Что такое система хранения данных

Система хранения данных выступает составной частью повседневной работы любой организации, жизни людей. Она гарантирует доступность, надежность, целостность и конфиденциальность информации. С помощью системы поддерживаются различные виды данных, включая текст, изображения, видео и аудиофайлы, СХД имеет разные формы и технологии, обладает возможностью масштабирования. Это позволяет расширять емкость и производительность системы в зависимости от нужд, запросов и роста организации. IT-инженеры ittelo.ru помогают подобрать оптимальные решения СХД по разумной цене под конкретный запрос клиента.

Что такое система хранения данных или СХД: зачем нужна

СХД является комплексным программно-аппаратным решением, предназначенным хранить любого рода данные, открывать к ним доступ. Она востребована в современных коммуникациях, сервисах и призвана:

• гарантировать сохранность информационных ресурсов без угрозы их потери;
• предоставлять инструменты и механизмы для структурирования и использования имеющихся и постоянно увеличивающихся баз;
• обеспечивать их доступность.

СХД позволяют увеличивать объемы хранилищ путем добавления новых дисков либо увеличения емкости уже задействованных.

Какие бывают системы хранения данных

Среди возможных вариантов выделяются:

• Локальные (DAS). Имеют прямое подключение к серверу и просты в использовании.
• Сетевые хранилища (NAS). Специализированные устройства, подключаемые к сети.
• Внешние хранилища (SAN). Позволяют нескольким серверам одновременно обращаться к общему хранилищу.
• Облачные системы. Услуги, предоставляемые провайдерами. Дают возможность пользователям сохранять и получать доступ к своим данным через интернет.

Особенности систем хранения варьируются в зависимости от их типа и конкретных требований организации.

Виды систем хранения данных и их особенности

Основные виды СХД представлены следующими вариантами:

• Файловые системы. Организуют данные в виде файловой структуры и предоставляют доступ к ним через иерархическую систему каталогов.
• Базы данных. Позволяют хранить и организовывать данные в структурированном формате, обеспечивая эффективное управление, поиск и обработку информации.
• Облачные системы. Обеспечивают удаленное хранение данных на серверах провайдеров.
• Гиперконвергентные системы. Объединяют хранение, вычислительные ресурсы и виртуализацию.

СХД часто предлагают использование механизмов дополнительной безопасности на аппаратном и программном уровнях.

Принцип работы системы хранения данных

Механизмы, позволяющие управлять базами данных, включают следующие возможности:

• создавать, изменять и удалять данные, производить другие манипуляции;
• выполнять операции поиска, сортировки и фильтрации;
• кэшировать для сохранения часто применяемых сведений для быстрого реагирования сервера;
• делать резервное копирование и восстановление.

Некоторые системы поддерживают репликацию данных, позволяя создавать копии на разных устройствах или серверах для обеспечения отказоустойчивости и повышения доступности.

Как правильно выбрать систему хранения данных

Выбирая СХД, необходимо следовать определенному алгоритму:

• определиться с требованиями – объемом данных, скоростью сохранения и чтения, доступностью и отказоустойчивостью, бюджетными ограничениями;
• исследовать типы хранилищ, чтобы выбрать систему, которая наиболее эффективно их поддерживает;
• оценить производительность – скорость чтения и записи, возможности расширения системы для обеспечения требуемого уровня производительности;
• рассмотреть масштабируемость.

Важно также удостовериться, что выбранная система предлагает механизмы шифрования, контроля доступа и защиты. В большинстве случаев они играют определяющую роль, когда недопустима утечка информации, сохранность конфиденциальности.

О требованиях к доступности

СХД должна обеспечивать высокий уровень доступности данных. Это достигается путем использования технологий и инструментов, которые предотвращают одиночные точки отказа и обеспечивают непрерывное функционирование. Система должна быть способна обнаруживать и устранять сбои аппаратного или программного обеспечения, минимизировать простои и потери данных.

Доступность обеспечивают дополнительно:

• распределение информации между несколькими устройствами или узлами;
• масштабируемость с помощью новых узлов или увеличения потенциала устройств;
• быстрое восстановление после нежелательных сбоев.

Важно проводить мониторинг для обнаружения проблем, принятия мер по их предотвращению и устранению.

Сервисы и масштабируемость

Сервисы и масштабируемость – существенные аспекты устройства СХД. Среди сервисов выделяются способность:

• хранить, копировать и восстанавливать информацию;
• реплицировать;
• шифровать;
• осуществлять контроль за доступом и аутентификацией.

Масштабируемость:

• горизонтальная – добавляются дополнительные хранилища и контроллеры;
• вертикальная – увеличивают ресурсы внутри существующих компонентов.

Масштабируемость сочетается с возможностями централизованного управления.

Безопасность

Обеспечение безопасности используемой структуры включает:

• Шифрование данных. Выбранная система предлагает механизмы шифрования в покое и во время передачи.
• Контроль доступа. Включает аутентификацию, авторизацию и аудит при предоставлении доступа.
• Средства защиты от вредоносных программ. Применяются антивирусные и антишпионские программы.
• Физическая защищенность. Включает пожарную безопасность, контроль за серверными помещениями, исключение случайного проникновения, создание резервных копий.

Выбранная архитектура должна регулярно обновляться и предоставлять патчи для исправления уязвимостей. Для этого важно техническая поддержка производителя оборудования или поставщика услуг.

CPU и GPU: в чем отличие?

Это основные типы процессоров. С помощью CPU и GPU выполняются вычисления, иные действия. Однако функции и характеристики процессоров существенно отличаются:

• Функциональность. CPU управляет ОС, выполняет программы, обрабатывает информацию и т. д. GPU предназначен для графики, призван обеспечивать высокопроизводительные операции параллельных вычислений.
• Архитектура. CPU имеет небольшое количество ядер, которые работают на высокой тактовой частоте. GPU насчитывает до нескольких тысяч ядер с низкой частотой.

GPU выполняет параллельные задачи при обработке графики, проведении вычислений, добыче криптовалюты. CPU ориентирован на последовательные задания.

Блочная СХД

Система работает на уровне блоков. Предназначена для быстрого и прямого доступа к сервисам и востребованным базам.

Основные характеристики блочной СХД:

• архитектура – состоит из контроллера, включающего процессоры, кэш-память и набор интерфейсов, дисковых массивов;
• поддерживается протоколами передачи FC, iSCSI и FCoE;
• позволяет создавать и управлять логическими блоками данных;
• обеспечивает высокую оперативность передачи.

СХД данного типа легко масштабируется путем добавления дисков или увеличения емкости задействованных устройств.

Файловая СХД

Организует данные в файловом формате и делает их доступными через сеть.

Основные характеристики системы:

• использует файловую структуру для организации и управления данными;
• определяет способ хранения, иерархию каталогов, права доступа, атрибуты;
• поддерживает протоколы NFS, SMB, CIFS;

Система предоставляет возможность нескольким пользователям или компьютерам работать с одними и теми же файлами одновременно.

Объектная СХД

Данные при использовании подобной конфигурации организованы в формате объектов. Они доступны через унифицированный интерфейс.

Основные характеристики:

• бывают структурированными или неструктурированными, включают тексты, изображения, видео и т. д.;
• обеспечивают повышенную масштабируемость;
• гарантируют устойчивость к сбоям;
• позволяет работать через интернет.

Объектная СХД применяется для работы со значительными объемами, включая архивы, медиаконтент и т.д.

NAS

Является автономной структурой, призванной хранить сетевые базы данных. Поддерживает простой и удобный способ работы. С ее помощью осуществляется управление, организация и обмен данными.

NAS обычно представлено специальным устройством, состоящим из одного или нескольких дисков, подключенных к сети, ОС и программный софт. Характеризуется централизованным управлением для хранилища, обслуживания клиентов.

Устройство СХД

Ключевые компоненты устройства СХД:

• Хранилища. Включает физические носители – диски HDD, твердотельные накопители SSD.
• Контроллеры. Отвечают за выполнение операций по обработке информации, предоставление доступа.
• Интерфейсы подключения. Например, SAS, Ethernet и другие.
• Программное обеспечение управления.

СХД предоставляет ряд функций для обеспечения доступности и безопасности информации, возможность масштабирования, интеграции с другими системами, мониторинга и аналитики.

Как выбрать СХД?

Необходимо учитывать несколько ключевых факторов:

• емкость хранения;
• характеристики производительности;
• степень надежности и безопасности;
• возможности масштабироваться;
• интерфейсы и протоколы, совместимые с сетевой инфраструктурой и используемыми приложениями;
• управление и администрирование;
• бюджет.

Важно также знать особенности конкретной среды, используемых приложений, чтобы получить наилучшее соответствие потребностям.

Как устроена система хранения данных

Объединяет аппаратную и программную составляющие. Основными компонентами структуры выступают контроллер и хранилища.

Для NAS используется Ethernet, SAN работает с помощью iSCSI и т.д. К сети подключаются серверы, рабочие станции.

Программное обеспечение системы позволяет управлять доступом, обменом, защитой данных, задавать параметры работы.

Классификация СХД

Существует несколько основных типов и подходов к классификации используемых СХД:

• По технологии подключения – DAS, NAS, SAN.
• По уровню доступности и отказоустойчивости – JBOD, RAID, Clustered Storage.
• По характеру использования – Online, Nearline и Offline Storage.
• Поуровню производительности – Entry-level, Mid-range и Enterprise Storage.

Это важно учитывать, чтобы получить подходящую конфигурацию. Играют свою роль требования среды, стоящие задачи.

Разместите большие объемы данных в СХД

Для размещения больших объемов используются несколько распространенных методов:

• Группа дисков, объединенных в хранилище. Различные уровни обеспечивают отличающуюся степень отказоустойчивости и производительности.
• Резервное копирование. Выполняется на отдельные носители – ленты, внешние жесткие диски или облачное хранилище.
• Репликация данных. Обеспечивает отказоустойчивость и возможность продолжения работы.
• Кластеризация и федерирование. Позволяют объединить несколько физических устройств в единое логическое хранилище.

Часто используется распределенное хранение, при котором данные размещаются на нескольких устройствах в разных физических местоположениях.

Отказоустойчивость СХД и восстановление после сбоев

Обеспечивать бесперебойность работы – одна из важнейших задач СХД. Для этого принимаются во внимание следующие аспекты функциональности системы:

• используются СХД с дублированными компонентами, чтобы предотвратить отказ оборудования;
• применяется репликация данных для создания копий на других устройствах или в других физических местоположениях;
• делается регулярное резервное копирование;
• производится мониторинг и управление;
• учитываются возможности технической поддержки и обслуживания.

Рекомендуется проводить анализ и консультации с экспертами для определения оптимального подхода к отказоустойчивости СХД для организации.