SAN и NAS: лучше вместе

В процессе развертывания серверов Windows многие администраторы часто подсоединяют диски непосредственно к каждому серверу. Так, в нашей сети имеются отдельные серверы, обслуживающие редакцию журнала, а также отделы: производственный, продаж, кадров и финансов. Каждый сервер оснащен собственными средствами хранения данных.

Но при таком подходе к проблеме хранения данных трудно точно определить, каковы потребности в дисковом пространстве той или иной группы пользователей. Поэтому администраторы нередко начинают с того, что выделяют для каждого сервера диск емкостью, скажем, 100 Гбайт. И вот по прошествии нескольких месяцев может выясниться, что один отдел израсходовал 90% выделенных ему ресурсов, а другой — только 20%. Перераспределять ресурсы между отделами при прямом подключении — Direct Attached Storage (DAS) сложно, так что сотрудники ИТ-подразделений обычно просто устанавливают дополнительные диски в те серверы, где дискового пространства не хватает. По итогам исследований, охватывающих всю отрасль, из-за неверного распределения и сложностей с перераспределением ресурсов памяти не менее 70% средств хранения DAS обычно используется нерационально.

Наряду с необходимостью перераспределения ресурсов DAS существует еще одна проблема: хотя средства управления квотами, поставляемые с пакетом Windows 2000 Server, позволяют регулировать объем дискового пространства, выделяемый на каждого пользователя, возможность указывать типы файлов, которые пользователь вправе хранить на этом пространстве, не предусмотрена. В ходе опроса посетителей сайта, недавно проведенного редакцией Windows & .NET Magazine, были получены данные, в соответствии с которыми свыше 30% файлов, хранящихся в средах DAS, являются не имеющим отношения к работе балластом, таким как файлы MP3. Иными словами, участники опроса свидетельствуют, что почти треть дискового пространства, приобретаемого и обслуживаемого ИТ-отделами корпораций, используется не в служебных целях.

Сети устройств хранения Storage Area Networks (SAN) и подключаемые к сети средства хранения Networked Attached Storage (NAS) позволяют с легкостью добавлять или перераспределять устройства для хранения данных, а также блокировать использование дискового пространства для хранения файлов, не имеющих отношения к работе. Сети SAN приспособлены для передачи больших объемов данных блоками (такой обмен характерен для работы с базами данных и серверами приложений), тогда как системы NAS оптимизированы для предоставления файлов. Многие полагают, что SAN и NAS — технологии взаимоисключающие, однако на самом деле они дополняют друг друга. Эти технологии можно комбинировать для решения тех задач в области хранения данных, с которыми постоянно приходится сталкиваться сотрудникам ИТ-подразделений.

Что есть SAN и что есть NAS?

Если отвлечься от деталей, NAS можно считать оптимизированным файловым сервером, непосредственно подключенным к сети и предоставляющим данные файлов клиентам этой сети. Сеть SAN — принципиально иное решение. Это специализированная высокоскоростная сеть устройств хранения, обычно на базе технологии Fibre Channel, содержащая данные серверов приложений и предоставляющая их нескольким серверам приложений, подключенным к упомянутой специализированной сети. Операционная система рассматривает NAS как физическое устройство для хранения данных; если к сети подключается система NAS емкостью 500 Гбайт, операционная система воспринимает ее как накопитель, вмещающий 500 Гбайт данных. С другой стороны, сети SAN разделяются на логические единицы, каждая из которых имеет собственный идентификатор LUN. Сеть Windows «видит» идентификаторы LUN только тех устройств, которые соответствующим образом сконфигурированы и предоставлены в распоряжение данной сети. В Таблице 1 приводятся основные характеристики систем NAS и SAN, а в Таблице 2 перечислены типичные области применения каждой из этих технологий.

Но что же делать администратору, если в условиях его компании одни задачи наилучшим образом решаются с использованием систем NAS, а для выполнения других больше подходят сети SAN? Допустим, например, что в сети имеются старые серверы Windows NT, которые предоставляют пользователям файлы, а также исполняют Exchange Server 5.5. Требуется перенести данные файлов и приложений, а также соответствующие разрешения, регулирующие доступ к файлам, создать ассоциированные записи в Active Directory (AD) и перенести почтовые данные на сервер Exchange 2000 Server на базе Windows 2000 или более поздней версии. В таком случае для переноса файловых данных больше всего подходит система NAS, тогда как SAN — оптимальное решение для данных сервера Exchange. Ведь нужно иметь в виду, что возможность работы с данными Exchange на устройстве Windows Powered NAS (WPNAS) не предусмотрена, так что при наличии данных Exchange приходится задействовать либо сеть SAN, либо файловый сервер общего назначения.

В таком случае администратору приходится, в сущности, выбирать один из трех вариантов.

• Не интегрировать файлы и данные сервера приложений. Хранить данные сервера приложений в сети SAN, а данные файлового сервера - на нескольких отдельных серверах.
• Интегрировать SAN и NAS своими силами. Установить новый файловый сервер общего назначения; при необходимости инсталлировать пакеты Services for Unix (SFU), Services for NetWare (SFN) и Services for Macintosh (SFM); затем установить адаптер главной шины Fibre Channel (host bus adapter, HBA). Если выбрать этот вариант, то, скорее всего, придется обеспечивать его техническую поддержку.
• Приобрести комбинированное средство хранения данных SAN/NAS. В сущности, это решение представляет собой сеть SAN со встроенным элементом NAS. То есть можно купить комбинированное решение SAN/NAS, а можно приобрести сеть SAN с факультативно поставляемым элементом NAS. Таким образом, можно будет использовать преимущества обеих технологий.

SAN и NAS, как молоток и гвоздь: разные по назначению, они отлично дополняют друг друга и при совместном применении наиболее эффективны. На Рисунке 1 показано, как может выглядеть комбинированное решение SAN/NAS в среде Exchange. Клиенты подключаются к системе NAS через обычную сеть IP Ethernet, а серверы NAS и Exchange подсоединяются к сети SAN через специальную сеть Fibre Channel. В отличие от ситуаций, когда каждая из рассматриваемых технологий используется автономно, интегрированное решение оптимизировано для работы как с данными файловых серверов, так и с данными серверов приложений.

NAS во главе

Встроенный NAS — это шлюз обработки протоколов к сети SAN. Емкости накопителей шлюза NAS достаточно лишь для запуска операционной системы WPNAS, поэтому для хранения данных на дисках он обращается к сети SAN. В случае встроенного WPNAS сеть SAN выглядит как стандартный сервер на базе Windows и все поставляемые корпорацией Microsoft, а также независимыми компаниями средства управления устройствами для хранения данных, программы обнаружения вирусов и объекты групповых политик функционируют, как если бы они были подключены к стандартному серверу Windows. То же справедливо и для службы AD.

Встроенный NAS дает возможность использовать имеющиеся средства SAN для объединения серверов. Так, компания Continental Airlines объединила 14 серверов NT в четыре кластерных элемента WPNAS, которые в свою очередь соединены с сетью SAN, и затем перенесла в эту сеть как файловые данные, так и данные приложений. Каждый элемент NAS обеспечивает функции аварийного переключения и регулировки нагрузки, а также выполняет все операции по обработке протоколов, необходимые для перевода данных из формата доступа на уровне файлов в блочный формат и обратно. Пользователи обращаются к данным файлов и приложений, как если бы они хранились на гигантском сервере Windows. А поскольку информация хранится в сети SAN, администраторы могут пользоваться всеми высококлассными средствами управления, а также утилитами Windows-серверов от Microsoft и других изготовителей. Еще одно достоинство встроенного элемента NAS состоит в том, что администраторы, привыкшие работать в среде Windows, могут опираться на свои знания при решении большинства вопросов в сетях SAN с помощью утилит для Windows 2000.

Кстати говоря, при выборе решения следует проявлять некоторую осторожность: дело в том, что полный набор функций сервера Windows обеспечивают лишь элементы WPNAS. Другие типы NAS предоставляют лишь часть тех же функций, при том что возможность эмуляции «чистой» среды сервера Windows в них не предусмотрена. Скажем, если устройство не относится к категории WPNAS, администратор, скорее всего, не сможет запускать типичные утилиты управления для серверов Windows.

С тех пор как встроенные NAS появились на рынке, прошло немногим более полутора лет, и тем не менее в общем объеме продаж изделий NAS на них приходится уже от 10 до 12%. Некоторые специалисты предсказывают, что благодаря богатому набору функциональных возможностей встроенных элементов NAS этими элементами будет оснащаться свыше 50% новых сетей SAN.

Наблюдая такую тенденцию, некоторые изготовители средств хранения данных начали разрабатывать комбинированные SAN/NAS-решения. Список фирм, поставляющих подобные комбинированные решения, представлен во врезке «Как связаться с поставщиками». Примеру перечисленных поставщиков, вероятно, последуют и другие компании. Сочетание средств SAN и NAS в одной системе хранения данных дает следующие преимущества:

• способствует повышению масштабируемости и управляемости NAS и SAN;
• обеспечивает быстрый доступ к сети SAN на уровне файлов и виртуализацию;
• устраняет "островки" неиспользуемой дисковой памяти;
• снижает общий уровень сложности управления системой;
• сокращает затраты;
• обеспечивает оптимизированное решение для смешанных данных файловых серверов и серверов приложений.

Аргументы в пользу NAS

Если комбинированные решения SAN/NAS столь эффективны, почему же потребители вообще покупают средства SAN и NAS по отдельности? Я не могу представить себе ситуации, в которой имело бы смысл покупать компоненты сети SAN без NAS, однако во многих случаях администраторам требуются именно устройства NAS.

Средства NAS прекрасно подходят для компаний, имеющих множество удаленных офисов, где выполняются типичные деловые приложения, такие как Microsoft Office. Каждый удаленный офис можно оборудовать собственным устройством NAS. Если удаленные офисы соединены с центральным через глобальную сеть, средства NAS каждого такого офиса можно подключить к централизованной стойке NAS и с помощью таких пакетов, как Double-Take фирмы NSI Software, осуществлять тиражирование данных в реальном времени. Подобные программы репликации позволяют резервировать данные всех филиалов из штаб-квартиры компании, что избавляет от необходимости устанавливать во всех удаленных офисах ленточные накопители для резервного копирования данных. Кроме того, появляется возможность тиражировать все содержимое центральной стойки NAS на узел, расположенный в другом месте, и обеспечить тем самым высокую степень устойчивости системы в случае катастрофы. Иными словами, даже при отсутствии связи с центральным офисом филиалы могут по-прежнему получать необходимые данные — с узла, куда информация была скопирована на случай аварии.

Ограничиться одними только средствами NAS могут и владельцы малых офисов, не имеющие средств на приобретение сети SAN начального уровня. В небольших компаниях нужны такие средства хранения данных, которые легко устанавливаются и которыми можно управлять дистанционно, не нанимая технических специалистов для работы на местах. Именно для таких ситуаций больше всего подходят средства хранения данных на базе WPNAS. Устройство WPNAS можно подключить к существующей сети примерно за 15 минут, а управление таким устройством осуществляется дистанционно через Web-браузер. О функциональных возможностях WPNAS рассказано в статье «Решения NAS на базе Windows» (опубликованной в № 4 нашего журнала. — Прим. ред.). В этой же статье приводятся списки поставщиков и изделий стандарта WPNAS.

Заглянем в будущее

Встроенные NAS — наиболее динамичный сегмент рынка средств хранения данных. Рост объемов продаж в этом сегменте приведет к распространению комбинированных систем массовой памяти SAN/NAS. Думаю, уже не за горами то время, когда все сети SAN будут оснащаться встроенными элементами NAS.

Еще несколько лет назад обычная сеть SAN стоила свыше 1 млн. долл., т. е. была по карману разве что очень богатым компаниям. Сегодня на установку подобной сети начального уровня уходит порядка 25 тыс. долл., и системы SAN получают все более широкое распространение в фирмах среднего масштаба.

Как уже отмечалось, сети SAN разделяются на логические единицы, поэтому одна сеть может обслуживать несколько серверов. В противоположность этому нынешние средства NAS конфигурируются как физические устройства памяти, подключаемые к существующей сети.

Подключить к системе NAS дополнительные ресурсы не составляет труда, однако возможность объединения на базе собственных средств двух устройств NAS так, чтобы они выступали в качестве логического средства хранения данных, не предусмотрена. Однако изделия независимых поставщиков, такие как пакет vNAS фирмы 1 Vision Software, позволяют объединять несколько устройств WPNAS в общий пул памяти. Такая виртуализация средств NAS дает возможность работать с логическими наборами памяти и создавать более сложные решения на базе NAS. Так, если на каждом устройстве WPNAS установлен пакет vNAS, администратор может задать, например, такое правило перенаправления записи, вступающее в силу после достижения некоторого порогового значения: «По заполнении 75% моего дискового пространства осуществлять запись файлов на другое WPNAS-устройство, входящее в данный пул дисковой памяти».

С тех пор как стоимость хранения данных опустилась ниже отметки в 1 цент за Мбайт, на смену ленточным носителям постепенно приходят дисковые средства резервного копирования. Достоинства последних в том, что они обеспечивают более простое управление процессом резервирования и дают возможность немедленно восстанавливать данные. Дисковые накопители позволяют администратору хранить все важные файлы на дисках и в течение нескольких секунд предоставлять их приложениям, обеспечивая быстрое восстановление. Сегодня вопрос «А вы могли бы восстановить те пять сообщений, которые я удалил где-то с месяц назад?» может вызвать лишь недоумение. Но если резервирование данных выполняется на устройства массовой памяти с дисковыми носителями и при этом обеспечивается необходимый уровень детализации, то на восстановление уйдет меньше времени, чем на поиск ленты, на которую данные копировались месяц назад.

На мой взгляд, в будущем комбинированными средствами хранения данных SAN/NAS будут пользоваться практически все организации. Администраторы смогут с легкостью объединять хранящиеся на серверах файловые данные и данные приложений и применять единую методику для хранения практически всех данных компании. В тех же случаях, когда использование объединенной технологии SAN/NAS будет признано нецелесообразным, можно задействовать устройства NAS. Сетевые системы массовой памяти составляют основу современной инфраструктуры сетей Windows, они обеспечивают внушительную прибыль и облегчают задачу ИТ-администраторов.

Как связаться с поставщиками

Таблица 1. Характеристика NAS и SAN

Таблица 2. Типичное использование NAS и SAN