Системы хранения данных являются одним из обязательных компонентов построения центров обработки данных, особенно с учетом все большего объема генерируемой и потребляемой информации, также роста цифровизации услуг.

В этой статье мы рассмотрим различные виды СХД, и постараемся простыми словами описать их различия и отличительные особенности.

Мы надеемся, что этот материал поможет вам лучше ориентироваться в типах СХД и обычных сценариях их применения, так как выбор СХД определяется задачами, которые вы собираетесь решать с её помощью.

DAS (Direct Attached Storage, «напрямую подключенное хранилище»)

DAS представляет собой хранилище, вынесенное за пределы сервера. Как правило, это одна или несколько дисковых полок, которые могут быть подключены к серверу напрямую, без подключения к локальной сети. В случае нескольких дисковых полок их можно подключать одну за другой (последовательно) или «веером» (параллельно), когда каждая полка подключена непосредственно к серверу.

В качестве интерфейса между сервером и хранилищем в большинстве случаев используется SAS. В сервер устанавливается контроллер SAS Host Bus Adapter (SAS HBA) или SAS RAID‑контроллер с внешними портами, к которым подключаются дисковые полки. В тех случаях, когда к серверу подключают не дисковые полки, а полноценные СХД, могут использоваться интерфейсы iSCSI и FC. В таком случае в сервер устанавливают соответствующие адаптеры (HBA).

Прямое подключение позволяет достичь очень высокой скорости передачи данных между хранилищем и сервером благодаря отсутствию задержек, связанных с сетевым трафиком. Поэтому оно может использоваться в задачах, требующих высокого быстродействия.

Кроме того, DAS является дешёвым и самым простым способом увеличения объёмов хранения, когда все дисковые отсеки сервера уже заполнены накопителями. Поэтому такая организация хранения хорошо подходит для небольших организаций со скромным бюджетом и небольшим объёмом данных.

Недостатки у DAS тоже есть. Во‑первых, это ограниченная масштабируемость: хранилище доступно только тому серверу, к которому оно подключено. В некоторых случаях возможно подключение нескольких серверов к одному хранилищу, но количество таких серверов ограничено количеством интерфейсных портов на хранилище, и не превышает нескольких штук.

Во‑вторых, это невысокая надёжность: выход из строя любой из двух частей системы — сервера или самого хранилища — приведет к потере доступа к данным.

Резюме: DAS — это такой способ организации хранения данных, когда хранилище подключено к хосту (то есть — к серверу) напрямую, через HBA.

Примеры DAS:

• HPE D3000 Enclosure,

• Dell PowerVault MD1400/1412,

• Lenovo D1212/1224,

• Lenovo D4390

NAS (Network Attached Storage, «хранилище данных, подключённое к сети»)

NAS — это хранилище, подключённое к локальной сети организации (LAN). Можно рассматривать его как выделенный компьютер (сервер), единственная задача которого — предоставлять доступ другим участникам сети к своему собственному хранилищу. Для этого хранилище имеет специализированное ПО с различными функциями работы с данными (кэширование, разноуровневое хранение, репликация и т. п.).

Хранилища NAS обладают лучшим и более простым масштабированием, чем DAS. Такая СХД потенциально доступна всем участникам сети и может работать одновременно с большим количеством подключений. Кроме того, перенос данных с локальных хранилищ серверов на общее сетевое хранилище позволяет освободить серверы для вычислительных задач, более рационально использовать пространство хранения, а также облегчает управление данными.

Главным недостатком NAS является использование общей локальной сети, к которой подключены все устройства организации. Интенсивный трафик между СХД NAS и подключенными к ней устройствами может привести к перегрузке и замедлению сети.

Самые распространённые примеры использования NAS — это файловый сервер, резервное копирование, хранение и стриминг медиаконтента.

Пример NAS:

• HPE StoreEasy

• Infortrend GS

SAN (Storage Area Network, «сеть хранения данных»)

SAN — это выделенная, отдельная сеть, которая используется только для работы с хранилищами данных. Эту концепцию можно также описать как набор СХД, объединённых в отдельную сеть. Серверы (хосты), которым требуется доступ к данным, размещенным на хранилищах SAN, подключаются к сети SAN через дополнительные интерфейсные платы (Host Bus Adapter, HBA) и коммутаторы SAN. Как правило SAN строят на базе протоколов FC или iSCSI. Последний вариант более дешёвый, но имеет несколько меньшее быстродействие.

Благодаря встроенному ПО системы хранения SAN имеют развитый функционал для работы с данными, который защищает от потери данных, повышает производительность и обеспечивает широкие возможности гибкости и масштабирования.

Хранилища SAN используют для критичных задач, требующих высокого быстродействия.

Относительно других вариантов СХД SAN относительно дороги, а сеть из СХД достаточно сложна для поддержки.

Примеры SAN:

• HPE MSA

• HPE Primera

• Dell ME5

SDS (Sofware-Defined Storage, «программно-определяемое хранилище») 

В общем случае под SDS понимается программно‑аппаратное решение, в котором хранение данных осуществляется на неспециализированном оборудовании (например, на группе обычных серверов) под управлением какой‑либо из стандартных операционных систем общего назначения (Windows Server, Linux, и т. п.). Накопители такой группы серверов предоставляются программному обеспечению SDS, которое организует на них хранение и реализует функции управления и работы с данными.

Иногда в качестве аппаратной части программно‑определяемого хранилища могут выступать СХД, которые отдают своё пространство хранения в общий объём хранилища.

Решение SDS имеет определённые преимущества:

• гибкость в выборе аппаратного обеспечения. Другими словами, можно использовать стандартные серверы любого производителя — так как все функции работы с данными выполняются программным обеспечением;

• простое масштабирование. Для увеличения объёма хранилища нужно просто добавить серверы.

Эти свойства позволяют широко использовать SDS в гиперконвергентных системах для построения хранилищ.

Все отечественные СХД, входящие в Реестр российской промышленной продукции (постановление Правительства РФ 719 от 17.07.2015) фактически являются SDS, так как представляют собой один или два сервера, соединенные между собой, с предустановленным специализированным ПО СХД от RAIDIX, BAUM, и др. производителей.

Пример СХД, построенных на основе SDS:

• Dell PowerFlex

• все отечественные СХД (включенные в Реестр)

Популярное ПО для создания SDS

• vStorage (Virtuozzo)

• vSAN (VMware)

• GlusterFS и Ceph (Red Hat)

• Storage Spaces Direct (Microsoft)

• Р‑Хранилище (Р‑Платформа)

Cloud

Одним из важных этапов в развитии систем хранения являются облачные хранилища, которые предоставляют услуги по хранению данных и доступу к ним. Можно сказать, что это — аренда систем хранения. Клиент получает от провайдера хранилище с определённым набором характеристик и сервисов, доступ к которому предоставляется через сеть. Поставщик услуг организует хранение, обслуживание, обеспечение безопасности и доступ заказчика к его данным.

Использование облачных хранилищ обладает рядом преимуществ:

• нет высоких затрат на старте (не нужно единовременно тратить большие деньги на покупку СХД и её размещение в датацентре);

• объём облачного хранилища растёт по мере появления потребности (в то время как при покупке обычной СХД приходится закладываться на возможное увеличение объёма — и платить больше, чем нужно);

• практически неограниченный объём, доступный тут же, в момент наступления потребности (он ограничен только мощностями провайдера услуг);

• безопасность данных и надёжность хранения, включая резервное копирование обеспечивается провайдером услуг.

Поэтому облачные СХД часто позиционируются как идеальный вариант для небольших компаний, которым в таком случае не нужно:

• покупать и обслуживать собственную инфраструктуру хранения данных;

• нанимать соответствующих специалистов для установки, настройки и поддержки.

Минусы у облачных СХД, конечно, тоже есть:

• невозможность для заказчика полноценно контролировать безопасность данных, так как физически они находятся у провайдера услуг облачного хранения;

• при росте объема хранения данных и стоимости услуг облачное хранение может выйти дороже, чем собственная СХД;

• как правило, высокая цена выгрузки данных из хранилища (при крайне низкой цене загрузки данных в него).

Простота создания и удобство управления облачным хранилищем (а также в некоторых случаях — внутренние правила безопасности) привели к тому, что многие компании начали использовать эту технологию в своей собственной вычислительной инфраструктуре. Такие облачные хранилища (находящиеся внутри компании) называют private cloud (частными), в отличие от public cloud (публичных), когда услуги хранения предоставляются внешним поставщиком. Также можно встретить третий вариант политики хранения данных — смешанный (hybrid cloud), когда часть данных компания хранит в своих собственных облачных хранилищах, а часть отдаёт на хранение внешним поставщикам.

Основные сценарии использования облачных хранилищ сводятся к следующим:

• разработка и тестирование программного обеспечения;

• совместный доступ к данным;

• резервное копирование;

• BigData.