Nas ssd что это
В прошлом году, переходя на новый NAS Synology DiskStation DS918+, я обнаружил в нем два порта M.2 для подключения SSD с интерфейсом NVMe. По задумке Synology, SSD надо использовать для кэширования данных на обычных HDD, что увеличит скорость работы массива.
До этого я к разного рода кэшированиям относился крайне сдержанно. Когда SSD были еще очень дорого, многие производители традиционных накопителей выпускали модели с кэшем на 4-8 Гбайт, который-де должен был компенсировать нехватку производительности. Работало ли это? Скорее да, чем нет. На свежей копии операционной системы определенный эффект наблюдался. Но потом мелких файлов становилось очень много, софт жесткого диска пихал в кэш все подряд, и максимум через месяц разница с неокэшившимся хардом пропадала.
Но свободный SSD на 240 Гбайт у меня был, а не попробовать новое было бы странно. Не так уж часто в NAS проникают инновации. Воткнул, подключил к массиву дисков и… обомлел.
Дело в том, что у меня на NAS традиционно стоит виртуальная машина, а на ней Windows 10, софт для бэкапа (локального и облачного), торрентокачалка (да-да), TeamViewer и еще немного по мелочи. Все перечисленное работало абсолютно стабильно, но крайне неспешно. То есть запуск приложения – это был ПРОЦЕСС. Новая вкладка браузера требовала уважительного ожидания. Относился к этому, как к должному. Все же виртуалка, что с нее взять.
Но после установки кэширующего SSD все резко изменилось. Не скажу, что реакция на мои действия стала такой же быстрой, как на основном компьютере с его весьма скоростным SSD. Но это было сравнимо с управлением через тот же TeamViewer по хорошему интернет-каналу. То есть легкая задержка все же присутствует, но абсолютно в пределах разумного. Не бесит.
Я опасался, что эффект тоже будет кратковременным, и через несколько дней все начнет тормозить, как встарь. Но вот уже прошло больше года, а хуже не становится. Наоборот, после того, как система поработает недельку без перезагрузки, время отклика сокращается. Операционка рапортует, что в среднем за месяц частота попадания в кэш составляет 87%. Неплохо. Совсем неплохо. А ведь есть еще один бонус: снижение расхода ресурса основных, традиционных накопителей HDD. Теперь мне даже трудно представить, что когда-то куплю NAS без поддержки кэширования данных.
Но после появления этой во всех смыслах замечательной опции в Synology столкнулись с интересной проблемой. Лично я поставил в NAS недешевый SSD Kingston KC1000, и через год с лишним круглосуточной работы он чувствует себя хорошо. Но менее удачная модель могла бы и квакнуться. Особенно если объем записи отличался бы от условного домашнего.
Именно такие случаи и стали происходить. Производитель накопителя кивает на Synology – мол, их железка нашего маленького слишком яростно эксплуатировала, с них и спрашивайте. В Synology возражают, что для режима 24х7 и постоянной нагрузки нужны правильные SSD, а с неправильными случается разное. Это не очень правильные разговоры. Вредные. И в Synology решили вопрос радикально, выпустив собственные SSD. Которые точно могут работать в NAS без ненужных последствий.
Обязательно посмотрите видеоверсию материала
Три семейства
NASы бывают очень разные, и для покрытия всех возможных сфер применения выпущено три семейства.
Первое — SNV3500. Форм-фактор M.2 22110, интерфейс NVMe PCIe 3.0 x4. Максимальная скорость чтения составляет 3.1 Гбайт/с, записи 550 Мбайт/с. Если мерить в айопсах, то получим на произвольном чтении (4KB, QD256) 205 000 IOPS, на записи (тоже 4KB, QD256) 40 000 IOPS.
В семействе (пока) одна модель объемом 400 Гбайт, но на нее можно записать до 500 Тбайт данных. То есть весь SSD целиком можно переписать 1250 раз. На практике такие гигантские объемы, конечно, для кэширования не используются. По моим наблюдениям, даже на 240 гигабайтах массив объемом 24 Тбайт отъедает за месяц где-то половину пространства. А среднее время наработки на отказ у SNV3500 1.8 миллионов часов. Это двести с гаком лет. Есть мнение, все существующие сейчас накопители морально устареют раньше.
Важная особенность этого SSD – собственный запас энергии, позволяющий записать данные из кэша, если – по какой-то причине – питание поступать перестало. SNV3500 предназначены для стоечных NAS Synology, которые дома и в небольших офисах встречаются крайне редко.
А для более привычных нам NAS есть вторая линейка SNV3400. По характеристикам они практически идентичны, за исключением габаритов (этот несколько короче, соответствует форм-фактору M.2 2280) и отсутствия запаса энергии. Скорость та же, время наработки на отказ то же. Такие SSD заточены NAS среднего калибра, вроде моего DS918+.
Наконец, третье семейство SAT5200 выполнено в традиционном форм-факторе 2.5 дюйма и использует интерфейс SATA. Несмотря на довольно незамысловатый внешний вид, накопители весьма любопытные. И сфера применения у них обширная.
Во-первых, они могут использоваться в NAS для хранения данных. В Synology главным образом имеют в виду системы All-Flash NAS, но никто не запретит поставить SAT5200 во что-то попроще. Тем более, что максимальный объем накопителя на данный момент составляет 1.92 Гбайт. Есть еще на 480 и 960 Гбайт. Для нормального человека четыре даже не топовых накопителя дадут достаточный объем при дивной производительности и полной бесшумности. Пиковая скорость ограничивается самим интерфейсом SATA, но в NAS этот предел не ощущается совершенно.
Во-вторых, эти SSD тоже могут использоваться для кэширования данных. Жалко, конечно, тратить на кэш немногочисленные SATA-порты, но если скорость важнее объема, то можно. Для NAS, не имеющих слотов M.2, это просто единственный вариант ускорения работы.
В-третьих, их можно использовать в компьютере. Да, не самый дешевый вариант (SSD корпоративного класса бесплатными не бывают), но ресурс этой линейки очень серьезный (даже на младшую модель можно записать 1145 Тбайт), что позволяет вообще не думать о пределе жизненного цикла накопителя.
На все накопители, независимо от интерфейса, действует пятилетняя гарантия. Есть мнение, можно было давать и 10 лет, ничего с ними не будет.
В работе
Если честно, я никогда не замерял скорость работы системы с установленным SSD-кэшем. Разница была настолько очевидной, что цифры даже не очень интересовали. Но вместе с Вадимом Сержантовым, инженером технической поддержки Synology, мы запустили несколько бенчмарков в виртуальной машине на новом NAS DiskStation DS 920+ (там стоит более быстрый процессор, чем в 918+, а также появилась поддержка памяти DDR4).
Вадим Сержантов и Сергей Вильянов
Оказалось, что разница очень крепкая. При последовательном чтении скорость файловой системы увеличилась вдвое. А при произвольном доступе, на мелких файлах, обнаружилось ускорение в 16-17 раз! Я уж и забыл о временах, когда инновации приводили к такому результату. Вот, напомнили.
До установки SSD-кэша SSD-кэш работает
Итого
Если у вас простая модель NAS Synology, которую вы используете только для хранения данных и раздачи медиаконтента на телевизоры, переживать по поводу отсутствия слота для SSD не стоит. С ним или без него, ничего в пользовательских впечатлениях не изменится.
Но если вы владелец серьезного хранилища с процессором на архитектуре x86, а виртуальная машина для вас – не просто прикольное словосочетание, установка кэширующего SSD, мягко говоря, не повредит. Выпустив свои твердотельные накопители, Synology не перекрыла кислород остальным производителям. По каждой модели NAS есть список совместимых моделей, так что выбор есть (к слову, мой «кингстон» в перечне отсутствует).
Все, похоже, идет к тому, что и в хранилищах SSD вытеснят HDD. Но пока такой апгрейд все же кусается. Особенно с учетом объемов данных, которые мы привыкли хранить на NAS.
Кэширующий SSD позволит дождаться правильной цены на старших братьев. С неплохим комфортом.
Решил выкладывать нечто типа первого взгляда на проходящие через мои руки SSD. Это не замена обзоров и даже не совсем дополнение – просто кратко по аппаратной конфигурации и особенностям (когда есть). Во-первых, потому, что некоторых только это и интересует, во-вторых – чтоб потом проще было вспомнить: что и когда как менялось (точнее, было замечено). До выхода обзора иногда по разным причинам много времени проходит, а это можно и сразу. Ну и что-то выходящее из формата иногда можно… если будет нужно.
Как известно, свято место пусто не бывает – так что раз уж Seagate выпустил свои SSD для NAS в прошлом году, так сразу же аналогичный продукт появился в ассортименте Western Digital. Аналогичный, правда, по назначению – но на деле совсем другой. Seagate IronWolf 110 по сути является перелицованным серверным Nytro 1351 со всеми особенностями такового. В частности, собственный контроллер на базе наработок SandForce – с умением сжимать данные, но без поддержки SLC-кэширования, что сильно ограничивает пиковые скорости, зато полезно при использовании по-назначению. Очень высокий разрешенный объем записи – но по соответствующей цене. При этом исполнение только в виде 2,5” 7 мм иногда мешает. Часть производителей NAS добавила к своим продуктам поддержку SSD для кэширования или тиринга, но физически это выглядит как 1-2 слота M.2. «Классический» же накопитель установить тоже можно – но только в стандартные отсеки, которых и так вечно не хватает: двухдисковый NAS стоит относительно дешево, четырехдисковый – в два раза дороже, а дальше ценообразование вовсе не линейное. Линейка от 240 ГБ до 3,84 ТБ тоже выглядит чуть странновато – младшая модификация, например, непонятно зачем нужна. Тем более, что она и медленнее прочих.
WD Red SA500 на первый взгляд таких проблем не имеет. Емкость от 500 ГБ до 4 ТБ – причем до 2 ТБ включительно есть модификации и в виде односторонних карт М.2 2280, т.е. совместимость идеальная и все нужные модификации есть. Ниже TBW – но и цены намного ниже, чем у IronWolf 110. Правда достигнуто это очень просто – Red SA500 является братом-близнецом обычного бытового Blue 3D. В частности, оба используют один и тот же (уже достаточно старый) контроллер Marvell 88SS1074 с DRAM-буфером. И память – все та же собственная 64-слойная 3D NAND TLC BiCS3 изначально. Сейчас постепенно идет переход на 96-слойную память 3D NAND TLC BiCS4 SanDisk – но тоже в обоих семействах одновременно.
Причем производительность у Red может быть и более низкой – во всей линейке используются кристаллы по 512 Гбит. У Blue 3D таковые только в емких моделях – в младших для увеличения скорости применены кристаллы по 256 Гбит. Результаты наглядно виден на графике – Red SA500 500 ГБ по скорости непрерывной последовательной записи лишь немногим быстрее, чем Blue 3D 250 ГБ – и заметно медленнее, чем «блюшка» на те же 500 ГБ. Зато без серьезных провалов – что для файлохранилища очень актуально. Ну а чтение всегда будет быстрым – так что с кэшированием таких операций проблем нет.
Прочих – тоже. В общем-то причины экспансии SSD в NAS давно известны – «подстегнуть» те операции, с которыми жесткие диски справляются плохо. Но основной объем данных все равно остается на них – поскольку каждый гигабайт стоит в 3-4 раза дешевле. А какие-то файлы можно закэшировать – и работать с ними быстро. Особенно в многопользовательском окружении и/или при наличии быстрой сети, а не набившего оскомину гигабитного Ethernet. Только… с этим справляются и любые SSD, а не только какие-то специализированные модели для NAS. Собственно, до появления вторых «любые» и использовались.
Есть ли смысл от этой практики отказываться сейчас? Есть. Но не для скорости – естественно, что в этом плане Red SA500 ничем не лучше Blue 3D. Зато прошивка оптимизирована под работу 24/7, Uber – 1 неустранимая ошибка на 10^17 бит против 10^16 у Blue 3D (ровно на порядок) и время наработки на отказ (MTBF) 2 миллиона часов против 1,75. Последние два параметра для одиночного накопителя не так уж и интересны, но вот более мягкие ограничения гарантии по полному объему записи (TBW) можно будет и заметить на практике (если не повезет).
Емкость | WD Blue 3D | WD Red SA500 |
500 ГБ | 200 ТБ | 350 ТБ |
1 ТБ | 400 ТБ | 600 ТБ |
2 ТБ | 500 ТБ | 1300 ТБ |
4 ТБ | 600 ТБ | 2500 ТБ |
Все наглядно – записывать можно в 2-4 раза больше и это все равно останется гарантийным случаем в течение все тех же пяти лет. За это, разумеется, придется доплатить – но если планируется большой объем записи (не обязательно в NAS – возможно и в обычном ПК или, тем более, небольшом сервере предприятия), то Red SA500 может оказаться более привлекательной покупкой, чем Blue 3D. Без таких потребностей лучше сэкономить – работать будет не медленнее и вообще не хуже.
TL;DR: Вводная статья с описанием разных вариантов хранения данных. Будут рассмотрены принципы, описаны преимущества и недостатки, а также предпочтительные варианты использования.
Гиперконвергентные системы
Подавляющее большинство систем хранения данных используется для организации дисков виртуальных машин, при использовании SAN неизбежно происходит удорожание инфраструктуры. Но если объединить дисковые системы серверов с помощью SDS, а процессорные ресурсы и оперативную память с помощью гипервизоров отдавать виртуальным машинам, использующим дисковые ресурсы этой SDS — получится неплохо сэкономить. Такой подход с тесной интеграцией хранилища совместно с другими ресурсами называется гиперконвергентностью. Ключевой особенностью тут является способность почти бесконечного роста при нехватке ресурсов, поскольку если не хватает ресурсов, достаточно добавить еще один сервер с дисками к общей системе, чтобы нарастить ее. На практике обычно есть ограничения, но в целом наращивать получается гораздо проще, чем чистую SAN. Недостатком является обычно достаточно высокая стоимость подобных решений, но в целом совокупная стоимость владения обычно снижается.
Блин, а можно еще дешевле?
Можно. Из ограниченных NAS я бы порекомендовал мой любимый WD My Cloud на 2 или 3 террабайта (обзор на Гиктаймс). Ну или что-то подобное от Seagate.
Стоят они порядка 9 и 12 тысяч вместе с диском (да, диск там всего один, что резко повышает риск потери данных). Что они могут – быстро передавать и писать данные по сети (около 50-60 Mb/sec). Содержат красивый интерфейс (не поленитесь, сходите по ссылке обзора выше, он правда красивый). Имеют возможность разделить доступ к данным (сына, вот тебе 1 гиг под твои образы игрушек и все). Позволяют зайти в данные по сети извне. Есть мобильные приложения (к примеру, чтобы листать фотографии с планшета или смотреть сериал с телефона на кухне). Недавно добавили поддержку медиасервера Plex.
Еще плюс в том, что, покопавшись в ядре можно поставить торрентокачалку. К примеру, одному моему знакомому мы ставили такую штуку на дачу, чтобы он мог по ночам потихоньку выкачивать фильмы, потому как днем канал был основательно забит. Т.е. это такой относительно быстрый сетевой винт, обладающий зачатками функциональности взрослых NAS. Если вам не надо большего – отличный вариант. Если не надо и этого, обратите внимание на роутер. Если роутер этого не умеет, поверьте, его пора менять. И дело тут будет не в функциях NAS.
Я часто делаю апгрейд под влиянием собственных же публикаций.
То есть берешь некий продукт просто из любопытства, изучаешь, и в процессе подготовки материала вдруг понимаешь – ого, а штука-то нужная! Ну и покупаешь.
Некоторое время назад мы с Вадимом Сержантовым из Synology беседовали о выборе NAS. До разговора я был своим аппаратом полностью доволен, и никаких апгрейдов не планировал.
Но сначала Вадим рассказал о Synology Hybrid RAID – фирменной технологии хранения данных, позволяющей отдавать пользователю максимум пространства на дисках в массиве без ущерба для сохранности данных.
А потом мы подняли тему кэширования при помощи SSD, и я вспомнил, что можно распространить этот процесс не только на чтение, но и на запись.
В процессе монтажа ролика идея улучшить NAS постепенно крепла, и в итоге все вылилось в небольшой апгрейд на 104 тысячи рублей.
Три Железных Волка
Под потолком кладовки у меня уже два года работает NAS Synology DiskStation DS918+. Это четырехдисковая модель на четырехъядерном процессоре Celeron J3455. Уже вышла обновленная модель DiskStation DS920+, но различия не настолько критичны, чтобы я решил поменять устройство целиком. Сама Synology говорит о 15%-м приросте производительности, что, конечно, неплохо. Но для тотального апгрейда я подожду модель на новых 10-нанометровых Celeron, анонсированных в начале 2021 года. Вот там, думаю, ускорение будет посерьезнее.
Внутри NAS жило три накопителя. Все Seagate IronWolf, только два по 12 Тбайт и один на 16 Тбайт. Первая пара использовалась в режиме RAID 0, то есть просто объединяла пространство без потерь места, но и без защиты. Третий, большой IronWolf был самостоятельным томом, и NAS делал на него бэкапы ценных данных с пары 12-терабайтников.
В принципе, схема вполне рабочая и надежная. И места много. Но надо было не забывать добавлять в настройки бэкапа новые папки, где есть что-то полезное. И я не раз забывал это сделать. К счастью, без последствий.
Плюс один диск у меня все равно оставался практически не используемым. То есть место вроде как есть, но занимать его особо нечем, да и для бэкапов надо оставить. Можно «приклеить» его к первому тому и сделать массив типа RAID 5 (с безопасностью для одного диска), но тогда четыре терабайта повиснут в воздухе и не будут использоваться вообще ни для чего.
12-терабайтники трудятся с конца 2017 года. По SMART нулевые, будто только с завода, да и гарантия еще до декабря 2022 года. Думаю, еще сто лет проработают. Но покупать к ним в компанию молодой экземпляр того же объема вроде как странно…
В общем, решил подойти к вопросу радикально: изъять 12-терабайтные диски, а к почти юному 16-терабайтнику (выпущен 26 марта 2019 года) купить пару новых дисков его объема. Сделать из них RAID 5 и забыть о тревогах.
У этого блестящего плана был только один недостаток. А именно цена его реализации. Несмотря на то, что объем 16 терабайт уже не максимальный (есть модели на 18 Тбайт), стоит такое пространство недешево. IronWolf Pro, как у меня, обойдется по 50 тысяч рублей за экземпляр.
Выдохнув, я стал искать варианты подешевле. И быстро нашел. У Seagate есть семейство Exos X, которое, судя по характеристикам, почти идентично IronWolf, да и гарантия такая же пятилетняя. Но вот цена существенно ниже: 16 Тбайт обойдутся в 35 тысяч вместо 50. А время на отказ вообще вдвое больше: 2.5 миллионов часов вместо 1.2 миллиона у IronWolf Pro.
Да, Exos X – это формально не специальная модель для NAS, а «диск корпоративного класса». Но если некая модель официально поддерживает режим 24х7, не имеет официальных ограничений по объему рабочих данных и использует технологию записи CMR, то, скорее всего, для NAS она подойдет. По крайней мере, Synology линейку Exos X для моего 918+ одобряет.
Для тех, кто не очень погружен в тему, уточню насчет странных букв CMR. Это Сonventional Magnetic Recording, то есть традиционная магнитная запись. Некоторое время назад появилась еще технология SMR (Shingled Magnetic Recording), так называемая черепичная запись. Она позволяет упихивать на пластину больше данных и, таким образом, сокращать количество «блинов» в накопителе. Но есть проблема, как на дешевых SSD: как только объем записываемых данных забьет кэш накопителя, скорость резко падает. Оно не очень страшно в настольном компьютере, а вот в NAS, да в RAID-массиве приводит к крайне неприятным последствиям. Тем не менее, и WD, и Toshiba почему-то используют SMR в некоторых NAS-накопителях, не предупреждая об этом в спецификациях. Мне такое веселье уж точно не нужно. И именно поэтому выбирал только среди Seagate.
Выбирал, выбирал, и в итоге все же взял IronWolf Pro. Да, жаба негодовала. Но все же, когда речь идет о массиве RAID 5, есть смысл собирать в нем совершенно одинаковые по характеристикам накопители. Если бы покупал три диска сразу, тогда бы, почти уверен, взял Exos X, ну потому что они хорошие и существенно дешевле. В моем же случае воспоминания о дивной экономии быстро сотрутся, а сомнения могли бы остаться. Лучше обойтись без них.
Переезд
Я уже много раз переносил данные внутри разных NAS и всегда делал это… неправильно. То есть создавал папку на новом массиве, копировал туда данные, потом делал новую папку общей, перенастраивал доступ к ним на всех компьютерах… Не, вариант рабочий, но уж очень корявый.
В NAS Synology (и, подозреваю, у других брендов тоже) можно просто выбрать место расположения данных в свойствах общей папки. Жмешь «ОК», и все переезжает на новый том без изменений. Внешние устройства ничего не замечают. Даже папка Time Machine переехала безупречно и тут же подхватилась всеми компьютерами Apple на новом месте. «Даже» — потому что при ручном копировании имеющиеся копии обычно превращались в тыкву и приходилось создавать все с нуля.
Операционную систему Synology хранит на каждом жестком диске в системе, поэтому, когда вы вытаскиваете старые диски, ничего страшного не происходит – система загрузится с новых, сохранив память о всех пользователях. И, разумеется, перенесенные общие папки. Не переезжают только установленные приложения, но в моем случае их не так много, и я быстро все переустановил. Файлы, сделанные приложениями на старом томе, после перестановки подхватываются.
Виртуальная машина с Windows 10 тоже переехала на новый том без приключений. Просто создал резервную копию приложением Active Backup for Business (оно бесплатно устанавливается на NAS Synology из встроенного магазина), а потом развернул образ после загрузки с нового тома.
В общем, все реально очень просто, только надо учитывать время на перенос данных. Если их немного, то уложитесь в пару часов. Если же любимая софтина для бэкапа наплодила несколько десятков образов системного диска в компьютере, придется подождать сутки и даже больше.
Последним этапом стало добавление в массив из двух новых 16-терабайтных IronWolf Pro еще одного, самого первого. Процесс добавления занял примерно 5 суток, причем это вообще не зависит от объема данных – только от емкости самого накопителя.
И вот когда все закончилось, у меня включился режим защиты данных для отказоустойчивости одного диска. Из суммарных 48 терабайт (звучит-то как!) в моем распоряжении находится 32. И если квакнется один из накопителей (ну, мало ли), с данными ничего не случится. Надо будет просто вставить еще один такой же, и еще через пять суток массив снова восстановит отказоустойчивость.
Так что можно теперь не заморачиваться с перекрестным копированием папок. И не очень задумываться о том, сколько еще места есть в запасе. Много есть. Хватит.
Твердая вишенка на торте
Для кэширования данных у меня уже давно стоит SSD Kingston SKC1000240G. Объемом, как можно заметить по названию, 240 гигабайт. Модель довольно старая, с производства давно снятая, но крайне выносливая: после двух лет круглосуточной эксплуатации в NAS никаких признаков старения не наблюдается.
Кэширование сильно ускоряло задачи, где читается много данных – например, работу виртуальной машины. И я подумал – вдруг можно получить дополнительное ускорение, добавив кэширование и на запись?
Точно такой же SSD сейчас можно найти разве что на Авито, да и то неясно – в каком состоянии. Покупать наследника бессмысленно: он отличается весьма радикально, да вдобавок его скоростные возможности чрезмерно избыточны для NAS. Как я понимаю, реальная скорость SSD в моем случае ограничена пропускной способностью SATA III, то есть 6 Гбит/с. Вкладываться в серьезный накопитель в данном случае не очень оправданно.
В итоге купил Silicon Power на 256 Гбайт (модель SP256GBP34A80M28). Тоже не самая простенькая модель, но все недорогая и, что немаловажно, выдерживающая поток записи на максимальной скорости до 10 Гбайт подряд. Но и после превышения рубежа скорость падает не до нуля, а до 500-600 Мбайт/с, что все равно вполне достаточно.
Для включения кэширования записи SSD объединяются в массив типа RAID 1, и объем его будет ограничиваться меньшим из накопителей. То есть в моем случае это 240 Гбайт. Процесс включения кэширования элементарен, справится даже умная бабушка.
Вы спросите – и как оно? Знаете, практически никак 😊 Похоже, самое главное – это все же кэширование чтения, потому что от нового режима я заметного ускорения не ощутил. Наверное, единственное, что похорошело – бэкап фотографий с мобильных устройств. В приложении DS File на смартфоне можно настроить, чтобы все фотки и видео автоматически сбрасывались на NAS. Так вот сейчас этот процесс стал невероятно стремительным. Просто не успеваю заметить процесс заливки: вжух, и все уже там.
Но в остальном, повторюсь, никакой разницы. Поэтому большого смысла городить огород из двух SSD не вижу. А вот один для кэша чтения – это обязательно.
Итого
Я проапгрейдил в своем NAS все, что можно. Ну, почти все.
Оперативная память была добавлена еще раньше, сейчас ее 12 Гбайт. Больше ставить никакого смысла нет.
Один свободный слот оставлю на аварийный случай, когда надо будет срочно сбросить какие-то данные. Но, надеюсь, это вообще не пригодится.
Есть способы сделать из SSD не кэш, а полноценный том. Пока это шаманство (хоть и не сложное), но после выхода обновления операционной системы до 7.0 станет стандартной функцией. В принципе, можно будет прикупить пару терабайтных SSD и сделать RAID 1. Задач под это пока не вижу, но как красиво, RAID на SSD!
Умный сетевой диск (NAS) остается штукой не очень бюджетной. А если все сделать по уму, то и вообще дорогой. Моя коробочка, даже с учетом морального старения платформы, стоит за 200 тысяч. Но все же свое домашнее облако с приличной производительностью и (почти) безграничным пространством – это круто. Разок попробуешь – уже не слезешь.
Хранение данных
Под хранением обычно понимают запись данных на некоторые накопители данных, с целью их (данных) дальнейшего использования. Опустим исторические варианты организации хранения, рассмотрим подробнее классификацию систем хранения по разным критериям. Я выбрал следующие критерии для классификации: по способу подключения, по типу используемых носителей, по форме хранения данных, по реализации.
По способу подключения есть следующие варианты:
- Внутреннее. Сюда относятся классическое подключение дисков в компьютерах, накопители данных устанавливаются непосредственно в том же корпусе, где и будут использоваться. Типовые шины для подключения — SATA, SAS, из устаревших — IDE, SCSI.
подключение дисков в сервере
- Внешнее. Подразумевается подключение накопителей с использованием некоторой внешней шины, например FC, SAS, IB, либо с использованием высокоскоростных сетевых карт.
дисковая полка, подключаемая по FC
По типу используемых накопителей возможно выделить:
- Дисковые. Предельно простой и вероятно наиболее распространенный вариант до сих пор, в качестве накопителей используются жесткие диски
- Ленточные. В качестве накопителей используются запоминающие устройства с носителем на магнитной ленте. Наиболее частое применение — организация резервного копирования.
- Flash. В качестве накопителей применяются твердотельные диски, они же SSD. Наиболее перспективный и быстрый способ организации хранилищ, по емкости SSD уже фактически сравнялись с жесткими дисками (местами и более емкие). Однако по стоимости хранения они все еще дороже.
- Гибридные. Совмещающие в одной системе как жесткие диски, так и SSD. Являются промежуточным вариантом, совмещающим достоинства и недостатки дисковых и flash хранилищ.
Если рассматривать форму хранения данных, то явно выделяются следующие:
- Файлы (именованные области данных). Наиболее популярный тип хранения данных — структура подразумевает хранение данных, одинаковое для пользователя и для накопителя.
- Блоки. Одинаковые по размеру области, при этом структура данных задается пользователем. Характерной особенностью является оптимизация скорости доступа за счет отсутствия слоя преобразования блоки-файлы, присутствующего в предыдущем способе.
- Объекты. Данные хранятся в плоской файловой структуре в виде объектов с метаданными.
По реализации достаточно сложно провести четкие границы, однако можно отметить:
- аппаратные, например RAID и HBA контроллеры, специализированные СХД.
RAID контроллер от компании Fujitsu
- Программные. Например реализации RAID, включая файловые системы (например, BtrFS), специализированные сетевые файловые системы (NFS) и протоколы (iSCSI), а также SDS
пример организации LVM с шифрованием и избыточностью в виртуальной машине Linux в облаке Azure
Давайте рассмотрим более детально некоторые технологии, их достоинства и недостатки.
Direct Attached Storage — это исторически первый вариант подключения носителей, применяемый до сих пор. Накопитель, с точки зрения компьютера, в котором он установлен, используется монопольно, обращение с накопителем происходит поблочно, обеспечивая максимальную скорость обмена данными с накопителем с минимальными задержками. Также это наиболее дешевый вариант организации системы хранения данных, однако не лишенный своих недостатков. К примеру если нужно организовать хранение данных предприятия на нескольких серверах, то такой способ организации не позволяет совместное использование дисков разных серверов между собой, так что система хранения данных будет не оптимальной: некоторые сервера будут испытывать недостаток дискового пространства, другие же — не будут полностью его утилизировать:
Конфигурации систем с единственным накопителем применяются чаще всего для нетребовательных нагрузок, обычно для домашнего применения. Для профессиональных целей, а также промышленного применения чаще всего используется несколько накопителей, объединенных в RAID-массив программно, либо с помощью аппаратной карты RAID для достижения отказоустойчивости и\или более высокой скорости работы, чем единичный накопитель. Также есть возможность организации кэширования наиболее часто используемых данных на более быстром, но менее емком твердотельном накопителе для достижения и большой емкости и большой скорости работы дисковой подсистемы компьютера.
Storage area network, она же сеть хранения данных, является технологией организации системы хранения данных с использованием выделенной сети, позволяя таким образом подключать диски к серверам с использованием специализированного оборудования. Так решается вопрос с утилизацией дискового пространства серверами, а также устраняются точки отказа, неизбежно присутствующие в системах хранения данных на основе DAS. Сеть хранения данных чаще всего использует технологию Fibre Channel, однако явной привязки к технологии передачи данных — нет. Накопители используются в блочном режиме, для общения с накопителями используются протоколы SCSI и NVMe, инкапсулируемые в кадры FC, либо в стандартные пакеты TCP, например в случае использования SAN на основе iSCSI.
Давайте разберем более детально устройство SAN, для этого логически разделим ее на две важных части, сервера с HBA и дисковые полки, как оконечные устройства, а также коммутаторы (в больших системах — маршрутизаторы) и кабели, как средства построения сети. HBA — специализированный контроллер, размещаемый в сервере, подключаемом к SAN. Через этот контроллер сервер будет «видеть» диски, размещаемые в дисковых полках. Сервера и дисковые полки не обязательно должны размещаться рядом, хотя для достижения высокой производительности и малых задержек это рекомендуется. Сервера и полки подключаются к коммутатору, который организует общую среду передачи данных. Коммутаторы могут также соединяться с собой с помощью межкоммутаторных соединений, совокупность всех коммутаторов и их соединений называется фабрикой. Есть разные варианты реализации фабрики, я не буду тут останавливаться подробно. Для отказоустойчивости рекомендуется подключать минимум две фабрики к каждому HBA в сервере (иногда ставят несколько HBA) и к каждой дисковой полке, чтобы коммутаторы не стали точкой отказа SAN.
Недостатками такой системы являются большая стоимость и сложность, поскольку для обеспечения отказоустойчивости требуется обеспечить несколько путей доступа (multipath) серверов к дисковым полкам, а значит, как минимум, задублировать фабрики. Также в силу физических ограничений (скорость света в общем и емкость передачи данных в информационной матрице коммутаторов в частности) хоть и существует возможность неограниченного подключения устройств между собой, на практике чаще всего есть ограничения по числу соединений (в том числе и между коммутаторами), числу дисковых полок и тому подобное.
Network attached storage, или сетевое файловое хранилище, представляет дисковые ресурсы в виде файлов (или объектов) с использованием сетевых протоколов, например NFS, SMB и прочих. Принципиально базируется на DAS, но ключевым отличием является предоставление общего файлового доступа. Так как работа ведется по сети — сама система хранения может быть сколько угодно далеко от потребителей (в разумных пределах разумеется), но это же является и недостатком в случае организации на предприятиях или в датацентрах, поскольку для работы утилизируется полоса пропускания основной сети — что, однако, может быть нивелировано с использованием выделенных сетевых карт для доступа к NAS. Также по сравнению с SAN упрощается работа клиентов, поскольку сервер NAS берет на себя все вопросы по общему доступу и т.п.
А можно и рыбку съесть и удовольствие получить?
Можно. Вы вполне в состоянии купить недорогое железо и поставить на него операционку от грандов. К примеру существует отличный клон ОС от Synology с говорящим названием Xpenology (я не шучу, так и называется). Его достаточно легко накатить на HP Microserver, который можно найти б/у по цене 7-9 тысяч рублей (опять же без дисков). Слотов под диски там аж 5 штук (пятый можно воткнуть вместо DVD)
Поскольку операционка будет, скажем так, нелицензионной, не будет работать часть сервисов обращающаяся к серверу Synology. К примеру, не будет работать облачная синхронизация с Dropbox или Google Drive. А штука, прямо скажем полезная.
Какой нужен NAS?
Давайте так, NAS должен быть двухдисковым, чтобы можно было настроить RAID 1, зеркалящий данные на дисках. Большее количество дома вряд ли понадобится, меньшее – есть нехилый шанс потерять все данные.
Какие есть производители NAS? Собственно, фирм, которые делают роскошные разборные NAS для чуть более требовательных ползователей, всего две. Это Synology, когда-то ведший свой блог на Хабре и Qnap. Не будем трогать отдельную тему NAS-ов от таких компаний как Lacie или Buffalo, поскольку это уже совсем для профессионалов от аудио/видео и любителей решений «все готово и красиво» (хотя беспроводная серия Fuel у них вполне ничего).
Еще недавно я советовал большинству знакомых модели Synology DS213 или более свежую DS214. Они были весьма неплохи. Но на сегодняшний день я бы назвал идеальной QNAP Turbo NAS TS-251.
Он очень быстрый с точки зрения копирования файлов по сети (около 100 MB/s в режиме чтения и копирования), у него быстрый процессор (двухядерный Intel Celeron 2.41GHz). У него огромный объем памяти (в самом дешевом варианте идет 1 гигабайт, но можно самому вставить до 8 гигов). Есть USB 3.0 разъем для быстрого резервного копирования файлов (к примеру, воткнул флешку из зеркалки и быстро слил все фотографии в архив). Еще у него есть HDMI-порт, позволяющий подключить его напрямую к телевизору и позволяющий сделать нехилый домашний кинотеатр. Заявляется поддержка перекодирования видео в любой формат на лету, но для Full HD это работает через раз, так что лучше смотреть в нативном формате.
Еще у него отличная операционная система и множество мобильных приложений, позволяющих получить доступ к данным из любо точки планеты. Т.е. к примеру, вы фотограф и приезжаете на встречу к заказчику. В процессе обсуждения вылезает какая-то особая хотелка, вы с планшета по сети заходите к себе на NAS и отыскиваете какую-нибудь древнюю, но важную фотосессию.
Стоит это счастье 320 баксов без дисков.
Скока-скока? Все правильно, 320 американских долларов, или 30 тысяч рублей, если покупать его в России. А подешевле нет? Есть, возвращаемся к DS214.
Он стоит примерно в 2 раза дешевле, зато у него более тугодумный двухядерный процессор Marvell Armada XP MV78230 с частотой 1.066GHz. И памяти всего 512 мегабайт. Т.е. в 16 раз меньше максимальной у Qnap.
На скорости доступа это сказывается не так критически
но становится существенно, когда вы пользутесь большим количеством сервисов (тот же семейный музыкальный сервер iTunes, к примеру, торентокачалка и так далее). И да, у DS214 нет HDMI выхода.
Unified storage
Универсальные системы, позволяющие совмещать в себе как функции NAS так и SAN. Чаще всего по реализации это SAN, в которой есть возможность активировать файловый доступ к дисковому пространству. Для этого устанавливаются дополнительные сетевые карты (или используются уже существующие, если SAN построена на их основе), после чего создается файловая система на некотором блочном устройстве — и уже она раздается по сети клиентам через некоторый файловый протокол, например NFS.
Software-defined storage — программно определяемое хранилище данных, основанное на DAS, при котором дисковые подсистемы нескольких серверов логически объединяются между собой в кластер, который дает своим клиентам доступ к общему дисковому пространству.
Наиболее яркими представителями являются GlusterFS и Ceph, но также подобные вещи можно сделать и традиционными средствами (например на основе LVM2, программной реализации iSCSI и NFS).
N.B. редактора: У вас есть возможность изучить технологию сетевого хранилища Ceph, чтобы использовать в своих проектах для повышения отказоустойчивости, на нашем практическим курсе по Ceph. В начале курса вы получите системные знания по базовым понятиям и терминам, а по окончании научитесь полноценно устанавливать, настраивать и управлять Ceph. Детали и полная программа курса здесь.
Пример SDS на основе GlusterFS
Из преимуществ SDS — можно построить отказоустойчивую производительную реплицируемую систему хранения данных с использованием обычного, возможно даже устаревшего оборудования. Если убрать зависимость от основной сети, то есть добавить выделенные сетевые карты для работы SDS, то получается решение с преимуществами больших SAN\NAS, но без присущих им недостатков. Я считаю, что за подобными системами — будущее, особенно с учетом того, что быстрая сетевая инфраструктура более универсальная (ее можно использовать и для других целей), а также дешевеет гораздо быстрее, чем специализированное оборудование для построения SAN. Недостатком можно назвать увеличение сложности по сравнению с обычным NAS, а также излишней перегруженностью (нужно больше оборудования) в условиях малых систем хранения данных.
Облака и эфемерные хранилища
Логическим продолжением перехода на виртуализацию является запуск сервисов в облаках. В предельном случае сервисы разбиваются на функции, запускаемые по требованию (бессерверные вычисления, serverless). Важной особенностью тут является отсутствие состояния, то есть сервисы запускаются по требованию и потенциально могут быть запущены столько экземпляров приложения, сколько требуется для текущей нагрузки. Большинство поставщиков (GCP, Azure, Amazon и прочие) облачных решений предлагают также и доступ к хранилищам, включая файловые и блочные, а также объектные. Некоторые предлагают дополнительно облачные базы, так что приложение, рассчитанное на запуск в таком облаке, легко может работать с подобными системами хранения данных. Для того, чтобы все работало, достаточно оплатить вовремя эти услуги, для небольших приложений поставщики вообще предлагают бесплатное использование ресурсов в течение некоторого срока, либо вообще навсегда.
Из недостатков: могут заблокировать аккаунт, на котором все работает, что может привести к простоям в работе. Также могут быть проблемы со связностью и\или доступностью таких сервисов по сети, поскольку такие хранилища полностью зависят от корректной и правильной работы глобальной сети.
Блин, а что так дорого то?
Если честно, то в обоих случаях вы платите даже не за железо, а за довольно удобную и продвинутую операционную систему с множеством плюшек (тех же мобильных приложений, возможности развертывания музыкальных серверов и так далее).
Если вам оно не надо, можно сделать самосборный комп и накатить FreeNAS. Хорошая операционка, множество удобных настроек и так далее.
Но есть одно но – такая система проигрывает в энергопотреблении и шумоизоляции специализированным NAS. Ну и FreeNas по сравнению с ОС от QNAP и Synology, это как Мас и Linux. Первый красив и интуитивно понятен каждому. Второй позволяет все настроить очень тонко, но вы должны понимать – что происходит под капотом.
Небольшое отступление – я никак не хочу унизить FreeNas и тем более Linux. Но вы должны понимать, что это разные весовые категории.
Заключение
Надеюсь, статья была полезной не только новичкам. Предлагаю обсудить в комментариях дополнительные возможности систем хранения данных, написать о своем опыте построения систем хранения данных.
Продолжая тему накопителей, поднятую в постах про беспроводные диски и флешки, хочу перейти к теме NAS. Штука эта довольно интересная, особенно в эпоху планшетов, ноутбуков и множества семейных устройств. Я специально остановлюсь на домашнем применении, потому что корпоративный NAS – тема отдельной большой статьи.
Зачем нужен NAS дома? Вроде бы простой вопрос и большинство на него ответит так – для хранения данных и доступа к ним всех членов семьи. Только вот это совсем не так, потому что тогда проще и вполне достаточно будет взять нормальный роутер и подключить к нему внешний диск по USB.
Зачем это все?
Хранение данных — одно из важнейших направлений развития компьютеров, возникшее после появления энергонезависимых запоминающих устройств. Системы хранения данных разных масштабов применяются повсеместно: в банках, магазинах, предприятиях. По мере роста требований к хранимым данным растет сложность хранилищ данных.
Надежно хранить данные в больших объемах, а также выдерживать отказы физических носителей — весьма интересная и сложная инженерная задача.
Зачем же тогда нужен NAS?
- Вы фотограф и храните большое количество снимков в RAW
- Вы любитель кино или аудиофил и храните большое количество BluRay-образов или FLAC на винте.
- У вас 3 и больше компьютеров в семье, и вы делаете регулярный бэкап дисков, включая системные разделы.
- У вас система видеонаблюдения и вам нужно хранить большой видеоархив за месяц, например.
- Вам нужен доступ к большому объему данным по сети, но вы боитесь облачных хранилищ.
Читайте также: