Из чего состоит схд

Система хранения данных представляет собой специальное оборудование, использующееся для управления информацией, ее копирования и хранения. С ее помощью можно организовать распределение данных по нескольким хранилищам, она позволяет хранить их на протяжении длительного времени. СХД состоит из следующих элементов:

• блоки питания;
• контроллер реестра;
• реестр HDD/SSD
• кэшированная память.

Что такое система хранения данных

Под СХД чаще всего понимают целый комплекс оборудования, которое используется для хранения крупных объемов информации, которую при необходимости можно оперативно извлечь и обработать. С помощью этой системы можно хранить медиафайлы, архивную информацию, резервные копии разработок, а также различные виды данных. Материалы чаще всего располагаются на жестких SSD-дисках. Иногда применяются гибридные варианты СХД, когда информация хранится на различных типах накопителей.

Среди особенностей системы можно выделить:

• наличие усложненного расположения данных;
• потребность в использовании специального программного оборудования, чтобы управлять СХД;
• потенциал к объединению всех дисков в единую сеть, по которой можно транслировать информацию как на внутренние, так и на внешние ресурсы;
• усовершенствованные методики обработки данных.

Что такое СХД и какие проблемы она решает

Сервер хранения данных — специализированное оборудование, предназначенное для работы с большими объемами информации. Ее появление было обусловлено постоянно растущими требованиями со стороны контролирующих органов. Государство требует сохранять практически все данные, так или иначе имеющие отношение к предпринимательской деятельности. В то же самое время постоянно растущая конкуренция вынуждает предприятия все глубже погружаться в аналитику и исследования рынка. Теперь, чтобы выполнять планы по продажам, необходимо знать абсолютно все о том, чего хочет клиент и какими особенностями он обладает. Однако держать столь большое количество информации на одном сервере нельзя, ведь у него попросту не хватит вместимости. Именно поэтому СХД является прекрасным подспорьем для бизнесменов.

В то же время подобные сервера помогают контролировать использование информации, которая является конфиденциальной и содержит коммерческую тайну. В некоторых случаях с их помощью можно сэкономить на статье расходов, связанной с содержанием в штате слишком большого числа IT-специалистов.

Устройство СХД

Сервера хранения данных состоят из нескольких элементов, которые могут быть настроены особым образом для обеспечения максимальной эффективности при обработке информации. Основным из них является реестр физических дисков, на которых и расположены все необходимые пользователям данные. Опытные IT-шники предпочитают комбинировать в одном СХД диски SSD и HDD, потому что у каждого из них есть индивидуальные преимущества в виде времени хранения материалов и увеличенной скорости их воспроизведения.

Важную роль выполняет RAID-контроллер — именно на него подаются все команды, связанные с поиском нужной информации, размещенной на дисках. С его помощью вся СХД объединяется в ряд логических компонентов, с которыми пользователю сервера удобно работать. Для обеспечения быстрого доступа к часто используемым материалам существует кэш-накопитель, он обладает сравнительно небольшой памятью и периодически нуждается в очистке для более эффективной работы сервера. Все элементы СХД находятся в защитном корпусе и связаны друг с другом элементами электропитания.

Какие бывают системы хранения данных

Все СХД делятся на три уровня в зависимости от скорости обработки запросов на получение данных:

• Файловые —представляют собой большое количество структурированных по различным критериям материалов. Для лучшей ориентации используется разметка, которая должна по первому запросу пользователя показать, в какую директорию следует пойти за тем или иным документом.
• Блочные —в них вся информация разделена на модули с уникальными метками, что позволяет СХД произвольно распределять их внутри себя. В этом типе система обходится без каталога, пользователю достаточно лишь знать, в каком блоке находятся нужные данные.
• Объектные или распределенные —здесь все материалы условно разделены на объекты, размещенные в едином хранилище. Последнее делится на ряд томов, обладающих метками и идентификаторами. Система поиска здесь устроена иначе, каждый файл описан максимально подробно, поэтому найти его можно очень быстро.

Принцип работы СХД — NAS

Внутри каждой СХД расположены дополнительные элементы, с помощью которых хранение материалов производится под влиянием особых свойств. С этой точки зрения все сервера хранения данных делятся на две категории. Наиболее частотной в использовании является NAS, который взаимодействует с файлами. СХД этой разновидности работает по принципу сервера, который обладает своей системой хранения материалов. При взаимодействии с пользователем он обрабатывает алгоритмы записи/извлечения определенного количества битов из нужных документов.

Как выбрать СХД?

Выбор наиболее подходящего сервера будет зависеть от целого ряда параметров. В первую очередь, необходимо определиться с тем, какая именно информация будет на нем храниться. Если речь идет о медиаконтенте, придется сразу же отказаться от тех систем, которые обладают прекрасной компрессией. Далее необходимо определиться, какое количество информации должно находиться на сервере. Здесь важно, чтобы количество негативно не повлияло на качество, поскольку если хранить слишком большое число материалов, то функциональность СХД значительно снизится.

Еще один момент, который необходимо отследить — ИС, которая будет работать с информацией, расположенной на серверах. Требования к СХД нужно будет предъявлять, основываясь именно на параметрах информационной системы. В зависимости от ИС появится еще один параметр — доступность. Он означает количество времени, когда информация доступна для обработки. Если он равен 99, это значит, что максимальная аварийность на протяжении календарного года составляет не более 95 часов.

Отдельно нужно проработать вопрос производительности СХД. При создании новой сети серверов сделать это нетрудно, но если речь идет о расширении существующей, здесь важно добиться такой сочетаемости нового и старого оборудования, чтобы можно было значительно увеличить существующую производительность.

Для СХД понадобится также подготовить место хранения, которое должно быть максимально комфортным, желательно установить туда качественную систему охлаждения. Некоторые виды бизнеса предъявляют дополнительные требования к серверам, в частности, защищенной противоударности, что тоже следует учесть при выборе. Также важно понимать, кто именно будет заниматься обслуживанием оборудования. Есть ли в штате инженер, умеющий работать с ним, или же нужно искать нового человека.

Если самостоятельно выбрать нужный сервер трудно, можно обратиться за помощью в компанию Ittelo.ru, где опытные специалисты подберут наиболее подходящую модель. Также с ними можно заключить договор на периодическое обслуживание оборудования, что позволит снизить расходы и не держать отдельного человека в штате.

Файловые

Данный тип СХД характерен тем, что здесь все материалы скомпилированы в каталоги с большим количеством метаданных. Это позволяет пользователю быстро найти местоположение нужного документа. Подобная система нуждается в периодической очистке от лишней информации, в противном случае она разрастется до слишком больших размеров.

Блочные

Сервер хранения данных работает так, что все материалы хранятся в специальных ячейках с идентификаторами. Система самостоятельно может определять место хранения блока, ориентируясь на свои свободные ресурсы. Такой тип СХД использует несколько вариантов поиска местонахождения информации.

Объектные

Здесь информация разделяется на меньшие по размеру элементы, которые помещены в единое место для хранения. Допускается разделение хранилища на несколько меньших по размеру элементов с метаданными, по которым пользователи смогут находить нужные материалы в кратчайшие сроки. Подобное распределение является наиболее эффективным для СХД.

NAS

Часто данный тип СХД используются для хранения информации в виде различных файлов. Внешне сервер напоминает компьютер с большим количеством встроенных в него дисков. Это оборудование использует для работы местную локальную сеть и соответствующие протоколы. Допускается объединение сразу нескольких серверов этого типа в единую систему.

Ключевая задача NAS — предоставление пространства, в котором прочие устройства из локальной сети смогут хранить собственные материалы. Значительно урезанная ОС подобной СХД не может производить стандартные вычислительные операции, но прочие утилиты могут быть теоретически на нем запущены. Зачастую эти сервера не имеют графического интерфейса, для их обслуживания и настройки используется web-ресурсы.

NAS обычно пользуется сразу несколькими протоколами (NCP, SMB, AFP, NFS и т.д.), что позволяет добиться повышенной надежности при хранении важной информации, легкости использования и возможности в любой момент произвести расширение СХД.

Тип данных

Внутри СХД могут храниться разнообразные типы информации, которые будут зависеть от его архитектуры. Зачастую на такие серверы помещают БД и big data, поскольку они обладают большим объемом и способны поддерживать их работу. Однако чаще всего оборудование заполняют стандартными файлами, резервными копиями для возможного восстановления систем, а также архивами слишком большого размера.

Объём данных

Именно этот параметр напрямую влияет на выбор жестких дисков, используемых в СХД. Если речь идет о потребности сохранить малое количество информации, при этом доступ к ней не обязательно должен быть быстрым, можно использовать стандартный SSD. Более крупные объемы потребуют наличия усовершенствованных дисковых накопителей, а в некоторых случаях придется даже создавать целую сеть из них.

Отказоустойчивость

Этот параметр обязательно следует учитывать при выборе сервера хранения данных. Устройство в любом случае не сможет работать без перерывов и сбоев, поэтому необходимо выбрать такую модель, где их количество будет минимальным. Если в описании параметров СХД сказано, что отказоустойчивость составляет 99%, это значит, что в среднем сервер не будет доступен чуть более 90 часов на протяжении календарного года. Это достаточно высокий результат, однако сейчас появляется оборудование, которое позволяет рассчитывать на годовой простой длительностью не более 10 часов.

Производительность

Под производительностью понимают число операций и переданных данных, которые СХД может осуществить в секунду времени. Только с ее помощью можно понять, какую нагрузку на сервер создают те или иные приложения и утилиты, файловые хранилища и т.д. Также производительность помогает определить время отклика на запрос о вводе-выводе данных.

СХД могут обрабатывать операции по вводу-выводу информации в приложения за 1 миллисекунду и даже меньше, однако для оценки работоспособности приложений и действий на сервере принято использовать количество данных, переданных за секунду. Чаще всего в роли единицы измерения выступают мегабайты, однако существуют системы, которые применяют байты. Общая производительность сервера рассчитывается путем сложения производительности ее элементов.

Накопители

Сервер хранения данных универсален и может взаимодействовать с разными накопителями. Наиболее популярными являются твердотельные и жесткие диски, их проще всего найти в магазинах, поскольку они удобны в использовании и позволяют увеличить общую производительность системы. Параметры накопителя напрямую зависят от интерфейса, поэтому необходимо уделить ему особое внимание, выбирая в магазине диски SSD и HDD. Если самостоятельно подобрать наиболее оптимальные накопители не удается, можно обратиться в компанию ITtelo, где сотрудники со стажем окажут помощь в выборе оборудования.

Форм-фактор

Форм-фактор представляет собой прямоугольный кейс для накопителя, обладающий определенными разъемами. У HDD и SSD чаще всего используется LFF или SFF, поскольку все подвижные элементы у них имеют много общего. Если же говорить о прочих накопителях, то они зачастую не обладают деталями, способными двигаться, поэтому форм-факторы для них представлены в большем количестве и в различных вариациях. Они постоянно меняются и напрямую зависят от того, какой подход используется при формировании единого СХД.

RAID-контроллер

Ключевая задача этого элемента заключается в формировании дискового массива, а затем — в контроле корректности его работы. Чаще всего он представляет собой адаптер, который включается в СХД и формирует общую базу из существующих накопителей. В некоторых случаях он способен создать специальную подсистему, в которой будут расположены материалы для определенного локального пользователя, тогда его нельзя будет рассматривать в качестве элемента СХД.

Двухконтроллерные системы

Некоторые СХД обладают сразу двумя контроллерами, что позволяет сформировать стабильное хранение всей информации без угрозы ее полной потери. Если один из них выходит из строя, то другой способен поддерживать работоспособность сервера на том же уровне. Чаще всего в СХД подобного типа используются принципы гибридного хранения материалов, за счет этого производительность может вырасти в разы.

Аппаратные компоненты СХД

Сервер хранения данных представляет собой замкнутую систему элементов, по которым информация передается конечному пользователю. Посланный запрос попадает в накопители, оттуда данные отправляются в бэкплейн, затем переходят в контроллер СХД, далее информация переносится на сетевые адаптеры. Именно к последним подключаются серверы пользователей, с помощью которых нужные данные попадают к инициатору запроса.

Дисковый контроллер и бэкплейн

Этот элемент системы хранения данных играет роль передатчика, с помощью которого подключенные диски отправляют информацию в вычислительные ресурсы. Чаще всего он является чипом, встроенным в материнку, но в некоторых СХД разрешается подключать его в виде отдельной карты. Контроллер разрешает видеть диски всем, кто работает с системой, и позволяет информации переходить на следующие уровни обработки.

Сетевые адаптеры

Эти компоненты СХД находятся на заключительном этапе обработке данных, именно отсюда последние отправляются за пределы системы. Устройство соединяется с прочими составляющими сетевой инфраструктуры, другими серверами и базами, с которыми ведет обмен материалами. Внешне СА выглядит как плата с большим количеством интерфейсов. В некоторых случаях он подключается к материнке отдельно, но чаще всего сразу присоединяется к ней на заводе-производителе.

Вычислительные ресурсы

СХД созданы, чтобы разгрузить стандартные сервера и значительно увеличить возможность производить необходимые вычисления. Пользователь может позволить себе корректировать архитектуру Центра обработки данных, приобретать новое оборудование только в том случае, если оно действительно необходимо. Объемы использования СХД также могут значительно меняться при росте числа задач по хранению информации.

Как хранили данные раньше

При создании первых серверов использовались различные варианты хранения информации — перфокарты, барабаны, магнитные диски и т.д. Все они имели очень маленькую вместимость, а зачастую требовали дополнительной ручной обработки. На протяжении нескольких десятков лет использовались перфокарты — обычные картонные листы со специальными отверстиями, потом их сменили перфоленты, которые не получили широкого распространения из-за своей сложности декодирования и архивации.

Следующим этапом были магнитные ленты, предназначенные для длительного хранения крупных массивов информации. Они до сих пор используются в некоторых производствах, поскольку потребность в создании резервных копий постоянно увеличивается прямо пропорционально количеству появляющихся новых материалов.

Почему возникла необходимость в СХД

Объемы информации, используемой в современном мире, постоянно увеличиваются, что приводит к потребности ее хранения. Именно поэтому IT-инженеры и задумались о создании СХД — средства, позволяющего не потерять важные данные. Однако крупные предприятия решили не только создавать соответствующую инфраструктуру для сохранения материалов, но и оптимизировать действующие сервера — сокращать их энергопотребление, расходы на поддержание жизнеспособности и приобретение резервных элементов.

Позволить себе потерю информации они не могут, поскольку тогда бизнес окажется под угрозой закрытия. Если в компании отсутствует система резервирования данных, их потеря может стать фатальной. Чтобы избежать подобной ситуации и нужны СХД.

Требования к СХД

Список требований к серверу хранения данных может быть абсолютно разным, он напрямую будет зависеть от желания пользователя. Некоторые стремятся приобрести дешевые серверы и ожидают от них высокого качества, но, как правило, все происходит с точностью до наоборот. Идеального соотношения “цена-качество” можно добиться, обратившись за консультацией к профессиональным IT-специалистам.

Ключевые требования к СХД

В основном владельцы СХД предъявляют к ним простые требования — простота в управлении, возможность изменения мощностей как в положительную, так и в отрицательную стороны. Важно, чтобы при работе с сервером можно было легко и просто находить необходимую информацию, чтобы он обладал как минимум неплохой производительностью. Ключевым все же является требование высокой надежности.

Типы СХД

Все серверы для хранения данных делятся на:

• Блочные —информация хранится в отдельных ячейках, которые никак не связаны друг с другом. СХД самостоятельно контролирует местоположение всех блоков.
• Объектные —хранилище материалов разделено на несколько томов, обладающих метаданными, упрощающими поиск.
• Файловые —внутри таких серверов вся информация собрана в папки, структурированные по принципу табеля.

Варианты подключений СХД

Наиболее частотными методами подключения серверов являются DAS, NAS и SAN. Первый считается самым простым, в этом случае СХД контролирует полностью все диски. Его удобно использовать при необходимости максимально упростить систему, увеличив доступность информации. Во втором случае диски доступны абсолютно любому пользователю локальной сети, они отображаются в виде директорий. Третий вариант представляет собой сочетание первых двух, его использование позволяет увеличить скорость обработки информации и сократить число отказов системы.

Варианты топологий СХД

Все элементы внутри серверов хранения данных связаны по определенному топологическому принципу.

Чаще всего используют следующие структуры:

• однокоммутаторная —базовая, которая представляет собой связь сервера с иными элементами СХД;
• каскадная — коммутаторы соединяются в единое дерево, где центральный из них должен поддерживать коннект с главным свитчем;
• решетчатая — ячейки связаны с коммутаторами, а последние соединяются между собой;
• кольцевая похожа на решетчатую, но здесь используется гораздо меньше ISL-коннектов.

Многоуровневое хранение данных

Работа нескольких СХД может быть организована в виде многоуровневой структуры. В ее состав войдут следующие компоненты:

• Емкость для хранения архивной информации;
• Основное хранилище —в нем будут располагаться данные, с которыми пользователь взаимодействует прямо сейчас;
• Сокращенная ячейка, предназначенная для проведения алгоритмических вычислений.

Программный и аппаратный RAID

Для решения самых разных задач можно использовать разные типы RAID-контроллеров. Например, аппаратный, который может самостоятельно контролировать работу дисковых массивов, не привлекая к этому операционную систему. Программный же, напротив, пользуется ее ресурсами, поэтому отчасти ограничивает общую производительность сервера для хранения информации.