ذخیره ساز تحت شبکه

ذخیره ساز تحت شبکه چیست؟

ذخیره ساز تحت شبکه به‌عنوان نوع خاصی از سرور ذخیره‌سازی داده اختصاصی تعریف می‌شوند. شامل دستگاه‌های ذخیره‌سازی مانند آرایه‌های دیسک، درایوهای CD/DVD، درایوهای نوار یا رسانه‌های ذخیره‌سازی قابل جابجایی، و نرم‌افزار سیستم تعبیه‌شده است که قابلیت اشتراک‌گذاری فایل بین پلتفرمی را فراهم می‌کند.

ذخیره‌سازی‌های شبکه معمولاً گره خود را در یک شبکه محلی بدون دخالت سرور برنامه اشغال می‌کنند و به کاربران اجازه می‌دهند به داده‌ها در شبکه دسترسی داشته باشند. در این پیکربندی، ذخیره‌سازی شبکه به‌طور متمرکز تمام داده‌های موجود در شبکه را مدیریت و پردازش می‌کند، داده‌ها را از برنامه‌ها بارگیری می‌کند یا سرور سازمانی را حذف نصب می‌کند، به طور موثر هزینه کل مالکیت را کاهش می‌دهد و از سرمایه‌گذاری کاربر محافظت می‌کند.

انواع حافظه های ذخیره ساز تحت شبکه

برای دستگاه های ذخیره سازی سازمانی، ذخیره سازی های شبکه به طور عمده به سه نوع تقسیم می شوند: DAS، SAN، و NAS، با توجه به حالت های اجرای آنها. آنها به ترتیب راه حل های مختلفی را برای محیط های کاربردی مختلف ارائه می دهند.

DAS

DAS (Direct Attach Storage) یک نوع ذخیره سازی است که مستقیماً سرور میزبان را متصل می کند. هر سرور میزبان دارای دستگاه ذخیره سازی مستقل است و هر سرور میزبان نمی تواند سرور میزبان دیگری را متصل کند. هنگامی که آنها نیاز به ارسال و دریافت داده دارند، به پیکربندی پیچیده ای نیاز دارند. اگر هر سرور میزبان سیستم عامل متفاوتی را اجرا کند، این قانون پیچیده تر خواهد شد.

معمولاً DAS برای شبکه های ساده ایده آل است. نیازی به ذخیره داده های زیادی ندارد. این نوع ذخیره سازی شبکه یک فناوری قدیمی است.

SAN

SAN (شبکه فضای ذخیره سازی) یک نوع ذخیره سازی است که از شبکه پرسرعت (فیبر نوری) برای اتصال سرور میزبان استفاده می شود. این SAN در انتهای آن سرورهای میزبان مستقر می شود. از انواع اتصال I/O مانند SCSI، ESCON و Fiber-Channels استفاده می کرد.

SNA برای آن دسته از محیط‌های کاربردی طراحی شده است که به شبکه‌های پرسرعت، داده‌های امن، عملکرد خوب اشتراک‌گذاری داده‌ها، مانند مخابرات، بانکداری، حجم برنامه‌های داده بزرگ نیاز دارند. از ویژگی های آن می توان به قیمت بالا و کیفیت خوب اشاره کرد.

NAS

NAS (Network Attached Storage)، یک دستگاه ذخیره سازی شبکه است که معمولاً مستقیماً به شبکه متصل می شود و خدمات دسترسی به داده ها را ارائه می دهد. یک دستگاه ذخیره سازی NAS به عنوان یک سیستم سرویس فایل داده عمل می کند و با کارایی بالای آن مشخص می شود. این برای مناطق آموزشی، دولتی، تجاری و سایر برنامه های ذخیره سازی داده ایده آل است.

پیکربندی

در این سیستم های ذخیره سازی، می توانید انواع مختلفی از تنظیمات را پیدا کنید. ساختارهای مختلف می توانند بر عملکرد هر سیستم ذخیره سازی معین تأثیر بگذارند. اجزای این تنظیمات عبارتند از:

• رابط جلویی: معمولاً به لایه دسترسی زیرساخت سرور متصل است، این رابط چیزی است که به کاربران امکان تعامل با داده ها را می دهد.
• گره اصلی: گره اصلی گرهی است که با استفاده از اطلاعات خارج از سیستم با گره های محاسباتی ارتباط برقرار می کند. این گره های محاسباتی را مدیریت می کند و از نظارت بر منابع و وضعیت های گره مراقبت می کند. اغلب، اینها در یک سرور قدرتمندتر از گره های محاسباتی قرار می گیرند.
• گره های محاسباتی: یک گره محاسباتی به اجرای طیف گسترده ای از عملیات مانند محاسبات، دستکاری فایل و رندر کمک می کند.
• یک سیستم فایل منسجم: با یک سیستم فایل موازی که در سراسر خوشه سرور به اشتراک گذاشته شده است، گره های محاسباتی می توانند به راحتی به انواع فایل دسترسی داشته باشند و عملکرد بهتری ارائه دهند.
• یک پارچه با سرعت بالا: ایجاد ارتباط بین گره ها به پارچه ای نیاز دارد که تاخیر کم و پهنای باند بالا را ارائه دهد. فناوری‌های Gigabit Ethernet و Infiniband گزینه‌های اصلی هستند.

در زیر برخی از سبک های معماری که ممکن است بیابید آورده شده است.

1. مدل چند لایه

با یک مرکز داده چند لایه، برنامه های کاربردی مبتنی بر HTTP به خوبی از سطوح جداگانه برای سرورهای وب، برنامه ها و پایگاه داده استفاده می کنند. این امکان جداسازی متمایز بین لایه ها را فراهم می کند که امنیت و افزونگی را بهبود می بخشد.

از نظر امنیت، اگر یک لایه به خطر بیفتد، بقیه به طور کلی با کمک فایروال بین آنها ایمن هستند. در مورد افزونگی، اگر یک سرور از کار بیفتد یا نیاز به تعمیر و نگهداری داشته باشد، سرورهای دیگر در همان سطح می توانند کارها را در حرکت نگه دارند.

2. معماری خوشه ای

در یک سیستم خوشه ای، داده ها در پشت یک گره محاسباتی باقی می مانند. آنها حافظه را بین آنها تقسیم نمی کنند. مسیر ورودی-خروجی (I/O) کوتاه و مستقیم است و اتصال سیستم دارای تأخیر بسیار کم است. این رویکرد ساده در واقع همان روشی است که به دلیل آسان بودن افزودن به سرویس های داده، بیشترین ویژگی ها را به نمایش می گذارد.

یکی از رویکردهای مدل معماری خوشه‌ای، لایه‌بندی « مدل‌های فدراسیون » در بالای آن‌ها است تا آن را تا حدودی بزرگ‌تر کند. این ورودی/خروجی را تا زمانی که به گره ای که داده ها را در بر می گیرد برسد، منعکس می کند. این لایه‌های فدرال برای هدایت داده‌ها به کد اضافی نیاز دارند، که تأخیر را به کل فرآیند اضافه می‌کند.

3. معماری های به هم پیوسته

این معماری ها داده ها را بین چندین گره توزیع می کنند، به صورت موازی اجرا می شوند و از شبکه ای از چندین کنترلر با دسترسی بالا استفاده می کنند. آنها مقدار قابل توجهی ارتباطات بین گره ای دارند و با چندین نوع عملیات کار می کنند، اما گره اصلی پردازش ورودی را سازماندهی می کند.

این سیستم‌ها در ابتدا برای متقارن ساختن مسیرهای ورودی/خروجی در سراسر گره‌ها و محدود کردن میزان خرابی درایو که می‌تواند عملکردهای ورودی/خروجی را نامتعادل کند، طراحی شده‌اند.

با طراحی پیچیده‌تر، یک معماری محکم‌تر به کد بسیار بیشتری نیاز دارد. این جنبه در دسترس بودن خدمات داده را محدود می کند و آنها را در پشته کد اصلی نادرتر می کند. با این حال، هرچه یک معماری ذخیره‌سازی با هم پیوند محکم‌تری داشته باشد، به‌طور قابل پیش‌بینی بهتری می‌تواند تأخیر پایینی ایجاد کند.

از آنجایی که اتصال محکم عملکرد را بهبود می‌بخشد، اضافه کردن گره‌ها و افزایش مقیاس می‌تواند دشوار باشد، که به ناچار پیچیدگی کل سیستم را افزایش می‌دهد و شما را در برابر اشکالات باز می‌کند.

4. معماری های به هم پیوسته

این نوع سیستم حافظه را بین گره ها به اشتراک نمی گذارد. داده ها با مقدار قابل توجهی از ارتباطات بین گره ای در نوشتن، بین آنها توزیع می شود، که می تواند هنگام نگاه کردن به چرخه ها، اجرای آن را گران کند.

داده های ارسال شده تراکنشی است. گاهی اوقات، تأخیر کم در مکان‌های نوشتن که خود دارای تأخیر کم هستند، مانند SSD یا NVRAM پنهان می‌شود، اما همچنان در یک معماری با جفت آزاد، حرکت بیشتری وجود دارد و I/Oهای اضافی ایجاد می‌کند.

شبیه به معماری محکم جفت شده، این یکی نیز می تواند از الگوی “فدراسیون” پیروی کند و بزرگ شود. معمولاً این امر مستلزم گروه بندی گره ها به زیر گروه هایی با گره های خاص به نام mapper است.

استفاده از این معماری نسبتاً ساده است و برای خواندن های توزیع شده که داده ها می توانند در مکان های مختلف قرار گیرند خوب است. از آنجایی که داده ها در بیش از یک نقطه قرار دارند، چندین گره می توانند آن را نگه دارند و دسترسی را تسریع کنند.

این عامل باعث می شود این معماری به ویژه برای سرور و نرم افزارهای ذخیره سازی و همچنین همگرایی بیش از حد در بارهای کاری تراکنش مناسب باشد.

همانطور که هر گره حافظه مشترکی ندارد، کد را نیز به اشتراک نمی گذارد، که جدا از گره های دیگر است. این طرح چند افکت دارد. اگر داده ها به شدت در نوشتن توزیع شوند، تاخیر بالاتر و کارایی کمتری در عملیات I/O در ثانیه (IOPS) خواهید دید.

اگر توزیع کمتری داشته باشید، ممکن است تأخیر کمتری داشته باشید، اما در خواندن به اندازه دیگری موازی‌سازی نخواهید دید. در نهایت، اگر داده‌ها زیر طبقه‌بندی شده باشند و تعداد کپی‌های زیادی ننویسید، معماری با جفت آزاد می‌تواند هر سه گزینه را ارائه دهد – تأخیر نوشتن کم، موازی‌سازی بالا و مقیاس‌بندی بالا.

5. معماری های توزیع شده

در حالی که ممکن است شبیه به یک معماری سست جفت شده به نظر برسد، این رویکرد با داده های غیر معاملاتی کار می کند. حافظه را بین گره ها به اشتراک نمی گذارد و داده ها در آنها توزیع می شود. داده ها روی یک گره تکه تکه می شوند و گهگاه به عنوان معیاری از امنیت توزیع می شوند. این نوع سیستم از فایل سیستم های شی و غیر POSIX استفاده می کند.

این نوع معماری کمتر از بسیاری دیگر رایج است، اما توسط شرکت های بسیار بزرگ استفاده می شود، زیرا به راحتی با پتابایت حافظه کار می کند. مدل پردازش موازی و سرعت آن، آن را برای موتورهای جستجو مناسب می کند.

به دلیل روش های تکه تکه سازی و استقلال آن از داده های تراکنش، فوق العاده مقیاس پذیر است. به دلیل سادگی، یک معماری توزیع شده و غیر اشتراکی معمولاً فقط نرم افزاری است و هیچ گونه وابستگی به سخت افزار ندارد.