Заметки сисадмина

Обзор способов хранения данных

Данные – это самое главное для обычных пользователей и современного бизнеса. Если в системе ПК возникнет сбой, необходимо иметь возможность восстановить личные и рабочие файлы. Поэтому важно хранить информацию вне компьютера. При этом следует убедиться, что будет легко получить доступ к этим файлам и управлять ими.

Обзор способов хранения данных

Данные – это самое главное для обычных пользователей и современного бизнеса. Если в системе ПК возникнет сбой, необходимо иметь возможность восстановить личные и рабочие файлы. Поэтому важно хранить информацию вне компьютера. При этом следует убедиться, что будет легко получить доступ к этим файлам и управлять ими.

Хранение – ключевой компонент цифровых устройств, поскольку пользователи и компании привыкли полагаться на него для сохранения информации, начиная личными фотографиями и заканчивая важными для бизнеса документами.

Технология хранения со временем улучшается. Мы начали с мэйнфреймов, а теперь можно записывать все на быстрые SSD.

Как работает хранилище


Термин «хранилище» может относиться как к данным пользователя в целом, так и к интегрированным системам аппаратного и программного обеспечения, используемым для сбора, управления и определения приоритетов данных. Сюда входит информация в приложениях, базах данных, хранилищах данных, архивации, устройствах резервного копирования и «облаках».


Требования к емкости определяют, сколько хранилища необходимо для запуска приложения, набора приложений или наборов данных. Требования к емкости учитывают типы данных. Например, для простых документов может потребоваться емкость в килобайтах, в то время как файлы с большим количеством графики могут занимать мегабайты, а видеофайлы – гигабайты.

Локальное хранилище


Это традиционный метод. При этом компании будут сами управлять серверами и владеть ими. У предприятий достаточно денег, чтобы построить собственный центр обработки данных. Однако у большинства из них есть выделенная комната, где они могут хранить свои серверы.
Сервера можно арендовать или купить в собственность. Приобрести можно как новые, так и б/у серверы.

Если данные хранятся на своем внутреннем сервере, необходимо создать и поддерживать свою IT-инфраструктуру. Однако также придется вложить много денег в создание этой инфраструктуры. Нужно иметь дело с расходами на содержание центра обработки данных. Если оборудование старое, то необходимо его заменить. При этом следует регулярно обновлять программное обеспечение, регулировать протоколы доступа.

Некоторые компании хотят иметь полный контроль над своими ресурсами и файлами. Таким образом, стоит подумать о создании собственного дата-центра.


Облачное хранилище


При использовании «облака» нет необходимости покупать собственное оборудование. Можно передать свои операции облачному провайдеру. Используя облако, пользователь легко получает доступ к дополнительным вычислительным ресурсам или хранилищу. Это гарантирует удовлетворение растущих потребностей.

Кроме того, партнеры могут получить доступ к папкам из любой точки мира. Это очень важно, поскольку большинство людей сейчас работают удаленно.

Еще один вариант – комбинировать облачные технологии с периферийными. Это поможет собрать больше данных и управлять ими, расширить охват своей сети, не покупая новое сетевое оборудование.


Типы устройств


Когда дело доходит до физического хранилища, рекомендуется использовать различные типы устройств. Каждое устройство предлагает несколько разные преимущества и недостатки с точки зрения надежности и производительности, поэтому важно понимать, как каждое из них работает, как они могут дополнять друг друга.

HDD, или жесткие диски


Самое известное запоминающее устройство, доступное на рынке, – жесткий диск. На HDD информация будет храниться на оптическом и круглом диске. Данные считываются и записываются с помощью сенсорного рычага. Этот принцип очень похож на компакт-диск или проигрыватель. Если нужна более высокая скорость передачи данных, то можно увеличить вращение диска. Таким образом, HDD будет предлагать лучшую производительность.

Однако на самом деле эта скорость ограничена вращением диска. Большинство жестких дисков предлагают до 7000 об/мин. Если использовать дорогие HDD, скорость может достигать 15000 об/мин. Срок их службы – около 3-5 лет. Однако они дешевле по сравнению с другими устройствами.


SSD, или твердотельные накопители


Твердотельные накопители отличаются от HDD, поскольку у них нет вращающихся или движущихся частей. Эти диски используют флэш-память NAND. Твердотельные накопители почти в 4-10 раз быстрее жестких дисков. Они также более долговечны.

Однако SSD дороже по сравнению с HDD. Каждый блок памяти может хранить ограниченные данные, считаются ненадежными для резервных копий.


Ленточные накопители


Самая старая форма приводов, доступных на рынке. Ленточные накопители в основном используются компаниями, которые хранят большой объем архивных файлов, когда не нужно быстро получать к ним доступ. Жизненный цикл большинства цифровых ленточных накопителей составляет более 30 лет. Кроме того, не нужно беспокоиться о его поддержании. Это идеальное решение для резервного копирования.

Хотя сами ленты довольно дешевы, приводная система, необходимая для чтения и записи информации, дорога в обслуживании и сложна в управлении. Многие компании, использующие ответвительные диски для обеспечения отказоустойчивого восстановления после сбоев, предпочитают одну и ту же систему в течение многих лет и избегают перехода на более сложную технологию (или «облако») из-за затрат на миграцию и внедрение.


Пятимерное (5D) хранилище


Представляет собой новую разработку, где используются диски из плавленого кварца, которые могут кодировать данные в трех стандартных измерениях (ширина, длина, глубина) и двух оптических измерениях. Последнее достигается изменением поляризации и интенсивности лазерного света в процессе записи. Это позволяет небольшим стеклянным дискам 5D хранить 360 ТБ. Диски 5D невероятно долговечны и теоретически могут прожить  миллиарды лет при комнатной температуре.

Но в качестве экспериментальной технологии 5D по-прежнему не является рентабельным или практичным способом для хранения рабочих и личных файлов. Возникают вопросы о том, сможет ли кварцевый состав поддерживать несколько записей, не говоря уже о том, какое оборудование потребуется для чтения закодированной информации.

Тем не менее, технология является многообещающей в качестве будущего долгосрочного архивного решения для хранения данных благодаря надежности и доступной памяти.


Корпоративные сети и серверная флэш-память


Поставщики корпоративных хранилищ предоставляют интегрированные системы NAS, которые помогают собирать большие объемы информации и управлять ими. Аппаратное обеспечение включает в себя массивы или серверы хранения, оснащенные жесткими дисками, флэш-накопителями или их гибридной комбинацией, а также программное обеспечение для предоставления услуг обработки данных на основе массивов.


С 2011 года все большее число предприятий внедряют массивы all-flash, оснащенные только твердотельными накопителями на базе флэш-памяти NAND, в качестве дополнения или замены дисковых массивов.

В отличие от дисков, устройства флэш-памяти не полагаются на движущиеся механические части, что обеспечивает более быстрый доступ к информации и меньшую задержку. Флэш-память является энергонезависимой, что позволяет информации сохраняться в памяти, даже если система теряет питание. При этом для дисковых систем требуется встроенная резервная батарея или конденсаторы.

Но флэш-память еще не достигла уровня выносливости, эквивалентного диску, что привело к созданию гибридных массивов, объединяющих оба типа носителей.

Существует 3 основных варианта сетевых систем хранения. В своей простейшей конфигурации хранилище с прямым подключением (DAS) включает внутренний жесткий диск отдельного компьютера. На предприятии DAS может быть кластером дисков на сервере или группой внешних дисков, которые подключаются непосредственно к серверу через интерфейс малых компьютерных систем (SCSI), последовательный интерфейс SCSI (SAS), волоконный канал (FC) или Интернет.

NAS – это архитектура, в которой несколько файловых узлов совместно используются пользователями обычно через подключение к локальной сети (LAN) на основе Ethernet. Преимущество NAS в том, что файловым серверам не требуется полнофункциональная операционная система корпоративного хранилища. Устройства NAS управляются с помощью служебной программы на основе браузера, и каждому узлу в сети назначается уникальный IP-адрес.


С горизонтально масштабируемым NAS тесно связано хранилище объектов, которое устраняет необходимость в файловой системе. Каждый объект представлен уникальным идентификатором. Все объекты представлены в едином плоском пространстве имен.

Сеть хранения данных (SAN) может быть спроектирована для охвата нескольких местоположений дата-центров, которым требуется высокопроизводительное блочное хранилище. В среде SAN блочные устройства воспринимаются хостом как локально подключенное хранилище. Каждый сервер в сети может получить доступ к общему хранилищу, как если бы это был диск с прямым подключением.


Достижения в области флэш-памяти NAND в сочетании с падением цен в последние годы проложили путь к программно-определяемым хранилищам. Используя эту конфигурацию, предприятие устанавливает твердотельные накопители по стандартной цене на сервер на базе x86, используя стороннее ПО или собственный открытый исходный код для управления хранилищем.

Энергонезависимая память Express (NVMe) – это развивающийся отраслевой протокол для флэш-памяти. Отраслевые обозреватели ожидают, что NVMe станет стандартом для флэш-хранилищ. NVMe позволит приложениям напрямую взаимодействовать с центральным процессором (ЦП) через каналы связи PCIe, минуя наборы команд SCSI, передаваемые на сетевой адаптер главной шины. NVMe-oF предназначен для ускорения передачи данных между хост-компьютером и целевой флэш-памятью с использованием установленного сетевого подключения Ethernet, FC или InfiniBand.


Энергонезависимый двухрядный модуль памяти (NVDIMM) представляет собой гибридную память NAND и DRAM со встроенным резервным питанием, который подключается к стандартному слоту DIMM на шине памяти. Модули NVDIMM используют только флэш-память для резервного копирования, выполняя обычные вычисления в DRAM.


NVDIMM помещает флэш-память ближе к материнской плате, предполагая, что производитель компьютера модифицировал сервер и разработал базовые драйверы системы ввода-вывода (BIOS) для распознавания устройства. Модули NVDIMM – это способ расширить системную память или добавить высокопроизводительное хранилище, а не увеличить емкость. Текущие модули NVDIMM на рынке достигают максимум 32 ГБ, но плотность в форм-факторе увеличилась с 8 ГБ до 16 ГБ всего за несколько лет.

Комментарии
Максим Орлов

Ваш покорный слуга - компьютерщик широкого профиля: системный администратор, вебмастер, интернет-маркетолог и много чего кто. Вместе с Вами, если Вы конечно не против, разовьем из обычного блога крутой технический комплекс.

Оставить комментарий

Ваш Email адрес не будет опубликован. Все обязательные поля обозначены *