Direct attached storage, das

Что это DAS WD My Book Duo?

WD My Book Duo является представителем умирающего вида. В эпоху облаков практически никто не хранит данные локально, а потоковые сервисы фильмов и музыки эффективно сводят к минимуму пространство для цифровых развлечений, которое, в противном случае нам пришлось бы тратить на нашем жёстком диск.

Однако, не все хотят переносить свои файлы на серверы технологических корпораций, а также из-за небольшой ёмкости твердотельных накопителей современных компьютеров, многие люди хотят расширить свои возможности хранения с помощью внешнего накопителя. Давайте не будем забывать и о тех, чья работа требует манипулирования огромными объёмами данных.

Здесь решение DAS (непосредственно подключённое хранилище) означает, другими словами, внешний жёсткий диск.

Базовая зона

Зона ACS определяет набор услуг, которые предоставляет облако пользователю. Зоны бывают двух типов — Базовая (Basic) и Продвинутая (Advanced), что позволяет организовывать различные облака, предоставляющие либо основные услуги, либо более широкий спектр возможностей, включая VPN, эластичную балансировку, NAT, VPC. Базовая зона предоставляет следующие функции:

  1. управление IP-адресами и служба DHCP;
  2. служба DNS (резолвер и зона);
  3. управление паролями и ключами, устанавливаемыми в виртуальные машины;
  4. маршрутизатор (опционально);
  5. группы безопасности.

Также, возможно сконфигурировать другие сетевые предложения, с помощью которых можно создавать базовые зоны, обладающие другими свойствами, например, с внешним DHCP-сервером.

Direct Attached Storage (DAS)

Технология DAS подразумевает прямое (непосредственное) подключение накопителей к серверу или к ПК. При этом накопители (жесткие диски, ленточные накопители) могут быть как внутренними, так и внешними. Простейший случай DAS-системы — это один диск внутри сервера или ПК. Кроме того, к DAS-системе можно отнести и организацию внутреннего RAID-массива дисков с использованием RAID-контроллера.

Стоит отметить, что, несмотря на формальную возможность использования термина DAS-системы по отношению к одиночному диску или к внутреннему массиву дисков, под DAS-системой принято понимать внешнюю стойку или корзину с дисками, которую можно рассматривать как автономную СХД (рис. 1). Кроме независимого питания, такие автономные DAS-системы имеют специализированный контроллер (процессор) для управления массивом накопителей. К примеру, в качестве такого контроллера может выступать RAID-контроллер с возможностью организации RAID-массивов различных уровней.

Рис. 1. Пример DAS-системы хранения данных

Следует отметить, что автономные DAS-системы могут иметь несколько внешних каналов ввода-вывода, что обеспечивает возможность подключения к DAS-системе нескольких компьютеров одновременно.

В качестве интерфейсов для подключения накопителей (внутренних или внешних) в технологии DAS могут выступать интерфейсы SCSI (Small Computer Systems Interface), SATA, PATA и Fibre Channel. Если интерфейсы SCSI, SATA и PATA используются преимущественно для подключения внутренних накопителей, то интерфейс Fibre Channel применяется исключительно для подключения внешних накопителей и автономных СХД. Преимущество интерфейса Fibre Channel заключается в данном случае в том, что он не имеет жесткого ограничения по длине и может использоваться в том случае, когда сервер или ПК, подключаемый к DAS-системе, находится на значительном расстоянии от нее. Интерфейсы SCSI и SATA также могут использоваться для подключения внешних СХД (в этом случае интерфейс SATA называют eSATA), однако данные интерфейсы имеют строгое ограничение по максимальной длине кабеля, соединяющего DAS-систему и подключаемый сервер.

К основным преимуществам DAS-систем можно отнести их низкую стоимость (в сравнении с другими решениями СХД), простоту развертывания и администрирования, а также высокую скорость обмена данными между системой хранения и сервером. Собственно, именно благодаря этому они завоевали большую популярность в сегменте малых офисов и небольших корпоративных сетей. В то же время DAS-системы имеют и свои недостатки, к которым можно отнести слабую управляемость и неоптимальную утилизацию ресурсов, поскольку каждая DAS-система требует подключения выделенного сервера.

В настоящее время DAS-системы занимают лидирующее положение, однако доля продаж этих систем постоянно уменьшается. На смену DAS-системам постепенно приходят либо универсальные решения с возможностью плавной миграции с NAS-системам, либо системы, предусматривающие возможность их использования как в качестве DAS-, так и NAS- и даже SAN-систем.

Системы DAS следует использовать при необходимости увеличения дискового пространства одного сервера и вынесения его за корпус. Также DAS-системы можно рекомендовать к применению для рабочих станций, обрабатывающих большие объемы информации (например, для станций нелинейного видеомонтажа).

Что такое SAS (Serial Attached SCSI), FC (Fibre Channel) и iSCSI (Internet Small Computer System Interface)?

Традиционно устройства SCSI, такие как внутренний жесткий диск, подключаются к общей параллельной шине SCSI. Это означает, что все подключенные устройства будут использовать одну и ту же шину для отправки / получения данных. Но совместные параллельные соединения не очень хороши для высокой точности и создают проблемы при высокоскоростных передачах. Однако последовательное соединение между устройством и сервером может увеличить общую пропускную способность передачи данных. SAS между устройствами хранения и серверами использует выделенный 300 МБ / сек на диск. Подумайте о шине SCSI, которая имеет одинаковую скорость для всех подключенных устройств.

SAS использует одни и те же команды SCSI для отправки и приема данных с устройства. Также, пожалуйста, не думайте, что SCSI используется только для внутреннего хранилища. Он также используется для подключения внешнего устройства хранения к серверу.

Если производительность передачи данных и надежность являются выбором, то использование SAS — лучшее решение. С точки зрения надежности и частоты ошибок диски SAS намного лучше по сравнению со старыми дисками SATA. SAS был разработан с учетом производительности, благодаря которой он является полнодуплексным. Это означает, что данные могут быть отправлены и приняты одновременно с устройства, использующего SAS. Также один хост-порт SAS может подключаться к нескольким дискам SAS с использованием расширителей. SAS использует передачу данных точка-точка, используя последовательную связь между устройствами (устройствами хранения, такими как дисковые накопители и дисковые массивы) и хостами.

Первое поколение SAS обеспечило скорость 3Gb / s. Второе поколение SAS улучшило это до 6 Гбит / с. И третье поколение (которое в настоящее время используется многими организациями для экстремально высокой пропускной способности) улучшило это до 12 Гбит / с.

Домашнее хранилище самолепное — из того, что удалось наскрести по сусекам

У многих после очередного апгрейда компьютера остаются комплектующие, которые уже морально (но не физически) устарели, современным реалиям не соответствуют, но вполне могут послужить для сборки чего-то… Да чего, собственно, думать то? Core i7 или AMD Ryzen для дискового хранилища избыточны. Правда, если у вас отработал свое старенький i5, то почему бы и нет.

Если из валяющейся кучки комплектующих вполне можно собрать полноценный компьютер, то можно остановиться на таком варианте. Цели описывать самостоятельную сборку и настройку такого сетевого хранилища у меня сейчас нет, это тема отдельная и довольно обширная. Сейчас только в общих словах.

Итак, основные требования к такому компьютеру несколько специфические. Высокая производительность не требуется, и тем более, если планируется работа собираемого хранилища в режиме 24/7, то чем менее мощной оно будет, тем меньше платить за электричество.

Важно только, чтобы была возможность собрать диски в массив, и при этом желательно, чтобы этот RAID был не «софтовым». Если материнская плата поддерживает организацию массива – отлично, если же нет, то все же желательно пойти на некоторые расходы и обзавестись соответствующим контроллером

Останется еще озаботиться корпусом ну и, собственно, самими дисками.

Наверняка многие скажут, что для выполнения функций сетевого хранилища оптимальным выбором станет ОС Nas4Free. Кстати, можно будет обойтись и софтовым RAID. Во многих случаях этого действительно будет достаточно. Как вариант – что-то подобное на основе Linux.

Проблема только в том, что тем, кто всю жизнь просидел на «окошках», эта ось гораздо ближе и понятнее, и не надо осваивать незнакомую систему для того, чтобы выполнить все необходимые действия. А времени для этого может потребоваться не так уж и мало. Потому не буду так уж однозначно сбрасывать со счетов ОС Windows, особенно если сетевое хранилище должно будет выполнять еще какие-то мелкие сопутствующие задачи.

Из минусов самостоятельной сборки хранилища можно назвать некоторую «колхозность» получаемого результата. Впрочем, если место такого компьютера где-нибудь в шкафу, за шкафом или в какой-нибудь кладовке, то эстетические качества становятся вообще малозначимыми. Главное, чтобы работало стабильно.

Скорее всего, не будет возможности «горячей» замены дисков. Насколько принципиально вам такое ограничение? Да, для вытаскивания вышедшего из строя накопителя и установки нового придется открыть корпус, выкручивать диск, ставить новый. Но как часто это приходится делать?

Заморачиваться с такой сборкой имеет смысл только в том случае, если почти все комплектующие (диски, скорее всего, все равно покупать отдельно), у вас уже есть. Ну или что-то задешево вполне можно докупить на барахолке, например, процессор, планку памяти уже неактуального форм-фактора, естественно, убедившись в работоспособности.

Собирать такую систему с нуля, думаю, смысла большого нет. Экономии может не получиться.

Первичное хранилище

Первичное хранилище должно обеспечивать следующие важные операционные характеристики:

  1. высокую производительность для случайного доступа (IOPS);
  2. высокую пропускную способность по полосе (MB/s);
  3. высокую надежность хранения данных.

Обычно, одновременно достичь три данных свойства можно либо при использовании специализированных решений, либо при использовании гибридных (SSD+HDD) или полностью SSD хранилищ. В том случае, если хранилище проектируется с использованием программной реализации, рекомендуется использовать хранилище, которое полностью состоит из SSD накопителей с аппаратными или программными RAID 5го или 6го уровня. Также, возможно рассмотреть к применению готовые решения, например FreeNAS, NexentaStor, которые включают поддержку ZFS, что может дать дополнительные бонусы при реализации резервного копирования и включают встроенные механизмы экономии дискового пространства за счет дедупликации и сжатия данных на лету.

В том случае, если планируется использование хранилища, реализованного с помощью GNU/Linux, то рекомендуется стек хранения, который включает следующие слои:

  1. программный (Mdadm) или аппаратный RAID (LSI, Adaptec);
  2. LVM2 (поддержка масштабирования хранилища), которая позволяет реализовать принцип Pay-As-You-Go;
  3. EXT4.

Автор использует в своем облаке следующие решения для реализации первичного хранилища:

  1. Аппаратура:
    • Серверы Supermicro с HBA от LSI
    • Сетевые карты Intel x520-DA2
    • Накопители Samsung Pro 850 1TB
  2. Debian GNU/Linux 8
  3. Программный RAID5, RAID6
  4. LVM2
  5. Файловая система EXT4.

Данное решение (Mdadm/LVM2/Ext4) обеспечивает стабильную работу при использовании снимков LVM2, применяемых для выполнения резервных копий, без известных проблем стабильности. Крайне рекомендуется подключать хранилище к коммутатору сети доступа к данным посредством двух линий, объединенных в bonding-интерфейс (LACP или Master/Slave), что позволяет обеспечить не только высокую пропускную способность, но и отказоустойчивость (при использовании стеков или других технологий построения отказоустойчивых сетей рекомендуется подключение к различным устройствам).

Процессор и память

Процессор и доступная память сервера также имеют существенное влияние для увеличения производительности первичного хранилища. Сервер NFS может активно утилизировать ядра CPU при высоких нагрузках как по IOPS так и по пропускной способности. При использовании нескольких программных RAID в рамках одного сервера, служба mdadm создает существенную нагрузку на CPU (особенно при использовании RAID5, RAID6). Рекомендуется использовать серверы с CPU Xeon E3 или Xeon E5, для лучшей производительности стоит рассмотреть сервер с двумя CPU Xeon E5. Предпочтение стоит отдавать моделям с высокой тактовой частотой, поскольку ни NFS ни mdadm не могут эффективно использовать многопоточность. Дополнительно стоит отметить, что в случае выполнения глобального резервного копирования томов с использованием Gzip-сжатия, часть ядер будет занята выполнением данных операций. Что же касается RAM, то чем больше RAM доступно на сервере тем больше ее будет использовано для буферного кэша и тем меньше операций чтения будет отправлено на дисковые устройства. В случае использования сервера NFS c ZFS, CPU и RAM могут влиять на производительность большим образом, чем в случае Mdadm/LVM2/Ext4 в связи с поддержкой сжатия данных и дедупликации на лету.

Настройки дисковой подсистемы

Помимо многочисленных настроек дисковой подсистемы, которые включают специфические настройки для RAID-контроллеров и логических массивов, упреждающего чтения, планировщика, но не ограничиваются ими, рекомендуем уменьшить время нахождения грязных данных в буфере оперативной памяти. Это позволит уменьшить ущерб в случае аварии хранилища.

Настройки службы NFS

Основные опции, которые конфигурируются при использовании NFS — размер блока передачи данных (rsize, wsize), синхронный или асинхронный режим сохранения данных на диски (sync, async) и количество экземпляров служб, которое зависит от количество клиентов NFS, то есть хостов виртуализации. Использование sync режима не рекомендуется в силу низкой производительности.

Сеть

В качестве сетевых карт для доступа к хранилищам рекомендуется применять современные сетевые карты, например, Intel X520-DA2. Оптимизация сетевого стека заключается в настройке поддержки jumbo frame и распределении прерываний сетевой карты между ядрами CPU.

Протокол SAS

Протокол SAS и одноименный интерфейс разработаны для замены параллельного SCSI и позволяет достичь более высокой пропускной способности, чем SCSI. Хотя SAS использует последовательный интерфейс в отличие от параллельного интерфейса, используемого традиционным SCSI, для управления SAS-устройствами по-прежнему используются команды SCSI. SAS позволяет обеспечить физическое подключение между массивом данных и несколькими серверами на небольшие расстояния.

Плюсы:

  • Приемлемая цена;
  • Легкость консолидации хранилищ – хотя СХД на базе SAS не может подключаться к такому количеству хостов (серверов), как SAN конфигурации которые используют протоколы FC или iSCSI, но при использовании протокола SAS не возникает трудностей с дополнительным оборудованием для организации общего хранилища для нескольких серверов.
  • Протокол SAS позволяет обеспечить большую пропускную способность с помощью 4 канальных соединений внутри одного интерфейса. Каждый канал обеспечивает 3 Гб/c , что позволяет достичь скорости передачи данных 12 Гб/с (в настоящий момент это наивысшая скорость передачи данных для СХД).

Минусы:

  • Ограниченность досягаемости – длинна кабеля не может превышать 8 метров. Тем самым хранилища с подключением по протоколу SAS, будут оптимальны только тогда когда серверы и массивы будут расположены в одной стойке или в одной серверной;
  • Количество подключаемых хостов (серверов) как правило, ограничено несколькими узлами.

Важно! В 2009 году ожидается появление технологии SAS со скоростью передачи данных по одному каналу – 6 Гбит/c, что позволит значительно увеличить привлекательность использования данного протокола

⇡#Внешний вид DAS CFI-B8283JDGG

Внешний вид, а также расположение интерфейсов и других жизненно важных органов DAS CFI-B8253JDGG подробно описаны на страницах соответствующего обзора этого устройства, поэтому повторяться не будем. Достаточно лишь сказать, что DAS представлен в металлическом корпусе классического башенного типа с дверцей на лицевой панели, за которой скрывается дисковый отсек, и интерфейсной панелью на задней стенке, где расположены порты для подключения накопителя к клиентскому устройству: USB 3.0 тип B и eSATA.

Внешний вид NAS Synology DS213j

Выбранный для подключения нашего DAS сетевой накопитель отличается куда более скромными габаритами и имеет достаточно простой пластиковый корпус без салазок для жёстких дисков. Корпус NAS Synology DS213j полностью заимствован у модели Synology DS212j, которую мы тестировали три года назад. Эти сетевые накопители немного различаются аппаратной базой, но имеют абсолютно одинаковый набор интерфейсов. Для подключения внешних носителей данных у Synology DS213j предусмотрены только два порта USB 2.0. Владельцу этого устройства выбирать не придётся, так что подключать внешнее хранилище данных мы будем к тому, что имеем в наличии. Оба доступных для CFI-B8253JDGG интерфейса обладают большими скоростями — скорее всего, скоростные показатели нашей связки будут ограничены именно возможностями расширения NAS. Тем не менее NAS Synology для тестов мы выбрали не просто так: эти сетевые накопители — одни из немногих, которые поддерживают кассетный режим (JBOD CLEAN), в том числе и через USB, даже в отсутствие eSATA. Соответственно, NAS Synology могут предоставлять пользователю доступ одновременно к нескольким незаивисимым дискам, к тому же пользователь может при необходимости менять диски без остановки системы — что называется, «на горячую».

Работа с подключённым DAS в DSM

После подключения DAS к NAS в правом верхнем углу рабочего стола фирменной операционной системы Disk Station Manager появляется дополнительный значок — если на него нажать, можно посмотреть информацию о подключённом устройстве. Ну а с помощью файлового менеджера с дисковым пространством DAS можно работать точно так же, как и с дисками самого NAS. При этом пользователи сетевых клиентских устройств даже не будут знать, находится ли та или иная папка на DAS или на NAS. Все они будут отображаться единым списком.

Выбор RAID-массива для DAS CFI-B8283JDGG

Единственное, что потребуется сделать до подключения, — это инициировать дисковый массив CFI-B8253JDGG. Для этого DAS придётся временно подключить к ПК, предварительно выбрав на нём по соответствующей таблице с помощью многорычажного переключателя тот или иной тип RAID-массива. Сам процесс инициализации описан в руководстве по эксплуатации DAS и ничем не отличается от инициализации вновь подключаемого к компьютеру жёсткого диска. 

Переходим к тестированию скоростных показателей.

See also

As an additional resource, you can download the Windows Server 2012 R2: Private Cloud Storage and Virtualization poster from the Microsoft Download Center. This is a free resource, and it provides a visual reference for understanding key private cloud storage and virtualization technologies in Windows Server 2012 R2. Specific focus is given to understanding storage architecture, virtual hard disks, Cluster Shared Volumes, Scale-Out File Server, Storage Spaces, Data Deduplication, Hyper-V, Failover Clustering, and virtual hard disk sharing.

A series of mini-posters are also available. These include:

  • Virtual Hard Disk and Cluster Shared Volumes Mini Poster

  • Virtual Hard Disk Sharing Mini Poster

  • Understanding Storage Architecture Mini Poster

  • Storage Spaces and Deduplication Mini Poster

  • Virtual Hard Disk and Cluster Shared Volumes Mini Poster

  • Scale-Out and SMB Mini Poster

  • Hyper-V and Failover Clustering Mini Poster

Additional information about Hyper-V storage technologies can also be found in the Windows Server 2012 poster. To download the poster, see the Windows Server 2012 Hyper-V Component Architecture Poster in the Microsoft Download Center.

WD My Cloud Pro PR4100

Дисковое хранилище данных My Cloud PR4100, согласно отзывам покупателей, работает довольно быстро. Модель имеет ЖК-дисплей, отображающий состояние системы, и встроенные навигационные кнопки, которые позволяют переключаться между различными частями системной информации. Веб-интерфейс простой и доступный. Система не имеет привычного оконного режима работы. Он заменен полностью на графический интерфейс, который управляется при помощи кнопок на панели и через меню синхронизации с ПК.

Поддерживается приличный выбор настроек, в том числе медиасерверы, служба наблюдения. Модель имеет высокую производительность и при необходимости может обновляться путем замены комплектующих устройств. При необходимости для обработки большого массива данных можно увеличить объем оперативной памяти до 16 ГБ. Пользователи отмечают, что модель имеет один существенный недостаток. Он связан с тем, что устройство не способно проигрывать локальное потоковое видео. Для этого потребуется подключать дополнительный гаджет или ПК, имеющий аудио- и видеокодеки для воспроизведения.

Основные характеристики:

  1. Процессор — Intel Pentium N3710 1,6 ГГц, 2,56 ГГц, четырехъядерный.
  2. Оперативная память — 4 ГБ.
  3. Отсеки для дисков — 4.
  4. Режимы RAID — JBOD, RAID0, RAID1, RAID5, RAID10.
  5. Разъемы Gigabit Ethernet — 2.
  6. Разъемы для передачи данных (сзади) — 2 x USB 3.
  7. Разъемы для передачи данных (спереди) — USB 3.

Протокол iSCSI

Протокол iSCSI (инкапсуляция SCSI пакетов в протокол IP) позволяет пользователям создать сети хранения данных на базе протокола IP с использованием Ethernet-инфраструктуры и портов RJ45. Таким образом, протокол iSCSI дает возможность обойти те ограничения, которыми характеризуются хранилища данных с непосредственным подключением, включая невозможность совместного использования ресурсов через серверы и невозможность расширения емкости без отключения приложений.  Скорость передачи на данный момент ограничена 1 Гб/c (Gigabit Ethernet), но данная скорость является достаточной для большинства бизнес-приложений масштаба средних предприятий и это подтверждают многочисленные тесты.  Интересно то, что важна не столько скорость передачи данных на одном канале, сколько алгоритмы работы RAID контроллеров и возможность агрегации массивов в единый пул, как в случае с DELL EqualLogic, когда используются по три 1Гб порта на каждом массиве, и идет балансировка нагрузки среди массивов одной группы.

Важно отметить, что сети SAN на базе протокола iSCSI обеспечивают те же преимущества, что и сети SAN с использованием протокола Fibre Channel, но при этом упрощаются процедуры развертывания и управления сетью, и значительно снижаются стоимостные затраты на данную СХД. Плюсы:

Плюсы:

  • Высокая доступность;
  • Масштабируемость;
  • Простота администрирования, так как используется технология Ethernet;
  • Более низкая цена организации SAN на протоколе iSCSI, чем на FC.
  • Простота интеграции в среды виртуализации

Минусы:

Есть определенные ограничения по использованию СХД с протоколом iSCSI с некоторыми OLAP и OLTP приложениями, с системами Real Time и при работе с большим числом видеопотоков в HD формате
Высокоуровневые СХД на базе iSCSI, также как и CХД c FC-протоколом, требуют использования быстрых, дорогостоящих Ethernet-коммутаторов
Рекомендуется использование либо выделенных Ethernet коммутаторов, либо организация VLAN для разделения потоков данных

Дизайн сети является не менее важной частью проекта, чем при разработке FC-сетей.. Важно! В скором времени производители обещают выпустить в серийное производство SAN на базе протокола iSCSI с поддержкой скоростей передачи данных до 10 Гб/c

Также готовится финальная версия протокола DCE (Data Center Ethernet), массовое появление устройств, поддерживающих протокол DCE, ожидается к 2011 году

Важно! В скором времени производители обещают выпустить в серийное производство SAN на базе протокола iSCSI с поддержкой скоростей передачи данных до 10 Гб/c. Также готовится финальная версия протокола DCE (Data Center Ethernet), массовое появление устройств, поддерживающих протокол DCE, ожидается к 2011 году

C точки зрения используемых интерфейсов, протокол iSCSI задействует интерфейсы Ethernet 1Гбит/C, а ими могут быть как медные, так оптоволоконные интерфейсы при работе на больших расстояниях.

⇡#Выводы

Круг потенциальных покупателей DAS CFI-B8283JDGG, как это ни странно, очень широк. К ним относятся профессиональные дизайнеры и видеомонтажёры, которые работают с огромными массивами данных, домашние пользователи, которые хранят дома тысячи фильмов, или даже те, кому просто не хватает объёма имеющегося в пользовании сетевого накопителя. Если у вашего NAS есть порт eSATA, то DAS CFI-B8283JDGG может стать неплохим вариантом для увеличения объёма сетевого хранилища (конечно, при наличии у NAS соответствующего порта). Ну а возможность использования DAS от CFI Group в режиме CLEAN позволяет говорить о так называемом кассетном хранении данных, при котором всегда можно заменить диск в салазках любым другим, не заботясь о перестроении RAID-массива, которого попросту нет.

К достоинствам восьмидисковой модели нужно отнести очень высокую скорость работы как по eSATA, так и по USB 3.0, простоту использования, а также ряд дополнительных возможностей, открывающихся благодаря использованию фирменного ПО. Единственную утилиту стоит немного доработать, но к существенным недостаткам это отнести нельзя. Что же касается стоимости устройства, то на первый взгляд она достаточно высока — около 14-15 тысяч рублей. Но если разобраться, то за эти деньги хранилище такого объёма найти будет непросто, ведь речь идёт об аппаратном RAID-контроллере на восемь дисков.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий