Сетевые устройства хранения осваивают новые территории

Развиваясь наряду с другими технологиями хранения, NAS обретают все более устойчивое положение, разделяя с сетями хранения общий сегмент рынка.

За последний год рынок сетевых устройств хранения пережил серьезные потрясения. Условная грань, разделяющая технологии хранения на сетевые устройства (Network-Atteched Storage, NAS) и сети хранения (Storage-Area Network, SAN), постепенно стирается. Обе технологии все чаще применяются на предприятиях, в центрах хранения данных и в сетях провайдеров услуг и могут быть успешно реализованы в одной и той же среде.

Одной из наиболее заметных тенденций стало резкое увеличение спроса на сетевые устройства хранения. По прогнозам аналитической компании Yankee Group, в 2002 г. доход от реализации систем хранения NAS вырастет на 12,6% по сравнению с показателями предыдущего года, а к 2005 г. он составит 8,56 млрд долларов.

Изменения коснулись и типов устройств NAS. Картина примерно такова: «традиционные» сетевые устройства хранения подключаются напрямую к сети и обеспечивают доступ к данным на уровне файлов (в отличие от технологии Fibre Channel, где передача данных происходит на уровне блоков). Технология NAS предполагает раздельное хранение и обработку данных; другими словами, данные хранятся на устройствах NAS, доступ к которым осуществляется по сети (в отличие от независимой дисковой системы).

Системы NAS способны понимать различные протоколы, включая HTTP и ftp, сетевую файловую систему (Network File System, NFS) и общую файловую систему Internet (Common Internet File System, CIFS). Кроме того, разные сетевые устройства хранения поддерживают различные операционные системы и платформы (из наиболее известных — Windows, UNIX, Linux, Solaris, NetWare и AppleTalk), но при этом они обеспечивают общий доступ к файлам для всех клиентов. Некоторые системы имеют собственную ОС.

Обычно устройства NAS оснащаются интерфейсами GigE. Некоторые из них поставляются с оригинальным программным обеспечением управления и резервного копирования, причем многие совместимы с управляющим программным обеспечением хранения таких компаний, как Veritas, Legato, NSI Software и Computer Associates.

Первоначально устройство NAS представляло собой предназначенный для выполнения строго определенных задач простой файловый сервер. И хотя многие из этих базовых систем еще присутствуют на рынке, некоторые производители предлагают шлюзы NAS. Они не содержат внутреннюю память, а подсоединяются к устройствам хранения напрямую или через SAN.

Как правило, NAS дешевле технологии SAN, однако и менее эффективны при выполнении определенных операций. Просто дело в том, что в настоящее время те или иные приложения более ориентированы на сети хранения Fibre Channel. К тому же, как утверждают приверженцы технологии Fibre Channel, защита в устройствах NAS организована хуже. Наконец, в основе NAS лежит протокол IP, в то время как SAN строятся на вызывающей большее доверие технологии Fibre Channel.

Эти отличия в производительности и организации защиты данных, по-видимому, будут все менее заметны, поскольку устройства NAS становятся мощнее, а технологии Ethernet, IP и сетей хранения объединяются. Многие специалисты в этой области полагают, что конвергенция SAN и NAS неизбежна, и подтверждением тому служит появление на рынке некоторых продуктов, о которых будет упомянуто ниже. Однако не вполне ясно, что именно подразумевается под словом «конвергенция», как быстро она произойдет и каковы будут ее последствия. В этой статье под конвергенцией понимаются технологии, позволяющие осуществить совместный доступ к данным, организованным в виде блоков или файлов, и подсоединить устройства NAS на базе IP к сетям хранения на базе Fibre Channel.

Многие системы NAS вооружены встроенными средствами защиты данных, обеспечивая блокировку, аутентификацию, шифрование, обнаружение ошибок и регистрацию. К подобным средствам можно отнести контроль доступа с помощью таких механизмов, как списки контроля доступа (Access Control List, ACL) и опции для задания разрешений. Широко распространена поддержка протокола защищенных сокетов (Secure Sockets Layer, SSL), а также упрощенного протокола доступа к каталогу (Lightweight Directory Access Protocol, LDAP), службы удаленной аутентификации пользователя (Remote Authentication Dial-up User Service, RADIUS) и аутентификации Kerberos.

Для защиты бывают полезны межсетевые экраны, хотя и это не дает полной гарантии. Некоторые системы NAS изначально обеспечены встроенными функциями защиты на уровне программных продуктов, либо в их основе используются механизмы безопасности, реализованные на уровне операционной системы. Обеспечением безопасности также занимаются сторонние компании: Cheсk Point, McAfee, Trend Micro, Symantec и Secure Computing.

Классификация NAS

Хотя сегментировать рынок сетевых устройств хранения довольно трудно, условные рамки определить все же можно: емкость систем начального и среднего уровня, ориентированных на рабочие группы и подразделения, может составлять до 500 Гбайт, а соответствующий показатель для самых мощных систем достигает нескольких терабайт. Некоторые производители выпускают полный спектр устройств для всех сегментов рынка, однако такие компании, как EMC², Network Appliance и Storage Computer, специализируются на «тяжелых» системах. Компании Sony, Maxtor и Quantum выпускают системы хранения уровня рабочих групп. Пересечение интересов обычно происходит на уровне устройств среднего класса, которые выпускают Network Appliance, EMC², Compaq Computers (ныне ставшая частью Hewlett-Packard), IBM, Dell Computer, Procom и Quantum.

Хотя в данной статье основное внимание сосредоточено на системах хранения корпоративного уровня, несколько слов следует сказать и о других продуктах, не относящихся к указанному сегменту рынка. Среди устройств начального и среднего уровня стоит назвать Snap Server компании Quantum; PowerVault, разработанный в Dell; StorStation, предлагаемый Sony; MaxAttach от Maxtor и NAS S1000 производства Compaq.

Важным фактором, позволяющим отнести устройство к той или иной группе, является цена. Например, Snap Server 1100 емкостью 40 Гбайт стоит 549 долларов, а NERFORCE 1750, способный хранить 1,8 Тбайт, — 21850 долларов. Монтируемая в стойку система NAS 200 компании IBM на 109 Гбайт предлагается по цене 23852 доллара, а самый дешевый Clarion IP4700 от EMC² при емкости 400 Гбайт — за 75 тыс. долларов. Стоимость наиболее мощных устройств, например Celerra File Server производства компании EMC² емкостью 500 Гбайт, начинается от 250 тыс. долларов и, в зависимости от конфигурации, может составлять до нескольких миллионов долларов. На рисунке представлен прогноз доходов от реализации устройств NAS до 2005 г., причем устройства классифицированы по ценовым категориям.

Прогноз доходов рынка NAS во всем мире по ценовым диапазонам.

Куски пирога. Поскольку рынок NAS становится все более диверсифицированным, границы между различными категориями продуктов неуклонно стираются. Одним из критериев классификации становится цена. Верхний сегмент рынка рос наименее активно по сравнению с сегментами начального и среднего уровня из-за общего экономического спада и банкротств в сфере электронного бизнеса.

Быстрее, лучше, дешевле

На увеличение производительности и повышение масштабируемости влияют многие факторы, один из которых — выпуск на рынок компонентов для разгрузки потоков данных TCP/ IP. К ним можно отнести адаптеры шины хоста (Host Bus Adapter, HBA) или сетевые интерфейсные карты (Network Interface Card, NIC); их применение позволяет освободить процессор сервера по обработке TCP/IP для выполнения других задач. Кроме того, производительность NAS при обработке запросов таких приложений, как базы данных, улучшилaсь, хотя прежде эти устройства не обладали подобными достоинствами.

Значительное упрощение операций с базами данных обещает файловая система прямого доступа (Direct Access File System, DAFS). Над созданием DAFS трудились несколько компаний, возглавляемых Network Appliance и Intel, в результате чего был выработан протокол доступа к файлам, применение которого должно снизить задержки и увеличить пропускную способность систем NAS. Архитектура передачи данных DAFS напрямую из хранилища в хранилище позволяет снизить нагрузку на процессор, реализуя это более эффективно, чем практически устаревшие протоколы NFS и CIFS. Используемый в протоколе DAFS виртуальный интерфейс (Virtual Interface, VI) оптимизирован для кластерной архитектуры серверов, что ведет к повышению производительности за счет совместного доступа к файлам. Протокол совместим с Fibre Channel, GigE и InfiniBand (см. статью Э. Кларк «Fibre Channel, IP и некоторые другие технологии в сетях хранения» в этом номере «Журнала сетевых решений/LAN»).

Компания Nework Appliance недавно выпустила продукт DAFS Database Accelerator на базе протокола DAFS. Он оптимизирован для серверов, работающих с приложениями Oracle8i, 9i, DB2 и Sybase под управлением операционной системы Solaris. Программное обеспечение использует технологию VI поверх GigE и обеспечивает балансировку нагрузки, организацию множественных путей (поддержку двух и более путей доступа к данным), а также средства против сбоев. Помимо резервного копирования и зеркалирования оно способно выполнить тестирование базы данных и восстановление в оперативном режиме.

Рэнди Кернс, глава аналитической компании Evaluator Group, специализирующейся на технологиях хранения, считает DAFS одной из наиболее важных разработок, появившихся в последнее время на рынке NAS. По мнению Куртиса Престона, президента компании Storage Group, доступ к памяти напрямую с помощью этого протокола позволит существенно увеличить производительность. Он подчеркивает современность протокола, разработанного в XXI в., в отличие от NFS и CIFS, которые появились в 1984 г.

Не секрет, что некоторые операции резервного копирования и восстановления сложно реализовать в устройствах NAS, но и здесь ситуация улучшается. Например, протокол управления данными в сети (Network Data Management Protocol, NDMP) предназначен для того, чтобы приложения по управлению системами хранения были способны выполнять резервное копирование данных на различных аппаратных платформах и в различных операционных средах. Эта технология способствует организации внесетевого и бессерверного резервного копирования, что может серьезно сказаться на повышении эффективности.

Изменения коснулись и цен. В результате жесткой конкуренции на рынке и с появлением таких продуктов, как Near Store R100 компании Network Appliance и Storage Works NAS B3000, сетевые устройства хранения стали более доступны. Устройство R100 представляет собой полуавтономную (near-line, устройство хранения данных с автоматически устанавливаемым носителем) систему хранения, спроектированную специально для резервного копирования и архивирования. Ее емкость варьируется от 12 до 96 Тбайт, программное обеспечение позволяет выполнять резервное копирование, а результаты сохранять впоследствии на ленте. Это устройство можно использовать для резервного копирования нескольких файловых серверов, оно совместимо с управляющим программным обеспечением, выпускаемым Computer Associates, Legato и Veritas.

Цена минимальной конфигурации (с программным обеспечением для зеркалирования, тиражирования и восстановления) начинается от 275 тыс. долларов. Таким образом, стоимость архивирования и резервного копирования на диски приближается к ленточным системам корпоративного уровня, но при существенно большей производительности. Компания ADIC недавно объявила, что ее ленточные библиотеки совместимы с R100. В компаниях StorageTech и Quantum также заявляют, что их ленточные библиотеки совместимы с файловыми серверами (файлерами) NetApp компании Network Appliance.

На рынке представлена еще одна высокофункциональная система, предлагаемая по разумной цене, — сетевая система хранения среднего уровня NAS B3000, емкостью до 27 Тбайт, со встроенными средствами коммутации. Вообще-то она была разработана в Compaq, но в результате слияния HP и Compaq в дальнейшем, возможно, будет интегрирована в другую продуктовую линейку.

Устройство B3000 обладает возможностью резервного копирования и восстановления, тиражирования и выполнения мгновенных снимков (snapshot), а также средствами кластеризации. Система обеспечивает виртуализацию, благодаря которой множество физических устройств в сетевой среде воспринимаются как одно, что позволяет распределить виртуальный пул памяти более эффективно. Благодаря интерфейсу Fibre Channel устройство B3000 можно подсоединять к сетям хранения, обеспечивая доступ как на уровне файлов, так и на уровне блоков. Для конфигурации емкостью 288 Гбайт цена начинается от 43 тыс. долларов.

Появление программного средства Server Appliance Kit (SAK) компании Microsoft также повлияло на ситуацию на рынке NAS. Оно позволяет OEM-партнерам быстрее выводить на рынок свои устройства NAS и упрощает работу сетевого администратора. Недавно компания Sun Microsystems выпустила программное обеспечение ServPoint Appliance для NAS, предназначенное для реселлеров и системных интеграторов. Продукт помогает трансформировать стандартные серверы в устройства NAS, работающие под управлением Solaris и Linux, благодаря чему у заказчика появляется возможность более широкого выбора.

Конвергенция в действии

Конвергенция технологий SAN и NAS (основанных на доступе к данным на уровне блоков или файлов) начинает менять ситуацию на рынке NAS. Многие производители выпускают шлюзы NAS и другие устройства, которые становятся мостиком, связывающим NAS и SAN. Большинство из этих продуктов, в сочетании с совместимым оборудованием и программным обеспечением, поддерживают резервное копирование и восстановление, тиражирование, удаленное зеркалирование, мгновенные снимки, восстановление после сбоев, кластеризацию, удаленное управление и виртуализацию.

Среди продуктов, обеспечивающих конвергенцию в том или ином виде, — устройство Celerra File Server компании EMC²; оно служит внешним интерфейсом к массивам хранения Symmetrix. Шлюз Data Mover 510 действует как кластер, объединяющий до 14 файловых серверов в рамках Celerra, и позволяет масштабировать хранилище до 52 Тбайт.

Программное обеспечение Celerra HighRoad играет роль моста между SAN и NAS, реализуя множественные пути совместного доступа к файлам и организуя передачу данных поверх соединений SAN. Оно также поддерживает тиражирование локальной файловой системы. В компании EMC² планируется интеграция интерфейса iSCSI в будущие версии ее систем NAS, что могло бы стать еще одним шагом на пути к конвергенции. Однако компания, вероятнее всего, будет следовать своей традиционной тактике «подождать и посмотреть», пока на рынке не произойдет серьезного смещения в сторону этих технологий.

Устройство Total Storage NAS 300G компании IBM представляет собой шлюз, с помощью которого данные передаются как на уровне блоков, так и на уровне файлов. Оно связывает локальные сети Ethernet с сетями хранения Fibre Channel. Система совместима с Enterprise Storage Server, Module Storage Server, а также серверами хранения FastT200 и FastT500 этой же компании. С помощью данного шлюза устройства IBM могут быть связаны с оборудованием SAN других производителей.

IBM провела тестирование на совместимость с системами хранения Freedom Storage Lightning 9900 компании Hitachi Data Systems, которые включают поддержку SAN на базе Fibre Channel. Конфигурации шлюза 300G с одним узлом (G01) и с двумя узлами (G26) стоят соответственно 31915 и 66330 долларов. В 2001 г. IBM интегрировала интерфейс iSCSI в систему хранения Total Storage IP Storage 200i, представляющую собой дисковый массив, запросы к которому осуществляются на уровне блоков по стандартным сетям IP.

Устройство Storage Works Executor E7000 компании HP представляет собой шлюз NAS и служит для связи с выпускаемыми ею дисковыми массивами. E7000, в сочетании со StorageWorks Enterprise Virtual Array (виртуальными системами RAID) на базе Fibre Channel, позволяет объединить устройства Virtual Array в единый пул хранения данных. Оно поддерживает как технологии SAN, так и NAS. Цены на эти системы начинаются от 48 тыс. долларов. Подобно другим производителям, HP и Network Appliance заявили, что они будут внедрять технологию iSCSI в свои будущие продукты, а время покажет, насколько быстро это произойдет.

Рассматривая конвергенцию в ином аспекте, компания Auspex заявила, что ее сетевой контроллер для систем хранения NSC3000 предназначен для совместимости с существующими подсистемами хранения SAN других производителей. Продукт обеспечивает передачу файлов в сетях хранения с помощью коммутаторов.

И наконец Intel, IBM, Sun и Dell выпустили на рынок ультратонкие серверы (blade server) с поддержкой протоколов Ethernet, Fibre Channel, iSCSI и InfiniBand.

НОВАЯ ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ

На рынок NAS обрушился настоящий шквал продуктов виртуализации. Термином «виртуализация» обозначаются самые разные понятия, но преимущественно он означает процедуру построения единого логического пула памяти из отдельных гетерогенных устройств в сетевой среде. Виртуализация окажется полезной при оптимизации использования дискового пространства, более рациональной организации управления и упрощения операций удаленного зеркалирования, резервного копирования и восстановления, а также восстановления после катастроф. Она может благоприятно сказаться на таком параметре, как отдача от инвестиций (Return on Investment, ROI), за счет более эффективной организации совместно используемых ресурсов хранения.

По данным Кернса, управление множеством устройств NAS как единым устройством позволило бы снизить накладные расходы, что является важным фактором для NAS.

Производители позаботились о применении виртуализации на уровне как программного, так и аппаратного обеспечения. Программный продукт MultiStore компании Network Appliance консолидирует серверы и домены UNIX и Windows в одном специализированном устройстве. Система предполагает логическое деление на разделы сетевых ресурсов и памяти файловых серверов NetApp, в результате чего один файловый сервер действует как несколько виртуальных. Для балансировки нагрузки или при восстановлении после катастрофы пользователи, домены и данные могут мигрировать на другой сервер. Реализованные в программном обеспечении механизмы безопасности позволяют предотвратить доступ к ресурсам или данным в других виртуальных разделах.

Программный продукт IPStor компании FalconStore обеспечивает виртуализацию хранения, а также агрегирование и предоставление памяти в среде Windows, Linux и UNIX. В дополнение к резервному копированию, зеркалированию, тиражированию и возможностям выполнения мгновенных снимков он поддерживает передачу данных на уровне файлов и блоков по сетям IP, реализуя тем самым функциональность SAN и NAS. Программный продукт DUET компании Procom обеспечивает доступ к данным на уровне файлов и блоков для файлеров NetFORCE, которые в максимальной конфигурации поддерживает объем до 17 Тбайт.

Сетевые устройства хранения Lunar Flare компании Tricod агрегируются в кластеры с помощью программного продукта Illuminata. Этот пакет может объединять в кластер до 16 систем, организуя единый пул хранения для обслуживания клиентов Windows и AppleTalk. В основу данного программного продукта положена распределенная файловая система, благодаря которой он способен перераспределять данные среди множества устройств и управлять теми и другими как единым целым.

Продукт Network Storage Module 100 компании LeftHand Network использует технологию, которую в компании называют «объединенное сетевое хранилище» (Network Unified Storage). Система работает поверх Ethernet, поддерживает передачу данных на уровне файлов и блоков, обеспечивает кластеризацию и виртуализацию, а также динамическое размещение ресурсов памяти. Система может работать в среде Windows NT/2000, Solaris и Linux.

Устройство PSX-1000 Storage Utility Switch компании Pirus Networks представляет собой маршрутизатор, обеспечивающий консолидацию гетерогенных ресурсов, централизованное управление и выделение ресурсов по мере необходимости. Система реализует управление хранением на уровне блоков и на уровне файлов, а также возможности виртуализации.

Среди прочих производителей, чьи продукты поддерживают виртуализацию, стоит назвать IBM Tivoli, EMC², HP, Veritas и DataCore. Здесь же можно упомянуть недавно появившиеся на рынке со своими продуктами компании Systina Software, Zambeel и Cereva Networks.

Сетевые устройства нового поколения

Увеличивая дальность, скорость и функциональность, современные разработки придают новое качество NAS. Говоря о них как о следующем поколении, мы имеем в виду быстрые, интеллектуальные, масштабируемые и надежные, устойчивые к сбоям системы, применение которых позволяет обеспечить более высокое качество и класс обслуживания (QoS), формирование услуг и расширенные возможности управления. Устройства этой категории обычно поддерживают намного больше соединений, чем традиционные системы NAS. Распределенные кэширующие системы хранения предназначены для запоминания наиболее часто используемых файлов на границе сети, что также расширяет возможности доставки традиционного контента при решении различных вопросов хранения информации.

Как утверждают в компании BlueArс, пропускная способность ее устройства Si7500 Storage System составляет 2 Гбайт. Система вмещает до 8,7 Тбайт в одном шкафу и может масштабироваться до 250 Тбайт, если несколько таких шкафов связать посредством шлюза NAS. С внешней стороны имеется интерфейс для подключения NAS, с противоположной — интерфейс для подключения SAN. Система использует высокопроизводительные процессоры, а увеличение пропускной способности достигается за счет применения сетевых коммутаторов для систем хранения производства компании Vixel.

Устройство CyberNAS 4000 расширяет область применения NAS на городские и глобальные сети. Система поддерживает передачу данных по сетям GigE и OC-48, а ее емкость может быть увеличена до 43,9 Тбайт. Она имеет несколько высокоскоростных интерфейсов, что способствует передаче видео, графики и баз данных больших размеров. В системе реализованы интерфейс SCSI и арбитражная петля Fibre Channel (FC-AL). В дополнение к зеркалированию и тиражированию устройство позволяет организовать географически разнесенные кластеры.

Системы производства Tricord, LeftHand Networks, Pirus Networks, Cereva Networks, 3PARdata и Zambeel также можно отнести к категории хранения пользовательского класса в том понимании, которое определено в этой статье.

Устройство доставки контента компании Network Appliance относится к системам распределенной памяти и обладает производительностью 155 Мбит/с для протокола HTTP и более 622 Мбит/с для потоковых приложений. NetCache C6100 может запоминать или осуществлять доступ к контенту библиотек общей емкостью до 2 Тбайт, посредством настраиваемого управления пользовательским контентом и программного обеспечения для доставки данных. Средства безопасности включают фильтрацию и сканирование на вирусы, аутентификацию LDAP и RADIUS, а также списки контроля доступа ACL.

Система Storage Server на базе ядра Linux компании Storigen запоминает и осуществляет доступ к файлам, а кроме того, передает потоковый медиатрафик на границе сети. Она в состоянии хранить до 2,5 Тбайт информации и доставлять контент со скоростью до 500 Мбит/с. Работа осуществляется с помощью программного обеспечения с поддержкой удаленного мониторинга, управления и распределения ресурсов. Механизм обеспечения безопасности включает фильтрацию, а также поддержку протокола SSL и аутентификацию LDAP.

Тверда ли почва под ногами?

По-видимому, на рынке NAS параллельно с разработками в области имеющихся систем не исключено появление принципиально новых продуктов. С развитием конвергенции станет появляться все больше систем, способных обрабатывать данные на уровне и блоков, и файлов. Многие производители NAS станут выпускать системы, совместимые с такими протоколами, как IP, iSCSI и InfiniBand. В изобилии появятся шлюзы NAS.

Дальнейшее развитие получат разработки в области виртуализации, глобальных распределенных файловых систем и автоматизации. Те же прогнозы можно сделать и в отношении программного обеспечения управления ресурсами хранения (Storage Resource Management, SRM) с функциями мониторинга квот на дисковое пространство, обнаружения и анализа причин возникающих проблем.

Однако дорога к цели не бывает гладкой. Пока отрасль делает уверенные шаги навстречу совместимости, некоторые производители не так уж и жаждут «компромисса» для собственных платформ. Тот факт, что многие стандарты, способные повлиять на рынок NAS, либо только что созданы, либо не проверены, либо находятся в стадии завершения, не способствует его стабилизации. Кроме того, iSCSI может создать конкуренцию NAS в зависимости от того, насколько быстро эта технология приживется. Наконец, рынок NAS уже насыщен гораздо бо/льшим числом производителей, чем он может вместить, поэтому на данном пути кому-то придется посторониться.

Ресурсы Internet

Книга Куртиса Престона «Используя сети хранения и NAS» является практическим руководством по технологии NAS. Более подробную информацию можно найти по адресу: http://www.orielly.com.

Обзор сетевых устройств хранения компании Evaluator Group опубликован на сайте http://www.evaluatorgroup.com.

Ознакомительная статья ассоциации SNIA (Storage Networking Industry Association) «Модель совместно используемой памяти» описывает многие аспекты сетевых устройств хранения, их функции и роль в организации сетевого хранения. Материалы доступны по адресу: http://www.snia.org/English/ Collaterals/Whitepapers/Shared_Storage_Model/pdf.

Новости, документация и прочая информация по сетевым устройствам хранения опубликована на сайте: http://www.enterprisestorage/forum.com.

? CMP Media LLC