Система хранения данных - устройство СХД и для чего использую

СХД, что это? Разберем подробнее в этой статье. 

Аббревиатура «СХД» – это «система хранения данных», то есть специальная инфраструктура, в которой организуется централизованное хранение информации и управление данными в компьютерных сетях.

Эта инфраструктура дает возможность доступа к сохраненной информации из различных составляющих сети, при этом ее несложно масштабировать без потери высокой скорости передачи данных. СХД нужна в крупных центрах хранения данных, корпоративных сетях, причем не только для безопасного хранения информации.

Компоненты системы хранения данных

Роль СХД в современном бизнесе связана с непрерывным изменением ландшафта ИТ-инфраструктуры. Но для лучшего понимания этой роли следует рассмотреть составляющие части этой системы.

• Аппаратное обеспечение (железо) включает в себя твердотельные накопители (SSD) и жесткие диски, контроллеры и инновационные технологии, например, NAS (сетевые устройства хранения данных) и SAN сети хранения данных.

• Операционная система, то есть особое программное обеспечение для хранения данных и управления информацией. Она обеспечивает не только производительность и доступность данных, но и надежность всей системы.

• ПО для управления данными, то есть специализированный софт для управления данными, организации и классификации, а также для защиты данных. В функции этого специализированного программного обеспечения заложены мгновенные снимки и компрессия, шифрование, дедупликация и резервное копирование.

• Сетевое подключение. Для СХД необходимы еще и сетевые интерфейсы, чтобы иметь возможность подключения к более крупной ИТ-инфраструктуре. Это требование нужно для доступа к авторизованным пользователям в локальной сети.

Функции системы хранения данных

Система хранения данных может иметь форму физического устройства, такого как сервер, RAID-массив или жесткий диск. Однако, как настоящее интегрированное решение для хранения и защиты информации, СХД может представлять собой и виртуальную инфраструктуру, прежде всего, облачное хранилище. Все это позволяет эффективно выполнять главную функцию СХД: сохранить информацию и обеспечить доступ пользователей к ней в нужное время.

Вот более подробный перечень функций системы хранения данных, которые делают ее незаменимой в любой сфере бизнеса:

• Функция номер 1 – это надежное сохранение данных. Сюда входит защита от случайного удаления файлов, от каких-либо сбоев ПО и физического повреждения аппаратуры.

• Предоставление удобного и быстрого доступа к данным в любое время. Причем доступ обеспечивается как на удаленные сервера, так и на локальные устройства.

• Масштабируемость, то есть возможность при необходимости нарастить объемы хранилища данных, что важно и для растущих организаций, и для частных лиц.

• Управление данными. Для выполнения этой функции у СХД имеются современные инструменты архивирования данных и создание резервных копий. В эту функцию также входит восстановление данных после сбоев.

• Оптимизация. Такая возможность есть не у всех, а только у наиболее современных СХД, которые распределяют данные на разные носители в автоматическом режиме. Это дает возможность сократить расходы и увеличить производительность.

Что входит в систему хранения данных

«Железо», то есть аппаратура для систем хранения данных, включает в себя много компонентов и имеет сложную структуру. Вот ее основные составляющие.

• Внешний корпус, в котором находятся все компоненты системы, такие как кэш-память, жесткие диски и контроллер всего массива жестких дисков. Корпус – это не только место для упорядоченного хранения этих компонентов, но и элемент физической защиты от внешних воздействий.

• Массив жестких дисков (SSD или HDD). Это физический набор дисков для хранения информации. При этом SSD необходимо для повышения скорости записи и считывания информации, а HDD применяется для долгосрочного хранения данных.

• Блоки питания обеспечивают электропитание для непрерывной работы всех частей СХД.

• Кэш-накопитель, который также называют кэш-памятью. Этот элемент необходим для временного хранения часто используемых данных, к которым нужен быстрый доступ.

• RAID-контроллер, он же контроллер дискового массива, отвечает за управление массивами жестких дисков. В частности, он объединяет диски в логические группы, контролирует резервирование данных и осуществляет общий контроль за доступом к данным и целостности данных.

Совокупность этих компонентов важна для правильного функционирования СХД. В зависимости от потребностей конкретной корпорации или человека, их можно адаптировать и настраивать под определенные сценарии работы.

Виды СХД

СХД различают по типу подключения и архитектуре, по производительности, а также функциональности. Расскажем обо всем подробнее.

По типу организации доступа

Все системы хранения данных принято подразделять на 4 категории в зависимости от разновидности организации доступа к данным.

• Файловые системы нужны для доступа к данным в таком формате, к которому привык пользователь, то есть в виде файлов и папок. 
• Блочные системы разделяются на подразделы с определенным размером и занимают части дисковых массивов. Именно к блокам идет прямое обращение серверов, что дает надежность работы и хорошую производительность.
• Унифицированные системы отличаются тем, что имеют преимущества двух предыдущих категорий. Они популярны в организациях, которым необходимы оба вида СХД, но не хватает средств для покупки и обслуживания и того, и другого.
• Объектные системы дополнительно включают в себя уникальные идентификаторы и метаданные. Они нужны для эффективного управления Big Data и, в первую очередь, большими неструктурированными объемами информации.

Direct Attached Storage (DAS)

Английская аббревиатура «DAS» расшифровывается как «Direct Attached Storage» и представляет собой локальные системы хранения данных. DAS можно назвать наиболее простым и традиционным видом СХД. Эти системы подключают непосредственно к серверу или ПК через такие интерфейсы, как SCSI или SATA. Чаще всего DAS нужен для хранения информации на твердотельных накопителях и жестких дисках. При этом они обеспечивают высокую скорость доступа и для приложений, и для локальных пользователей.

Network Attached Storage (NAS)

Еще одна важная аббревиатура, NAS – это Network Attached Storage, то есть сетевые системы хранения данных. Здесь мы уже имеем дело с выделенными устройствами хранения для подключения к сети и обеспечения доступа большому числу пользователей. NAS применяется для централизованного хранения данных в рамках домашних сетей, а также незаменим для малого и среднего бизнеса. Системы NAS поддерживают разные протоколы сетевого доступа, например, SMB/CIFS и NFS, и при этом их легко масштабировать.

Storage Area Network (SAN)

Системы SAN, которые уже упоминались выше, это «Storage Area Network», то есть СХД, ориентированные на блоки. SAN – это сетевые системы с высокой производительностью. Они обеспечивают доступ к данным на уровне блоков. Системы SAN более распространены в больших компаниях, где нужно хранить большие объемы данных и поддерживать мощные приложения, например, системы виртуализации и базы данных. Они также гарантируют высокую скорость передачи и могут поддерживать большое число серверов.

Облачные хранилища данных

Облачные хранилища позволяют оказывать услуги хранения информации через интернет. Проще говоря, пользователи – частные лица и компании – могут хранить данные на удаленных серверах с возможностью доступа к этим данным с различных устройств. Такой тип хранилищ бывает частным, публичным или смешанным. При этом вы получаете гибкость по оплате за пользование хранилища и можете эффективно управлять своими ресурсами.

По типу работы с данными

Как правило, в основе почти всех сервисов хранения данных лежит архитектура СХД. При этом данные могут храниться в виде объектов, блоков или отдельных файлов. Выбор в конкретном случае будет зависеть от типа данных и от того, какой доступ к данным требуется пользователю.

Файловые хранилища

Функция файловых хранилищ – не только непосредственно хранение, но и управление папками и файлами. При этом доступ к данным предоставляется через NFS протоколы для систем UNIX/Linux и через CIFS протоколы для систем Windows. Для общего доступа и удобства в работе с данными задействуются такие файловые системы, как NAS.

Блочные хранилища

Такие хранилища функционируют на более низком уровне и необходимы для получения доступа к данным в форме блоков определенного размера. При этом используются протоколы SCSI, iSCSI или Fibre Channel. Блочные хранилища применяются для хранения баз данных и виртуализации, когда не обойтись без высокой производительности и без больших задержек.

Объектные хранилища

Такие хранилища работают с данными в форме объектов, где содержатся метаданные и сами данные, что гарантирует высокую эффективность при работе с big data. Кроме того, данный тип хранилищ дает масштабируемость и гибкость. Их типичная область применения – облачное хранение и распределенные системы.

Сравнительная таблица разновидностей систем хранения данных.

Основные преимущества систем хранения данных

Первое преимущество – это централизация. Централизованное управление данными и их хранение обеспечивает более легкое администрирование и, в конечном итоге, надежный контроль над информацией.

Следующие плюсы – это более надежная защита и масштабируемость. Защита обеспечиваются за счет резервного копирования и возможности восстановления данных. А масштабируемость означает, что компании и частные лица могут добавлять новые устройства для хранения, расширяя систему при необходимости.

Наконец, СХД предоставляет гибкость и высокую производительность. В первом случае мы говорим о возможности поддерживать самые разные виды рабочих нагрузок и приложений, а еще давать доступ к информации с различных платформ и устройств. Высокая производительность относится, в первую очередь, к DAS и SAN, которые дают высокоскоростную передачу данных за счет прямого подключению к высокоскоростным сетям и серверам.

Восстановление СХД после сбоя и отказоустойчивость

Для любых систем хранения данных от провайдера требуется обеспечить отказоустойчивость всей инфраструктуры. Для этого проводятся репликация и резервное копирование, применяется защита от атак и правильно распределяется нагрузка. Если не удалось избежать сбоя, есть возможность пережить этот инцидент с минимальным ущербом и быстро восстановить работоспособность системы.

Способность системы хранения данных восстанавливаться оценивается по показателям RTO и RPO. Первый расшифровывается как Recovery Point Objective и показывает, какая максимальная потеря данных возможна при сбое. Второй критерий означает Recovery Time Objective, то есть максимально время, нужное для восстановления.

Как выбрать систему хранения данных

В заключение перечислим важные моменты, которые следует проанализировать перед выбором СХД.

• Емкость хранилища. Выбирайте с учетом ваших текущих и ожидаемых будущих потребностей.

• Масштабируемость. Изучите простоту масштабируемости выбранной системы на будущее. Важно, чтобы вы смогли при желании расширить хранилище и добавить еще дисков.

• Совместимость с имеющейся инфраструктурой: ОС, сетевые протоколы и так далее.

• Производительность применительно к вашей рабочей нагрузке или приложениям, включая скорость передачи данных, лаг и скорость записи или считывания.

• Надежность, в том числе опции по восстановлению и резервному копированию.

• Стоимость. Рассчитайте сумму, которую вы готовы потратить, и сравните предложения от разных провайдеров.

Не забывайте, что в процессе выбора подходящей вам системы хранения данных вы всегда можете обратиться за консультацией к специалистам.