CC BY
101
УДК 004.03
ТИПЫ СИСТЕМ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ
В.А. Бопп, И.В. Савин
Рассматриваются типы систем хранения данных, а также такие устройства хранения, как DAS, NAS, SAN. Приводится сравнение, выявляются их достоинства и недостатки.
Ключевые слова: хранилище данных, системы хранения данных, DAS, NAS,
SAN.
Утеря информации без возможности восстановления зачастую подразумевает убытки. Зафиксированы случаи, когда утрата крупного массива данных приводила к прекращению деятельности компаний. Это обуславливает практически повсеместное внедрение систем хранения данных, которые позволяют не только хранить информацию, но и предоставлять к ней оперативный доступ. Они реализуются в виде программно-аппаратного решения, включающего в себя дисковый массив, операционную и файловую системы.
Типов систем хранения данных несколько, каждый имеет своё предназначение, в том числе свои достоинства и недостатки. Принято выделять 3 основных типа системы хранения информации:
- DAS - представляет собой систему хранения, в которой накопители подключаются напрямую к серверу. Ключевые преимущества - низкая стоимость и простота развёртывания. Для организации такого типа хранения достаточно разместить диск внутри сервера. На практике выглядит иначе, специалисты рекомендуют использовать внешние накопители с собственным контроллером, функции которого может выполнять в том числе RAID-контроллер, а также существует необходимость размещения дисков в отдельной дисковой корзине или стойке. Наличие нескольких каналов ввода-вывода позволяет подключать к системе DAS несколько узлов одновременно. Главный недостаток - низкая масштабируемость;
- NAS - система хранения данных, основу которой составляет файловый сервер. Представляют собой подключенные к сети устройства, которые предоставляют доступ к данным. Такая система легко администри-руется и масштабируется, невысока в цене и предоставляет возможность организовывать кластеры для приложений с высокой нагрузкой [1];
- SAN - реализация системы хранения данных, в которой помимо носителей информации необходимо использование специализированного HBA-адаптера, который представляет собой специальную плату для подключения накопителей. Организация хранилища SAN, так же как и NAS, подразумевает подключение к сети. Однако SAN системы принято интегрировать в отдельные подсети. Преимущества такого типа заключаются в
226
более экономном использовании ресурсов и предоставлении большей производительности. Организация системы по типу SAN сводится к объединению файлового пространства на выделенных дисковых массивах.
Принцип функционирования систем хранения информации приведён на рисунке.
DAS
Хранилище
NAS
Программное обеспечение
\
Программное обеспечение
Файловая
\
Файловая
Хранилище
SAN
Программное обеспечение
Файловая
Хранилище
Принцип работы систем хранения информации
В отличие от систем NAS и SAN, система DAS не имеет необходимости в дополнительных подключениях. Функционирование системы NAS подразумевает обязательное подключение к сети, в то время как система SAN не может быть развёрнута без использования HBA-адаптера для соединения жёстких дисков и протокола Fibre Channel - протокола транспортного уровня, позволяющего организовывать высокоскоростную передачу данных. Благодаря возможностям расширяемости и малой задержке при передаче информации, Fibre Channel, практически не имеет альтернатив.
Системы хранения данных отличаются друг от друга не только сложностью и стоимостью реализации, скорости передачи данных и возможностями масштабируемости, но и принципами функционирования.
В системе DAS информация передаётся по протоколам IDE/SCSI. В то время как NAS подразумевает использование NFS, а SAN - Fibre Channel (табл.1). Протокол SCSI имеет дешёвую инфраструктуру, может иметь программную реализацию и оказывает высокую нагрузку на центральный процессор. NFS наименее затратный в реализации, имеет примерно равную скорость передачи данных с протоколом SCSI, а так же оказывает минимальную нагрузку на центральный процессор. Fibre Channel подразумевает самые высокие затраты на инфраструктуру, однако в то же время предоставляет максимальный функционал и скорость передачи данных [2].
227
Таблица 1
Сравнение характеристик систем хранения данных_
Параметры DAS NAS SAN
Передача данных IDE/SCSI NFS Fibre Channel
Вместимость (в байтах) 109 109 - 1012 > 1012
Сложность развёртывания Простая Умеренная Сложная
Масштабируемость Низкая Высокая Неограниченная
При высокой стоимости и сложности развёртывания, SAN-системы предоставляют неограниченные возможности по вместимости и масштабируемости за счёт отсутствия связи памяти с системой.
Такие системы, наравне с системами NAS, являются наиболее распространёнными в тех случаях, когда необходимо обеспечить бесперебойный доступ к информации, с возможностью её восстановления в случае возникновения инцидентов, а также с перспективами дальнейшего масштабирования.
Отличия систем NAS и SAN приведены в табл. 2.
Таблица 2
Основные отличия систем хранения данных NAS и SAN
Параметры NAS SAN
Предоставление ресурсов Файлы Файлы и блоки данных
Принцип работы Локальная сеть или её сегменты Собственная сеть
Доступ к диску Сетевой Низкоуровневый
В зависимости от ко-
Нагрузка на сеть личества пользователей и инфраструктуры сети Низкая
Системы SAN позволяют организовать доступ не только к файлам, но и к блокам данных, что необходимо при работе с базами данных и почтовыми базами. Для организации систем NAS нет необходимости в использовании отдельной сети. Все ресурсы могут располагаться в общей локальной сети или её сегментах, что значительно удешевляет и упрощает развёртывание системы хранения информации. Однако системы SAN предоставляют низкоуровневый доступ к хранилищу, что значительно сказывается на производительности и быстродействии системы. При использовании NAS систем вырастает нагрузка на локальную сеть. При большом количестве подключенных узлов к хранилищу потребуется наличие соот-
ветствующей сетевой инфраструктуры, которая сможет обеспечить получение доступа к данным с минимальными задержками. В случае, когда производительность сетевой инфраструктуры не соответствует подключенному к хранилищу количеству компьютеров, скорость отклика в такой системе значительно снижается. В случаях, когда сетевая инфраструктура развита достаточно, скорость доступа к информации всё равно несколько ниже, нежели при прямом доступе.
Поэтому за счёт возможности предоставления доступа к информации на низком уровне, производительность систем SAN выше, поэтому они являются наиболее предпочтительными. Стоит отметить, что существуют приложения, которые работают только с локальными дисками, и не поддерживают сетевые хранилища NAS, например, Microsoft Exchange. В этом случае применение NAS-систем исключается.
В системах SAN трудно организовать общий доступ к дискам для двух и более компьютеров, в то время как системы NAS лишены этого недостатка - одновременно работать с дисками хранилища могут тысячи пользователей.
Таким образом, организация хранения данных является важным вопросом в любой организации. Не только утрата информации, но и отсутствие к ней доступа, что равносильно её отсутствию, может повлечь за собой колоссальные убытки. При выборе того или иного типа системы хранения данных необходимо руководствоваться предъявляемыми к системе требованиями, перспективами масштабируемости и ограниченностью ресурсами.
Наиболее простым и наименее затратным является организация хранилища DAS. Такое хранилище не требует наличия сети, как системы NAS, и необходимости использования специализированных адаптеров как в системах SAN. Однако, такие системы проблематично масштабировать, а также организовать доступ к данным большому количеству пользователей.
В этом случае следует использовать системы NAS, функционирующие в локальной сети и предоставляющие доступ к данным большому количеству пользователей одновременно. Такие системы во многих случаях являются компромиссом между DAS и SAN, но имеют и свои недостатки. Основные - ограниченность в масштабировании и невозможность использования при работе с базами данных и почтовыми базами, где необходима блочная передача информации.
В таком случае находит своё применение наиболее дорогостоящая реализация системы хранения данных - SAN. Такая реализация требует построения специальной инфраструктуры, без которой функционирование системы невозможно, что влечёт за собой высокие затраты, но предоставляет возможности, которые отсутствуют в других типах систем хранения информации: низкоуровневый доступ к дискам и применение протокола
Fibre Channel обеспечивает недоступную другим типам производительность. Блочная передача данных позволяет работать с нефайловыми методами хранения, в том числе с базами данных и почтовыми базами.
Список литературы
1. Системы хранения данных // Группа компаний Навигатор - системный интегратор [Электронный ресурс] URL: https://www.nav-it.ru/services/system-integration/sistemy-khraneniya-dannykh/ (дата обращения: 01.02.19).
2. Основные системы хранения данных и их особенности // Anti-Malware.ru - информационная безопасность для профессионалов [Электронный ресурс] URL: https://www.anti-malware.ru/data storage technologies review (дата обращения: 01.02.19).
Бопп Виктория Андреевна, магистрант, miss. [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Савин Илья Вадимович, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
TYPES OF DATA STORAGE SYSTEMS V.A. Bopp, I.V. Savin
The types of storage systems are considered, as well as storage devices such as DAS, NAS, SAN. A comparison is made, their merits and demerits are revealed.
Key words: data storage, data storage systems, DAS, NAS, SAN.
Bopp Victoria Andreevna, master, miss. hlackhery@,yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Savin Ilya Vadimovich, master, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
