Формы хранения данных

• Файловые хранилища. Предоставляют доступ к данным в виде файлов и папок и используются для хранения и обмена файлами между пользователями и приложениями. Примером файлового хранилища может быть система NAS, настроенная для обеспечения общего доступа к файлам сотрудников компании.
• Блочные хранилища. Предоставляют доступ к данным в виде блоков и обеспечивают высокую производительность за счёт прямого доступа к блокам данных. Такие хранилища часто используются для хранения критически важных данных и баз данных. Примером блочного хранилища может быть SAN, настроенное для хранения виртуализированных серверов.
• Объектные хранилища. Предназначены для хранения больших объемов неструктурированных данных, таких как медиа-файлы, документы и архивы. Они обычно используют протоколы доступа по API и обеспечивают гибкость в управлении и масштабировании данных. Примером объектного хранилища может быть система Amazon S3.

Типы хранения данных

Система хранения данных обычно состоит из физических и программных компонентов. Физические компоненты включают в себя серверы, дисковые массивы, сетевые устройства хранения (например, SAN и NAS), а также коммутаторы и кабели для подключения. Программные компоненты включают в себя управляющее программное обеспечение (как встроенное, так и стороннее), которое обеспечивает управление хранилищем, защиту данных, мониторинг и другие функции.

NAS (Network Attached Storage) - NAS представляет собой устройство хранения, которое подключается к сети и предоставляет доступ к данным через стандартные протоколы сетевого хранения, такие как NFS (Network File System) или SMB (Server Message Block). Примером NAS может быть устройство, такое как Synology DiskStation, которое подключается к локальной сети офиса и обеспечивает централизованное хранение данных.

Основные компоненты архитектуры NAS включают:

• Сетевой интерфейс. Обеспечивает подключение NAS к сети для передачи данных.
• Хранилище данных. Жесткие диски (HDD) или твердотельные накопители (SSD), на которых хранятся файлы и данные.
• Процессор. Отвечает за выполнение операций чтения, записи и управления файлами.
• Операционная система. Программное обеспечение, управляющее работой NAS и обеспечивающее доступ к данным.
• Файловая система. Определяет способ организации файлов и каталогов на хранилище данных.

SAN (Storage Area Network) - это сеть специализированных устройств хранения, которые подключены к серверам и предоставляют блочное хранилище для приложений. В SAN используются высокопроизводительные протоколы, такие как Fibre Channel или iSCSI, для обеспечения быстрого и надежного доступа к данным. Примером SAN может служить конфигурация на базе устройств HPE 3PAR StoreServ, которые подключены к серверам через Fibre Channel и предоставляют высокую производительность и отказоустойчивость.

Архитектура SAN включает в себя несколько компонентов, включая:

• Хранилище данных. Центральное устройство, предназначенное для хранения данных и обеспечения доступа к ним по сети.
• Хосты. Серверные системы или рабочие станции, которые подключаются к хранилищу данных через SAN.
• Сетевые коммутаторы. Устройства, обеспечивающие передачу данных между хранилищем и хостами в SAN.
• Шлюзы. Компоненты, обеспечивающие связь между SAN и другими сетями, такими как Ethernet.

Протоколы подключения СХД

Fibre Channel

Протокол Fibre Channel работает на уровне канальной передачи данных (который называется физическим уровнем при сравнении со стеком OSI) и обеспечивает низкую задержку передачи данных, что делает его эффективным для приложений с высокими требованиями к производительности.

Примером устройства, поддерживающего Fibre Channel, может служить SAN-коммутатор от Brocade.

iSCSI

Протокол iSCSI (Internet Small Computer System Interface) представляет собой стандартный протокол для передачи блочных данных по сети TCP/IP. Он позволяет использовать сеть Ethernet для передачи данных между хранилищем и серверами. Протокол iSCSI делает возможным создание централизованных хранилищ данных, к которым могут обращаться различные серверы.

Преимуществом протокола iSCSI является его универсальность и совместимость с различными сетевыми технологиями. С его помощью можно создавать распределенные системы хранения данных, обеспечивая высокую отказоустойчивость и производительность.

Примером устройства, поддерживающего iSCSI, может служить сетевое хранилище Dell EqualLogic.

SAS

SAS (Serial Attached SCSI) - это высокопроизводительный протокол для подключения устройств хранения по серийному интерфейсу. Примером устройства, поддерживающего SAS, может служить сервер HP ProLiant с внутренними дисками SAS.

Преимущества протокола SAS:

• Высокая скорость передачи данных
• Поддержка hot-swapping
• Масштабируемость и гибкость конфигурации
• Надежность и стабильная работа

Протокол SAS часто применяется в серверных средах и центрах обработки данных, где требуется высокая производительность и отказоустойчивость системы хранения.

Почему важно хранение данных?

Для удовлетворения современных вычислительных потребностей высокого уровня, таких как Big Data, искусственный интеллект (AI), машинное обучение (machine learning) и интернет вещей (IoT), компаниям и частным лицам требуется хранение данных. Обратная сторона требования массивного хранения данных — защита от потери данных из-за катастрофы, сбоя или мошенничества. Организации также могут использовать хранилище данных в качестве резервного варианта, чтобы избежать потери данных.

Вот некоторые преимущества хранения данных, которые подчеркивают влияние правильного решения на организацию:

• Безопасное сохранение данных
• Доступность данных и устойчивость
• Защита от утечек данных или катастроф
• Более быстрое восстановление данных
• Доступные цены и гибкие возможности выбора емкости
• Полная защита файлов, защищенных паролем

Преимущества эффективного хранения данных

Помимо того, что цифровое хранение данных быстрее и надежнее решений на основе бумажных носителей, оно обеспечивает ряд других преимуществ.

• Долгосрочное сохранение данных. Цифровое хранение данных упрощает объединение огромных объемов информации в течение длительных периодов времени.
• Более легкий доступ. Вместо того, чтобы физически идти в комнату, полную шкафов для хранения документов, каждый может немедленно получить необходимую информацию со своего настольного ПК.
• Более эффективное восстановление данных. Поскольку сохраненные данные можно быстро скопировать, создав копии, восстановление данных происходит быстрее и проще, если файл утерян или поврежден.
• Сокращение физического следа и повышение масштабируемости. Физические шкафы для обмена файлами, которые со временем занимают много места, не нужны, а увеличение цифровой емкости — простая задача.
• Потенциально более высокая защита данных. Благодаря современным передовым инструментам и функциям безопасности существует гораздо больше возможностей для защиты и сохранности особенно конфиденциальных данных в цифровом виде.
• Сотрудничество между командами становится проще. Данные, хранящиеся централизованно, доступны всем авторизованным пользователям и могут просматриваться и совместно использоваться командами по мере их сотрудничества.
• Улучшенное управление документами. Данные можно легче классифицировать и организовывать в цифровом виде, и это можно сделать с рабочего стола компьютера или другого связанного устройства.
• Повышение производительности и эффективности рабочего процесса. Сохранить материал в цифровом виде занимает меньше времени, чем распечатать физические страницы и создать файлы, которые необходимо хранить в картотечных шкафах.

Новые решения для хранения данных

Область хранения и управления данными постоянно развивается. Новейшие разработки в области сетевых хранилищ могут предоставить перспективные и комплексные решения для предприятий, которым необходимо хранить огромные объемы конфиденциальных данных.

Для компаний, которым требуется более сложное хранилище больших данных, доступны некоторые усовершенствованные альтернативные решения для хранения.

Программно-определяемое хранилище

Традиционное хранение данных требует использования оборудования и фирменного программного обеспечения. Когда требуется увеличенная емкость хранилища, компании спешат за дополнительным оборудованием.

С другой стороны, программно-определяемое хранилище (SDS) разделяет программный уровень между тем, где данные физически хранятся, и тем, как они извлекаются. Разделение программного обеспечения хранилища от его оборудования помогает увеличить емкость хранилища на любом стандартном сервере или системе x86. Это устраняет необходимость в приобретении большего количества фирменного оборудования и использует устройства хранения от того же производителя.

Абстрагируя программный слой, организации могут размещать свои данные где угодно, с возможностью масштабирования по мере необходимости. SDS обеспечивает дополнительные преимущества, такие как автоматизированное управление, экономическая эффективность и подключение нескольких источников данных для создания инфраструктуры хранения.

Виртуализация хранения

Виртуализация хранения относится к накоплению емкости хранения из нескольких физических устройств и их последующему перераспределению в виртуализированной среде. Это консолидация физического хранения из нескольких устройств в то, что кажется единым устройством хранения, управляемым центральной консолью.

Используя программное обеспечение для поиска доступной емкости хранилища, технология объединяет эту емкость в пул хранилища, который виртуальные машины могут использовать в виртуальной среде.

Виртуализация хранилища, в отличие от SDS, которая отделяет программный уровень от аппаратного для создания инфраструктуры хранилища, просто объединяет ресурсы хранилища, чтобы пользователи воспринимали их как одну обычную операцию чтения или записи на физический диск.

Он скрывает сложность системы хранения, позволяя пользователям и администраторам выполнять такие операции, как резервное копирование, архивирование и восстановление, более эффективно и экономно по времени. Виртуализация хранения также может помочь увеличить емкость хранилища без необходимости приобретения дополнительных систем хранения.

Гиперконвергентные системы

Следующим шагом после виртуализации хранения и SDS является гиперконвергентное хранилище (HCS). HCS использует облако для интеграции вычислений, виртуализации и операций хранения в физическое устройство, которое можно администрировать как единую систему.

Это программно-определяемое хранилище, поскольку каждый узел имеет программный слой, который запускает программное обеспечение виртуализации, идентичное всем остальным узлам в кластере. Эта программа виртуализирует и распределяет ресурсы в каждом узле, позволяя использовать хранилище и другие ресурсы как единый пул хранилища или вычислений. Примером гиперконвергентной системы может служить платформа Nutanix, которая объединяет хранение данных и виртуализацию в одной интегрированной системе.

Выбор подходящей системы хранения

Выбор правильного решения для хранения данных зависит от различных факторов, включая ваши варианты использования, объемы данных, частоту приема, формат данных и размер. Универсальных рекомендаций по хранению данных не существует, поскольку у каждой технологии есть свои компромиссы. Вот несколько популярных вариантов хранения данных, которые следует рассмотреть:

• Объектное хранилище. Подходит для хранения больших объемов неструктурированных или полуструктурированных данных. Объектное хранилище обеспечивает масштабируемость, долговечность и экономичность, но может не иметь возможности сложных запросов. Обычно используется для озер данных, репозиториев контента, резервного копирования и обслуживания статических активов.
• Облачные хранилища данных. Идеально подходят для хранения структурированных или полуструктурированных данных с поддержкой мощных шаблонов запросов. Облачные хранилища данных обеспечивают масштабируемость, производительность и интеграцию с другими аналитическими инструментами. Они подходят для аналитики данных, бизнес-аналитики и отчетов, которые требуют сложных запросов и агрегации.
• Базы данных. В зависимости от ваших потребностей, различные типы баз данных (реляционные, NoSQL и графовые базы данных) могут предложить необходимую производительность, гибкость и возможности запросов. Реляционные базы данных подходят для структурированных данных с соответствием ACID, в то время как базы данных NoSQL отлично справляются с обработкой неструктурированных или полуструктурированных данных с высокой масштабируемостью и гибкостью. Графовые базы данных идеально подходят для обработки сложных отношений и графоподобных структур данных.
• Базы данных и кэши в памяти. Эти решения предназначены для быстрого доступа к горячим данным с низкой задержкой. Они хранят данные в памяти, обеспечивая быстрое время извлечения для приложений реального времени и высокопроизводительных рабочих нагрузок.

Заключение

Выбор правильного решения для хранения данных — это важнейшее решение, которое существенно влияет на успех жизненного цикла проектирования данных. Оценивая инженерные соображения, понимая частоту доступа к данным и выбирая подходящую систему хранения данных на основе ваших конкретных требований, вы можете создать надежную и эффективную архитектуру данных. Помните, что не существует универсального подхода, и необходимо тщательно рассмотреть компромиссы, чтобы гарантировать, что ваше решение для хранения данных соответствует потребностям и целям вашей организации. Приняв обоснованное решение и используя правильное решение для хранения данных, вы можете раскрыть весь потенциал своих данных и получить значимые идеи и ценность для своего бизнеса.