مقدمه

ذخیره سازی همه داده‌ها بر روی هارد دیسک سرور زیاد منطقی به نظر نمی‌رسد زیرا علاوه بر اینکه ظرفیت آن محدود است، به مرور زمان با بالا رفتن حجم داده سیستم را نیز کند می‌کند. از این رو ذخیره سازی داده‌ها بر روی تجهیزات ذخیره سازی (استوریج)، روشی محبوب برای افزایش ظرفیت سرور است. در این مقاله سعی داریم سیستم‌های ذخیره سازی و معایب و مزایای آن‌ها را بررسی کنیم.

ایجاد یک استوریج اکسترنال با پارامترهای ایده‌آل تا حدی دشوار است، مقیاس وسیعی از اجزای سخت‌افزاری، انواع نرم‌افزار و پروتکل‌ها وجود دارد که هر کدام ویژگی‌های خاصی را فراهم می‌کنند، بنابراین تجهیزات ذخیره سازی خارجی مبتنی بر هارد دیسك بر اساس ساختار ارتباطی، زیرساخت سخت‌افزاری، سیستم عامل و نرم‌افزارهای کاربری تقسیم‌بندی می‌شوند. برای ذخیره سازی اطلاعات، روش‌های مختلفی از جمله، SAN (Storage area network)، NAS(Network-attached storage) و DAS (Direct-attached storage)، با اهدافی مانند دسترسی به داده‌ها به صورت آنلاین و یا قابلیت آرشیو و نگهداری اطلاعات، وجود دارد که از نظر هزینه راه‌اندازی اولیه، نحوه ذخیره سازی و جزییاتی دیگر، با یکدیگر متفاوت هستند.

نوع اول دسترسی به داده‌‍‌ها File Level Storage است. به این معنی که چنین دستگاهی اساساً یک سرور، با سامانه فایل‌بندی (file system) مخصوص به خود، است. بنابراین سرور کلاینت دستورهایی را به صورت «نوشتن X bits درون این فایل» یا «بازیابی X bits  از این فایل» می‌دهد. این نوع ذخیره سازی به معنای دستگاه ذخیره سازی پیوست شده به شبکه یا NAS می‌باشد.

گزینه دیگر دسترسی به داده‌ها Block Level Storage است. در این نوع، سرور و استوریج به صورت مستقیم در ارتباط هستند که به همین دلیل سریع‌تر است. یعنی دستورهایی به صورت «بلوک X را بنویسید» یا «بلوک X را بازیابی کنید». این نوع استوریج‌ها به صورت DAS یا از طریق SAN، به یکدیگر و به سرور متصل می‌شوند.

NAS دستگاه‌ ذخیره سازی (استوریج) مبتنی بر فایل

ذخیره سازی متصل به شبکه (NAS) یک ذخیره ساز فایل محور است که از طریق شبکه متصل می شود. از آنجایی که درNAS  داده‌ها در سطح فایل پردازش می‌شوند، به عنوان یک سرور شبکه، با سامانه فایل‌بندی خاص خود، در شبکه قرار می‌گیرد. یعنی با‌ توجه به اینکه پروتکل‌های دسترسی به NAS پروتکل‌های File-Based هستند، کلاینت‌ها به فایل‌ها و منابعی که بر روی NAS قرار می‌گیرد، تحت شبکه و قالب فایل، دستری پیدا می‌کنند، در واقع وقتی کاربر به یک NAS متصل می‌شود انگار به یک Shared Folder  در شبکه متصل شده است. NAS Storage ممکن است اشکال مختلفی داشته باشد. به عنوان مثال، سرورهای دیگر، ماشین‌های مجازی یا disk-stations، که حاوی تعداد متفاوتی از هارد دیسک‌های قابل تعویض هستند که به سرور پردازشگر متصل می‌شوند. در واقع می‌توان گفت این دستگاه مجموعه‌ای از هارد دیسک‌ها، یا به عبارت بهتر آرایه‌ای (Array) از هارد دیسک‌ها است، که از قابلیت ذخیره سازی اطلاعات در قالب پروتکل‌های ذخیره سازی NFS و CIFS پشتیبانی می‌کند.

SAN و DAS دستگاه‌های‌ ذخیره سازی (استوریج) مبتنی بر بلوک

سیستم‌های NAS بخشی از تجهیزات شبکه‌ حاوی یک یا چند درایو ذخیره سازی هستند، که اغلب برای ذخیره سازی محلی، ذخیره سازی redundant یا RAID (آرایه چندگانه دیسک‌های مستقل) سازمان‌دهی شده‌است. در این صورت داده‌ها به صورت آنالوگ در دو یا چند دیسک مستقل ذخیره می‌شوند تا در صورت خرابی یکی از آنها، مشکلی ایجاد نشود.

RAID یعنی روشی برای گروه‌بندی درایوهای فیزیکی مجزا در یک درایو بزرگتر است، که در مجموع RAID نامیده می‌شود. در RAID، چند هارد درایو با هم ترکیب می‌شوند و یک یا چند واحد لاجیکال و منطقی ایجاد می‌کنند. RAID در هفت سطح مختلف تعریف می‌شود که از RAID 0 تا RAID 6 را شامل می‌شود. پس عددی که بعد از کلمه RAID می‌آید بیانگر نسخه و نوع رید است. به عنوان مثال، RAID 6 در مقایسه با RAID 1 امنیت داده بالاتری دارد.

پروتکل‌های NFS و CIFS به عنوان فایل سیستم‌های اصلی در شبکه‌های ذخیره سازی NAS هستند، در مقایسه NFS با CIFS می‌توان گفت که پروتکل CIFS از لحاظ ارتباطی چابکتر از پروتکل NFS است.

SAN یا Storage Area Network، استوریج ذخیره ساز داده که پروتکل دسترسی آن براساس بلوک‌های اطلاعاتیBlock Level Access است. در دستگاه‌های ذخیره ساز SAN، پروتکل‌های دسترسی بر اساس فایل نیستند و بر اساس بلوک‌های اطلاعاتی یا Block Level Access  ایجاد می‌شوند، نمونه‌ای از این پروتکل‌های دسترسی که در SAN استفاده می‌شود iSCSI و Fiber Channel  است که دسترسی به اطلاعات در شبکه در قالب Block Level را فراهم می‌کنند.

ذخیره‌ساز‌های براساس بلوک، بسته به نحوه اتصال آن‌ها به سرور، از به دو دسته تشکیل می‌شوند. DAS که مخفف کلمه Direct-Attached Storage، به‌معنای فضای ذخیره‌سازی مستقیم، و یک حافظه یا استوریج دیجیتالی است که مستقیماً به Storage Controller رایانه یا سرور متصل شده تا به دیتا دسترسی داشته باشد. ساده‌ترین نمونه از DAS هارد (HDD) لپ‌تاپ یا PC است. SAN مخفف کلمه Storage Area Network یک راهکار ذخیره‌سازی با سرعت بالا است که از تعدادی تجهیزات ذخیره سازی که هر کدام متصل به سرورهای فیزیکی و مجازی هستند تشکیل شده است. این سرورهای ذخیره‌سازی برای ذخیره اطلاعات گاهی از Tape Library و معمولن از هارد دیسک‌های Raid شده استفاده می‌کنند.

هارد دیسک، SSD و آرایه دیسک ممکن است به عنوان DAS استفاده شود. این حافظه‌ها به روش‌های مختلفی به هم متصل می‌شوند – معمولاً از SAS یا SATA استفاده می‌شود. DAS در مقایسه با SAN بسیار کارآمدتر و اغلب ارزانتر است. از طرف دیگر، DAS چندان قابل توسعه نیست. تعداد کامپیوترهای متصل از نظر فیزیکی به تعداد پورت های SAS در DAS محدود می‌شود.

SAS (Serial Attached SCSI) یک پروتکل سریال point-to-point است که داده‌ها را از طریق دستگاه‌های ذخیره سازی کامپیوتر مانند هارد درایو جابجا می‌کند. پورت SATA یک استاندارد IDE، مخفف عبارت Integrated Drive Electronics، است که توسط کابل‌ها و کانکتورها، از یک سمت به دستگاه ‌های ذخیره سازی اطلاعات و از طرف دیگر به مادربرد وصل می‌شوند و امکان انتقال اطلاعات و داده‌ها را فراهم می‌کند. از درایوهای SAS معمولاً در محاسبات شرکتی مانند معاملات بانکی و تجارت الکترونیکی استفاده می‌شود. درایوهای SATA معمولاً در کامپیوترهای رومیزی مانند ذخیره سازی اطلاعات و تهیه نسخه پشتیبان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بسیاری از شرکت‌ها ذخیره‌سازهای بر اساس بلوک‌های اطلاعاتی را ترجیح می‌دهند، در حقیقت می‌توان گفت شرکت‌های بزرگ از SAN برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده می‌کنند و این نوع ساختار ذخیره سازی اطلاعات را به استفاده از DAS ترجیح می‌دهند. دستگاه های SAN انعطاف‌پذیر، دسترسی‌پذیر بوده و کارایی بسیار بالاتری نسبت به دستگاه‌های ذخیره سازی DAS دارند. این شبکه داده چندین آرایه دیسک یا احتمالا NAS را که از طریق سوئیچ‌ها به یکدیگر و به سرور متصل می‌شوند، وصل می‌کند. اگر برخی از گره‌ها از نظر فیزیکی آسیب ببینند، مشکلی برای سایر ذخیره‌سازها ایجاد نمی‌شود و در نتیجه خطر از دست رفتن داده‌ها کاهش می‌یابد.

انتقال اطلاعات بین دستگاه‌های ذخیره سازی و سرور از طریق شبکه‌ای مجزا، که بسیار مقیاس‌پذیر است، ممکن می‌شود و بنابراین امکان اتصال تعداد زیادی از ذخیره‌سازها و end-servers را فراهم می‌کند. برای تبادل داده بین استوریج و سرور در چارچوب SAN، فناوری‌های شبکه مختلفی مانند کانال فیبر (FC)، اترنت، و/یا کانال فیبر از طریق اترنت (FcoE) اعمال می‌شوند. برای مسافت‌های طولانی‌تر، بیشتر از کابل نوری، به عنوان یک رسانه انتقال، استفاده می‌شود؛ در مسافت‌های کوتاه‌تر کابل‌های مسی اتصال مستقیم (DAC) به کار می‌‎رود.

مطابق با شبکه یا بر اساس نیاز، انتخاب یک پروتکل انتقال مناسب بسیار اهمیت دارد. پروتکل‌های مختلف سطح بالایی برای کانال فیبر وجود دارد، از جمله دو مورد برای ذخیره سازی بلوک. پروتکل کانال فیبر یاFCP   پروتکلی است که دستورات SCSI را از طریق شبکه‌های FCP منتقل می‌کند. FICON یک پروتکل است که دستورات ESCON را از طریق فیبر چانل انتقال می‌دهد. فیبر چانل می‌تواند برای انتقال داده‌ها از سیستم‌های ذخیره سازی که از رسانه حافظه فلش solid-state توسط انتقال دستورات پروتکل  NVMe استفاده می‌کنند. پروتکل NVMe یک پروتکل پیشرفته و بهینه‌سازی شده برای انتقال اطلاعات کارآمد از PCIe برای ذخیره سازی در NAND فلش ها میباشد که در حال حاظر روی SSD ها استفاده میشود.

FCoE یک پروتکل ذخیره سازی است که به ارتباطات کانال فیبر (FC) این امکان را می‌دهد که مستقیماً از طریق اترنت اجرا شوند. FCoE انتقال ترافیک کانال فیبر را در زیرساخت‌های اترنت پرسرعت موجود امکان‌پذیر کرده و پروتکل‌های ذخیره‌سازی و IP را روی یک کابل انتقال و رابط همسو می‌کند.

در حال حاضر، یکی از پرکاربردترین پروتکل‌ها، پروتکل NVME-oF است، زیرا می‌توان حافظه SSD را از طریق آن به اشتراک گذاشت و عملکرد بالا را حفظ کرد. انواع قدیمی‌تر پروتکل‌ها روی دیسک‌های معمولی ساخته شده بودند، اما هنگام اتصال دیسک‌های SSD، به خوبی NVME-oF کار نمی‌کنند. با توجه به تقاضای فزاینده برای کاهش تاخیر و افزایش توان عملیاتی مراکز داده و رایانش ابری، فناوری NVMe-oF به شدت مورد توجه قرار گرفته است. این در حالی است که کم‌تر از یک دهه از وجود NVMe می‌گذرد. فناوری NVMe-oF به میزبان‌ها اجازه می‌دهد تا با کم‌ترین زمان تاخیر و در سریع‌ترین حالت ممکن با اهداف ذخیره‌سازی در فواصل دور نیز ارتباط برقرار کنند. به عبارت ساده‌تر، با استفاده از این فناوری، بهبود عملکرد موجود میان سیستم‌ها و ذخیره‌سازی فلش بدون افزودن تاخیر قابل توجه fabric امکان‌پذیر خواهد بود.

مقایسه SAN و NAS

مهم‌ترین تفاوت میان SAN و NAS در این است که در Network Attached Storage یا همان NAS، نحوه دسترسی به اطلاعات به صورت File Level Access است، به نحوی که شیوه اتصال به NAS، همانند اتصال به یک SharedFolder در سرور است؛ اما در Storage Area Network یا SAN نحوه دسترسی به اطلاعات به صورت Block Level Access بوده و از  iSCSI در بستر Ethernet و از FiberChannel  در بستر فیبر نوری استفاده می‌گردد. مزایای ذخیره سازی (استوریج) اختصاصی NAS شامل دسترسی سریع‌تر به داده‌ها، مدیریت آسان‌تر و پیکربندی ساده است.

همانطور که در بالا گفته شد NAS، یک دستگاه ذخیره سازی واحد است که فایل‌ها را از طریق اترنت ارائه می‌دهد، نسبتا ارزان‌تر است و تنظیم آن نیز ساده‌تر می باشد. در صورتی که SAN با توجه به این که یک سیستم کامل شبکه‌ای و ترکیب شده از چندین درایو ذخیره سازی است، و بر اساس بلوک کار می‌کند، اجرا و مدیریت آن، پیچیده‌تر و گران‌تر از NAS است. با توجه به این که SAN گران‌تر و پیچیده‌تر از NAS است، به طور معمول برای شرکت‌های بزرگ که دارای بخش IT هستند، مناسب است. تا چند سال پیش تنها مؤسسات بزرگ، مانند بانک‌ها، که ذخیره‌سازی پیشرفته برایشان ضروری بود، می‌توانستند از سیستم‌های ذخیره سازی بر اساس بلوک، مانند SAN استفاده کنند. اما امروزه دیگر قیمت ملاک انتخاب یک سیستم ذخیره سازی نیست چون هزینه SAN به طور قابل توجهی کاهش یافته و به صورت کلی در دسترس شرکت‌ها قرار گرفته است. با این حال، متأسفانه، پیکربندی و مدیریت آن هنوز پرهزینه است. با این وجود، برای ذخیره داده‌های محرمانه یا حساس، بهترین و مطمئن‌ترین انتخاب است.

کاربرد NAS و DAS

به عنوان مثال، NAS برای به اشتراک‌گذاری فایل‌ها در یک شرکت عادی بسیار مناسب است. بنابراین، هر کاربر به نوشته‌ها، عکس‌ها و اسناد یکسانی دسترسی دارند که به طور معمول برای کار از آنها استفاده می‌کنند. در عین حال، باید این موضوع را مسلم دانست که فایل های به اشتراک گذاشته شده در NAS اغلب تنظیم نمی‌شوند.

با توجه به هزینه‌های پایین‌تر راه‌اندازی و نگهداری، NAS  برای ذخیره و بایگانی حجم بالایی از داده‌ها، به‌ویژه داده‌های بدون ساختار، مانند ویدیوها، استفاده می‌شود. بنابراین بیشترین کاربرد NAS برای ذخیره فیلم دوربین‌های امنیتی است.

سیستم‌های ذخیره سازی (استوریج) NAS  گاهی اوقات برای گسترش حافظه سرور مجازی و/یا معمولی استفاده می‌شود، به ویژه برای داده‌هایی که دائما خوانده و/یا دوباره نوشته نمی‌شوند. ویژگی‌های SAN، مانند عملکرد و در دسترس بودن بالا، و تأخیر کم، اغلب برای داده‌هایی استفاده می‌شوند که مرتباً تنظیم می‌شوند و باید فوراً در دسترس باشند. ارتباط با استفاده از یک شبکه ایزوله با سرعت بالا و همچنین کل معماری SAN امکان فرکانس بالای IOPS (ورودی ها و خروجی ها در هر ثانیه) را فراهم می‌کند. بنابراین سیستم SAN برای فروشگاه‌های الکترونیکی بزرگ، با تعداد زیاد بازدید کننده، مناسب است. همچنین برای برنامه‌هایی که با پایگاه‌های داده یا سایر داده‌های فعال کار می‌کنند که ذخیره آن در سروری که برنامه نصب شده است، غیرعملی یا غیرممکن است، مناسب است.

اما برای انتخاب دقیق سیستم ذخیره‌سازی داده ‌ها برای اهداف خاص، باید بدانید کدام نوع دسترسی به داده و اتصال سرور مناسب‌تر است. کل ترکیب و تنظیمات قطعات سخت‌افزاری، انواع ذخیره‌سازی، پروتکل‌ها، شبکه‌ها و در برخی موارد حتی نرم‌افزار، موضوعی است که معمولا نیاز به تجربه حرفه‌ای دارد.

جمع‌بندی

در دژپاد ما سرور ذخیره‌سازی (استوریج) NAS را با تعداد دیسک‌های جداگانه و سطوح RAID ارائه می‌کنیم که هم برای داده‌های تولید مشترک و هم برای پشتیبان‌گیری و آرشیو داده‌ها مناسب است. وقتی نوبت به مشتریانی می‌رسد که نیاز به دسترسی بالاتر دارند، آرایه‌های دیسک را با اتصال از طریق SAN نیز ارائه می‌کنیم. خدمات دژپاد با بالاترین کیفیت آماده‌ی همراهی با شماست.