файлы заранее перекодируются на NAS для вещания с меньшим потоком.
Video Station позволяет удобно организовать библиотеку мультимедиа
За подобные задачи на NAS Synology отвечают пакеты Video Station и Audio Station. Video Station представляет собой медиа-сервер, подобный Plex. Каталоги с видеофайлами на диске можно привязывать к библиотекам, то есть к отдельной иерархии, в которой можно создавать, например, фильмы по жанрам и сериалы. Если файл имеет название, соответствующее фильму, Video Station может скачать в Интернете метаданные, после чего отобразит обложку, кадры и описание фильма, зачастую будут доступны и субтитры.
Воспроизведение на клиентах можно запускать как напрямую через браузер, который используется для доступа к Video Station, так и через приложения Synology. Поддержка доступна для разных платформ, в том числе на устройствах iOS, Android, телевизорах Apple TV, Android TV, Samsung TV, Google Chromecast, Amazon Fire TV и моделей с DLNA.
Что касается аудио, поддержка DS Audio есть на устройствах Android и iOS. Можно слушать радио, управлять музыкальными сборниками, создавать собственные списки воспроизведения и делиться ими с друзьями. Поддерживается сервер iTunes и устройства DLNA.
Коллективная работа и облако
На данные возможности NAS не всегда обращают внимание, а между тем они очень полезны в случае организации домашнего офиса. Что весьма актуально в нынешние времена самоизоляции и удаленной работы. Например, Synology разработала офисный пакет, который позволяет нескольким пользователям одновременно работать над одним документом в браузере. Кроме текстового редактора, напоминающего Word, Synology предлагает и электронные таблицы в стиле Excel. Конечно, функциональность этих продуктов не такая обширная, как у офисного пакета Microsoft, но доступна большая часть необходимых возможностей.
Офисный пакет Synology можно использовать как замену Microsoft Word и Excel с поддержкой совместной работы
Платформа Synology Drive обеспечивает синхронизацию папок с документами и рабочими файлами на ноутбуке, домашнем и офисном компьютерах. Здесь функциональность напоминает тот же Яндекс.Диск, но хранение файлов осуществляется в частном облаке NAS, поэтому за их сохранность переживать не придется. Можно создать отдельную папку для рабочей группы, доступны и многие другие возможности совместной работы с файлами. Благодаря Drive мы получаем частное облако для хранения файлов и доступа к ним из любого места. Все файлы при этом будут храниться на NAS. Что позволит не пользоваться публичными облачными сервисами.
Drive — частное облако, благодаря которому нужные файлы всегда будут под рукой
В качестве чата совместной работы нескольких пользователей Synology разработала Chat, который содержит все привычные функции, в том числе каналы или группы. Его можно рассматривать альтернативой таким сервисам, как Slack или Stashcat. И здесь все данные хранятся на NAS, то есть не «утекут» на сторону. Также Chat поддерживает интеграцию упомянутых офисных приложений и Drive. Наконец, Synology добавила собственный календарь.
Приложение Note Station доступно уже довольно давно, оно позволяет синхронизировать заметки и вложения между разными устройствами, что весьма удобно. Соответствующие клиенты доступны для Android и iOS. Note Station тоже хранит все данные на NAS, поэтому насчет защиты опасений не возникает. Вполне достойная альтернатива облачным решениям, таким как Evernote.
Наконец, Synology добавила и свой почтовый сервер, что позволяет не прибегать к услугам сторонних провайдеров.
Видеонаблюдение
Пакет Surveillance Station превращает NAS в станцию видеонаблюдения
Сетевое хранилище может записывать потоки с IP-камер видеонаблюдения за домом или офисом. В случае Synology за видеонаблюдение отвечает пакет Surveillance Station. Он позволяет просматривать и записывать видео в режиме реального времени, настраивать запись по расписанию, воспроизводить записанные события с помощью браузера или мобильного устройства для осуществления удаленного мониторинга. Также можно настроить отправку уведомлений при возникновении важного события. Но бесплатно поддерживаются только две IP-камеры, за большее количество придется покупать лицензию.
Всегда резервируйте данные. Никогда не храните ценные данные в единственном экземпляре. NAS отлично подходят для резервирования данных, не ленитесь настроить данный процесс автоматически. Десять минут потраченного времени с лихвой окупят затраты на восстановление утерянных данных.
Что следует учитывать при выборе NAS?
Выше мы рассмотрели несколько популярных функций, которые должно поддерживать современное сетевое хранилище. Мы рекомендуем отметить те функции, которые могут понадобиться. И уже при выборе хранилища проверять, какие из функций оно поддерживает. Учтите, что список функций практически безграничный, как и число пакетов, которые можно установить на NAS. Поэтому здесь мы не претендуем на полный охват.
После того, как определились с функциями, настало время перейти к характеристикам сетевых хранилищ. Их следует учитывать при выборе подходящей модели. И ниже мы рассмотрим наиболее важные характеристики.
Емкость и число отсеков
На базовом уровне NAS представляет собой корпус с жесткими дисками, поэтому главной характеристикой NAS является максимальная емкость. Она определяется числом отсеков и емкостью поддерживаемых накопителей. Большинство простых домашних NAS содержат один-два отсека, более мощные — четыре или больше. Основой здесь являются 3,5″ отсеки, поскольку жесткие диски высокой емкости (до 18 Тбайт на дату выхода статьи) выпускаются именно в таком формате. Но поддерживаются и 2,5″ жесткие диски, а также SSD. У новых NAS появились слоты M.2 для кэширования, однако смысл в нем есть только при интенсивной нагрузке несколькими пользователями одновременно.
Мы не рекомендуем брать NAS с одним отсеком. За исключением сценария, когда вам просто требуется накопитель для резервного хранения данных, которые будут одновременно храниться на компьютерах или в облаке. Дело в том, что при выходе из строя единственного HDD данные будут потеряны. Поэтому единственную копию файлов на NAS с одним отсеком хранить не следует.
Красота NAS заключается в том, что они могут хранить данные в массивах RAID с избыточностью. В RAID 1 используются два накопителя, данные автоматически копируются с первого на второй, поэтому в случае выхода из строя любого HDD из двух данные сохраняются на втором жестком диске. Недостаток RAID 1 в том, что половину эффективной емкости придется отдать — NAS обеспечит емкость только одного HDD при установке двух. RAID 5 в данном отношении более выгоден, выход из строя одного HDD не приведет к потере данных, достаточно заменить жесткий диск, после чего массив будет перестроен, данные останутся в целостности. Но за избыточность придется платить емкостью одного HDD. В случае трех HDD будет доступна емкость двух, четырех HDD — трех, и так далее. Поэтому для RAID 5 лучше брать NAS на четыре или больше отсека. Конечно, можно отказаться от избыточности, выбрав массив RAID 0 или JBOD — здесь полезная емкость будет равна сумме емкостей HDD. Но в случае выхода из строя жесткого диска будут потеряны все данные массива (RAID 0) или часть (JBOD). Массивы RAID 0 подходят для временного хранения данных, например, если вам нужна высокая емкость для проекта монтажа видео.
Простой пример: вы купили жесткие диски на 18 Тбайт. В NAS с двумя отсеками эффективная емкость с резервированием RAID 1 составит 18 Тбайт. Без резервирования RAID 0/JBOD (с риском потери данных) — 36 Тбайт. В NAS с четырьмя отсеками в RAID 5 мы получаем 75% полезной емкости — 54 из 72 Тбайт. Как нам кажется, пожертвовать 25% емкости для защиты данных — шаг правильный. И выход из строя одного HDD не приведет к потере данных.
Существует еще массив RAID 6, защищающий от одновременного выхода из строя двух HDD, но он имеет смысл уже на шести или больше отсеках. Для домашних сценариев он избыточен. Есть и некоторые другие режимы RAID, которые мы не будем упоминать, поскольку они не так актуальны.
Количество дисков и уровень RAID влияют на производительность. В случае массивов RAID данные распределяются по всем жестким дискам, поэтому скорость записи выше, чем при использовании одного HDD. В RAID 5 процессор NAS занимается расчетом информации избыточности, поэтому скорость записи будет чуть ниже RAID 0. По чтению ситуация похожая — информация считывается одновременно со всех жестких дисков, поэтому и пропускная способность выше.
Базовый уровень: NAS на 2 отсека и RAID 1
Продвинутый уровень: NAS на 4+ отсека и RAID 5
Средний процент выхода из строя жестких дисков составляет 100%. Любой жесткий диск рано или поздно сломается, поэтому данные необходимо резервировать или хранить с избыточностью. NAS с RAID 5 обеспечивают избыточность и переживут поломку одного жесткого диска. Конечно, вышедший из строя HDD следует заменить как можно быстрее.
Какие жесткие диски выбирать?
Производители жестких дисков выпускают специальные модели, сертифицированные для NAS. Они должны работать в режиме 24/7 круглый год, что выходит за эксплуатационный режим обычных потребительских HDD.
В случае Seagate для NAS предназначены линейки жестких дисков IronWolf и IronWolf Pro, а также твердотельные накопители IronWolf SSD. Для домашних NAS с числом отсеков от 1 до 8 подходят обычные жесткие диски IronWolf, а Pro ориентированы на корпоративный сегмент, где число отсеков может доходить до 24. Суть в том, что жесткие диски содержат датчики вибрации, которые корректируют положение головок чтения/записи, учитывая взаимное влияние плотно расположенных жестких дисков друг на друга в стойке NAS. И IronWolf Pro отличаются более мощными алгоритмами коррекции, которые учитывают большее число накопителей. Кроме того, для Pro заявлена более высокая нагрузка 300 Тбайт в год против 180 Тбайт в год у обычной линейки IronWolf. Поскольку наша статья посвящена NAS для дома и малого офиса, то обычных жестких дисков IronWolf будет вполне достаточно.
Твердотельные накопители IronWolf SSD обеспечивают все преимущества SSD в NAS, но стоят существенно дороже жестких дисков. Емкость SSD по-прежнему значительно уступает HDD, поэтому для большинства сценариев гораздо выгоднее использовать жесткие диски. Разве что SSD весьма разумно добавить для кэширования, но и здесь нагрузка на NAS должна быть достаточно интенсивной.
Обе линейки IronWolf и IronWolf Pro содержат необходимые технологии для работы NAS, в том числе специальную прошивку AgileArray. Она обеспечивает высокую скорость работы и надежность хранения данных.
Еще одной интересной функцией линейки IronWolf можно назвать IronWolf Health Management (IHM). Под ней подразумевается встроенная система мониторинга состояния здоровья жесткого диска IronWolf, которая по возможностям намного превосходит распространенную S.M.A.R.T. IronWolf Health Management отслеживает намного больше внутренних параметров HDD, а именно до 200. В случае же S.M.A.R.T. контроль идет над примерно 20 параметрами. Также оценивается и история, то есть изменение параметров на протяжении периода времени. В отличие от S.M.A.R.T., система IHM самостоятельно анализирует данные, после чего пользователю предлагаются рекомендованные действия. Например, диск может предупреждать о превышении рабочих температур, механических ударах и вибрации. Производитель NAS Synology уже встроила поддержку IHM в свои системы, то же самое сделали и другие компании. Предупреждения позволят предпринять нужные действия заблаговременно. Например, заменить жесткий диск.
Базовый уровень: IronWolf (до 8 отсеков)
Продвинутый уровень: IronWolf Pro (8+ отсеков)
Скорость подключения к сети
Раньше обычного интерфейса 1 Гбит/с (порядка 110-120 Мбайт/с на практике) у NAS было достаточно, но современные жесткие диски способны считывать и записывать данные на скорости до 250 Мбайт/с, поэтому интерфейс 1 Гбит/с будет «узким местом» даже в случае одного-двух отсеков NAS. В качестве промежуточного решения производители устанавливают два порта 1 Гбит/с на NAS, которые можно объединить через агрегацию каналов, если коммутатор поддерживает такую функцию. В результате два интерфейса дают скорость 2 Гбит/с в сумме. Но здесь следует помнить, что повышение производительности будет только при обращении нескольких клиентов одновременно.
С этой точки зрения имеет смысл брать NAS с портами 2,5 Гбит/с или 10 Гбит/с. Однако и сетевая инфраструктура должна быть готова к таким скоростям. Потребуется соответствующий коммутатор, а также клиентские устройства. К счастью, сегодня современные материнские платы уже оснащаются портами на 2,5 Гбит/с, а high-end модели и на 10 Гбит/с. Поэтому лучше брать NAS с одним скоростным портом. Или брать модель NAS с возможностью установки сетевой карты расширения.
Базовый уровень: порт 1 Гбит/с
Продвинутый уровень: порт 2,5 или 10 Гбит/с, либо возможность установки сетевой карты в будущем
Производительность
Как и обычные компьютеры, сетевые хранилища оснащаются процессорами с несколькими ядрами и определенной архитектурой (ARM, x86/x64). Если NAS будет просто хранить файлы, то требования к процессору невелики, можно довольствоваться двумя ядрами. Но если планируется использовать описанные выше функции, то лучше брать мощную систему с четырьмя ядрами, как минимум. Если NAS будет перекодировать видео, то рекомендуем ознакомиться с аппаратной и программной поддержкой соответствующих форматов и кодеков.
Полезная ссылка: здесь можно посмотреть, какие NAS умеют аппаратно/программно перекодировать видео и в каких форматах.
На производительность влияет и объем оперативной памяти. Здесь требования скромнее, чем к ПК под Windows, но современные NAS лучше брать, как минимум, с 2 Гбайт ОЗУ в случае двух отсеков, 4 Гбайт — четырех. Чаще всего имеется возможность расширения памяти, что тоже не мешает проверить.
Базовый уровень: 2 отсека — 2 ядра, 2 Гбайт ОЗУ
Продвинутый уровень: 4+ отсека: 4 ядра, 4+ Гбайт ОЗУ
Интерфейсы
Выше мы рассмотрели порты LAN для подключения сетевого хранилища к домашней сети. Не лишними будут один или два порта USB, через которые можно подсоединить флешку, внешний HDD или принтер. Когда внешний накопитель подключен к NAS, его можно отдать в общий доступ, как обычные сетевые папки. Некоторые NAS имеют кнопку копирования, которая позволяет быстро скопировать содержимое внешнего диска в определенную папку внутреннего хранилища.
У многих NAS есть возможность установки карты расширения, что бывает полезно, например, при апгрейде до поддержки 10 Гбит/с в будущем.
Иногда сетевые хранилища оснащаются выходом HDMI, позволяющим использовать NAS в качестве медиа-сервера при прямом подключении к телевизору. Но поскольку все больше телевизоров оснащаются поддержкой сети, данный вариант уже не актуален. Все же NAS лучше установить там, где шум вентиляторов и жестких дисков мешать не будет. Например, в кладовке, а не в гостиной по соседству с телевизором.
Энергопотребление
Вопрос энергопотребления заботит многих пользователей, поскольку сетевые хранилища работают в режиме 24/7. Не придется ли разориться на счете за электроэнергию?
Спешим успокоить. В режиме бездействия современные NAS с четырьмя жесткими дисками потребляют порядка 10-20 Вт. Примерно столько, сколько обычная энергосберегающая лампочка. Дело в том, что те же HDD Seagate высокой емкости используют гелиевое наполнение, поэтому даже при вращающемся шпинделе они потребляют считанные ватты. Через какое-то время бездействия жесткие диски остановят шпиндель, в итоге энергопотребление NAS снизится до 5 Вт и меньше.
Под интенсивной нагрузкой энергопотребление увеличивается до 40-60 Вт (что соответствует телевизору, например), но большую часть времени NAS будет бездействовать. Конечно, здесь все зависит от сценариев использования, но мы не думаем, что домашнее сетевое хранилище будет работать в сутках больше часа.
Попробуем посчитать. Час интенсивной нагрузки 60 Вт обойдется в 0,06 Вт·ч, два часа бездействия с вращающимся шпинделем HDD (10-20 Вт) — в 0,04 Вт·ч, 21 час в режиме ожидания (5 Вт) — 0,105 Вт·ч. Получается 0,205 Вт·ч в сутки. В итоге NAS «съест» кВт·ч примерно за пять суток. Или 6 кВт·ч в месяц. При цене электроэнергии в 5 рублей за кВт·ч расходы составят 30 рублей в месяц. Если же взять худший случай, когда NAS нагружен в режиме 24/7, то в сутки он «съест» 1,44 кВт·ч, то есть около 45 кВт·ч в месяц, что соответствует 225 руб. Сумма для семейного бюджета совершенно не критичная.
Заключение
Базовая задача сетевого хранилища — хранение пользовательских данных и обеспечение доступа к ним. Но, как мы показали в статье, возможности современных NAS намного шире. Благодаря установке пакетов сетевое хранилище превращается в мультимедийный сервер, станцию видеонаблюдения, частное облако, средство коллективной работы и т.д. NAS обеспечивает комплекс услуг, которые оказываются весьма полезны в условиях как дома, так и малого офиса.
Мы рассмотрели и характеристики, на которые следует обращать внимание при выборе NAS: число отсеков и емкость дисков, производительность, интерфейсы, подключение к локальной сети, оптимальные жесткие диски, энергопотребление.
Будем надеяться, что наша статья поможет выбрать наиболее подходящее сетевое хранилище для ваших задач. Ниже мы приведем две рекомендации, в зависимости от доступного бюджета. Они не являются исчерпывающими, поскольку на рынке есть и другие весьма достойные модели NAS.
Базовый уровень. Synology DS420j (четыре отсека) или DS220j (два отсека). Два бюджетных NAS на 4-ядерном процессоре ARM. Имеют всего 512 Мбайт/1 Гбайт памяти без возможности расширения. Можно покупать, если планируется только хранение файлов и пара дополнительных сервисов. Производительность чтения/записи будет файлов на уровне интерфейса 1 Гбит/с, но дополнительные сервисы уже могут «подтормаживать».
Продвинутый уровень. Synology DS920+ (четыре отсека) или DS720+ (два отсека). Мощные NAS на 4-ядерном процессоре Intel, память составляет 2/4 Гбайт с расширением до 6/8 Гбайт. NAS справятся с полным спектром возможностей, упомянутых в нашей статье.