تعریف و مقایسه استوریج های SAN و NAS و DAS

در این مقاله به تعریف و مقایسه استوریج های SAN و NAS و DAS خواهیم پرداخت. با زیگورات همراه باشید.

چرا سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ از SAN برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده می‌کنند و این نوع ساختار ذخیره سازی اطلاعات را به استفاده از DAS ترجیح می‌دهند.  قصد داریم به مفهوم استوریج، توضیح و مقایسه استوریج‌های SAN و DAS و NAS بپردازیم.

هر سیستم پردازشی به منظور ثبت و ذخیره سازی اطلاعات پردازش شده، نیاز به تجهیزات ذخیره سازی دارد. به هر فضایی که اطلاعات را درون آن ذخیره می‌کنیم Storage می‌گویم. لذا هنگام انتخاب سرور باید فضای Storage متناسب با آن نیز در نظر گرفته شود. تجهیزات ذخیره سازی مخصوص سرور و شبکه به دو دسته تقسیم می‌شوند:

۱- تجهیزات ذخیره سازی داخلی: این تجهیزات شامل انواع هارد دیسک و کنترلر هارد است که داخل سرور تعبیه شده‌اند.

۲- تجهیزات ذخیرسازی خارجی: این تجهیزات شامل انواع دستگاه‌های ذخیره سازی مبتنی بر هارد دیسک که به عنوان تجهیزات مکمل به سرور یا به شبکه متصل می‌شوند.

انواع دستگاه‌های ذخیره سازی مبتنی بر هارد دیسک

تجهیزات ذخیره سازی مبتنی بر هارد دیسک بر اساس ساختار شبکه، زیرساخت سخت‌افزاری، سیستم‌عامل و نرم‌افزارهای مورد نیاز و کاربری، به ۴ دسته تقسیم می‌شود:

1. Direct Attach Storage (DAS)
2. Network Attach Storage (NAS)
3. Storage Area Network (SAN)
4. Cloud Storage

ذخیره سازی DAS

در اوایل ظهور کامپیوترها، DAS تنها نوع استوریج بود و تا آن زمان این نام را نداشت تا اینکه نیاز به نام‌گذاری استوریج‌ها پیدا شد تا تفاوت بین نوع سنتی و جدید یعنی NAS و SAN مشخص شود.

DAS یا  Direct Attached Storage، یک استوریج دیجیتالی است که مستقیم به Storage Controller کامپیوتر یا سرور متصل می‌شود یعنی کنترل سخت‌افزاری آن استوریج با سرور است و بخشی از شبکه ذخیره سازی نیست.

این تکنولوژی زمانی مورد نیاز است که حجم دیتای مورد نیاز شما بیشتر از شیارهای هارد روی سرور باشد لذا با افزودن DAS، تعداد هاردهای تحت مدیریت سرور خود را افزایش می‌دهید. بدیهی است که ارتباط استوریج شما با سایر تجهیزات موجود در شبکه از طریق سرور خواهد بود. کارهایی مانند فرمت و خواندن و نوشتن اطلاعات را خود سرور انجام می‌دهد و در واقع سطح دسترسی آن Block Level است.

معروف‌ترین نمونه DAS، هارد درایو های لپ تاپ و PC است. DAS می‌تواند شامل یک هارد یا گروهی از هاردهای متصل به هم باشد. دستگاه‌های DAS می‌تواند هم درون سرور یا PC (مانند هاردهای داخلی) و هم بیرون آن (مانند هاردهای خارجی یا دیگر دستگاه‌های ذخیره سازی ) قرار گیرد. سیستم‌های چندگانه می‌توانند از یک دستگاه DAS استفاده کنند ولی باید هر کدام از سرورها یا  PC ها اتصال جداگانه‌ای به آن داشته باشد.

از اولین مزیت‌های DAS سادگی و کم هزینه بودنش است. نصب سیستم‌های ذخیره سازی تحت شبکه مانند NAS و SAN نیازمند برنامه‌ریزی بیشتری است درست مانند خرید و نصب سخت‌افزار شبکه مانند سوییچ و روتر به همراه کابل‌کشی و اتصالات مربوطه، این دستگاه‌ها نیازمند نرم‌افزار مدیریتی و مانیتورینگ نیز هستند. در مقابل، DAS در اکثر PCها و برخی سرورها نصب هستند و اگر بخواهید DAS بیشتری اضافه کنید تنها کافیست دستگاه و یک کابل بخرید. این تکنولوژی ارزان‌ترین نوع استوریج و مناسب برای شرکت‌های کوچک، متوسط و شعبات شرکت‌های بزرگ است.

برای اضافه کردن DAS اضافی‌تر به سرورها پیچیدگی بیشتری نسبت به اضافه کردن به یک PC وجود دارد ولی با این حال ساده‌تر از اتصال دستگاه SAN و NAS است زیرا نیازی به طراحی شبکه و یا خرید سخت‌افزارهایی مانند سوییچ و روتر نیست. بسته به نوع سرور می‌توانید DAS را به صورت درایوهایی داخل کیس سرور قرار دهید. گاهی اوقات نیز می تواند در یک کیس جداگانه قرار گیرد. توسعه DAS نیازمند برخی پیکربندی‌هاست اما اغلب کارمندان شبکه می‌توانند بدون نیاز به مشاور و متخصص، این کار را انجام دهند. استفاده از DAS بسیار آسان است. فایل‌ها به صورت معمول ذخیره می‌شود و سیستم‌عامل نیز به شما امکان دیدن، تغییر نام، حذف و دیگر کارها را روی فایل می‌دهد.

تکنولوژی DAS

هاردهای DAS شامل HDD و SDD است که اولی ارزان‌تر از دومی است اما سرعتش کمتر است. اکثر دستگاه‌های DAS که امروزه به فروش می‌رسند، از هارد درایو استفاده می‌کنند هرچند که دستگاه‌های SSD و هیبریدی نیز محبوب هستند مخصوصا در اپلیکیشن‌هایی که کارایی در آنها مهم است مانند تحلیل بیگ دیتاها SSDها کارایی بالایی دارند اما گران هستند ولی در سال‌های اخیر ارزان‌تر شده‌اند. از آنجایی که SSDها دیسکِ گردان ندارند، قابل اعتمادترند و عمر طولانی‌تری دارند. اغلب فروشندگان، SSD  را برای سرورهایی با تعداد کاربران متوسط و بزرگ پیشنهاد می‌دهند تا به عنوان بخش یا همه فضای ذخیره سازی استفاده شوند.

DAS  با چه پروتکل‌هایی به PC و سرور متصل می‌شود؟

1. SCSI
2. SAS
3. SATA
4. ATA
5. eSATA
6. Fiber Channel

تکنولوژی NAS

در روش ذخیره سازی NAS یا Network Attached Storage هارددیسک‌ها بر روی یک سرور قرار دارد که به آن NAS Storage  گفته می‌شود و سپس این هاردها را در شبکه برای دستگاه‌های دیگر به اشتراک می‌گذاریم. در واقع از طریق پروتکل TCP/IP  به استوریج متصل می‌شویم و از آن سرویس می‌گیریم. این استوریج‌ها به سادگی، فضایی مرکزی، محلی و بسیار در دسترس را برای ذخیره سازی فایل‌ها و فولدرهای حیاتی برای هر سازمانی را با قیمتی مناسب (نسبت به SAN ) فراهم می‌کنند.

تعریف NAS Storage

در این روش، مدل دسترسی به اطلاعات File level Access است یعنی باید بر روی استوریج‌های NAS، ویندوز بهینه شده مخصوص استوریج نصب کنیم. تفاوت عمده SAN با NAS در Block Level بودن SAN است. ویژگی File level Access باعث می‌شود اطلاعات با سرعت پایینی خوانده شود و ترافیک شبکه LAN را افزایش می‌دهد. مزیت آن این است که مدیریت فضاها به صورت متمرکز انجام می‌شود.

این دستگاه ها دارای سیستم‌عامل هستند و از ویندوز نسخه Storage Server استفاده می‌شود مانند نسخه مایکروسافتی آن به نام Windows 2012 Storage Server، در این ویندوز سرویس‌هایی مانند DHCP و Active Directory قابلیت فعال‌سازی ندارد و در عوض قابلیت‌های به اشتراک‌گذاری فایل‌ها (File Sharing) بهینه‌تر شده است. از NAS معمولا برای File Sharing و Home Directory استفاده می‌شود.

مزیت آن نسبت به DAS، سادگی به اشتراک‌گذاری فایل‌ها بین چند کاربر است که سرعت سیستم نسبت به فایل سرور سنتی بیشتر است در واقع دارای ویژگی Multiple Access است و همزمان چند نفر می‌توانند از آن سرویس بگیرند.

ذخیره سازی SAN

شاید این سوال برای شما پیش بیاید که چرا سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ از SAN برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده می‌کنند و این نوع ساختار ذخیره سازی اطلاعات را به استفاده از DAS ترجیح می‌دهند، پاسخ این سوال بسیار ساده است دستگاه‌های SAN دارای انعطاف پذیری، دسترس پذیری و کارایی بسیار بالاتری نسبت به دستگاه‌های ذخیره سازی DAS هستند.

با توجه به اینکه دستگاه‌های SAN وابستگی دستگاه‌های ذخیره سازی اطلاعات به سرورها را حذف می‌کنند و بصورت مجزا می‌توانند در شبکه ایفای نقش کنند. طبیعی است که هر نرم‌افزاری بر روی هر سروری در شبکه می‌تواند به این منابع ذخیره سازی دسترسی پیدا کند و همین موضوع باعث بالا بردن کارایی هر چه بیشتر تجهیزات SAN در شبکه می‌شود.

در پاسخ به این سوال که چرا شرکت‌ها تمایل دارند از SAN استفاده کنند، باید توجه کنیم که وقتی به هر نوع آپگرید و یا راهکار IT  نگاه می‌کنید، باید نیازهای اساسی کسب و کار را برطرف کند. ممکن است مدیر شما بگوید که شاید نیاز کسب و کار شما ارتقاپذیری باشد در نتیجه باید نیازهای حال و آینده را در نظر گرفت. باصرفه بودن و مدیریت ساده نیز می‌تواند از نیازهای اساسی کسب و کار باشد SAN می‌تواند راهکاری مناسب را به شما پیشنهاد دهد در مقایسه با DAS می‌تواند محدودیت‌های دسترسی به داده‌های یک سرور را حذف کند.

ذخیره سازی SAN یا Storage Area Network به شبکه‌ای از استوریج‌ها گفته می‌شود و استوریجی با دسترسی Block level  برای سرور در دیتاسنتر است یعنی می‌تواند بدون واسطه و مستقیم به بلاک‌های هارد دیسک دسترسی پیدا کرد که این روش سرعت بالایی دارد. هنگامی که صحبت از انعطاف پذیری و تطبیق پذیری به میان می‌آید، هیچ فناوری‌ای بر استوریج‌های سطح بلاک (Block level Storage) برتری ندارد.

این استوریج‌ها برای تقریباً هر نوع کاربرد از جمله ذخیره سازی فایل، ذخیره سازی پایگاه داده، فضای مربوط به فایل سیستمِ ماشین مجازی (VMFS) و … با سرعت بسیار بالا قابل استفاده هستند. با این تجهیزات، شما می‌توانید انواع فایل سیستم‌ها را در فضای ذخیره سازی قرار دهید بنابراین اگر شما از ویندوز استفاده می‌کنید، فضای شما با NTFS و اگر از VMware Server استفاده می‌نمایید با VMFS فرمت می‌شود.

هدف در این روش، ارسال اطلاعات بین سرورها و دستگاه‌های ذخیره ساز است یعنی فقط خواندن و نوشتن اطلاعات انجام می‌شود سرویس‌هایی مانند وب و یا ایمیل در آن ارایه نمی‌شود. در سازمان‌های بزرگ با تعداد زیادی سرور، کارایی و انعطاف پذیری بیشتری نسبت به DAS را ارایه می‌دهد و در عین حال که هزینه سخت افزار آن بیشتر است اما باعث صرفه‌جویی در هزینه می‌شود.

اگر قرار باشد به فضای ذخیره سازی فعلی خود هارد دیسکی اضافه کنید می‌توانید به راحتی منابع ذخیره سازی اطلاعات خود را افزایش دهید، این امر می‌تواند در کاهش فضای مصرفی در اتاق سرور یا دیتاسنتر تاثیرگذار باشد.

هزینه‌های سازمان نیز کاهش پیدا می‌کند زیرا برای اضافه کردن هارد دیسک‌های بیشتر، دیگر نیازی به اضافه کردن سرور جدید در شبکه نیست. بسیاری از دستگاه‌های SAN و NAS، می‌تواند به عنوان دستگاه‌های DAS نیز استفاده شود. تعاریف و استانداردهای شبکه SAN را سازمانی به نام SNIA  به وجود آورد و امروزه بسیاری از شرکت‌ها از این تکنولوژی استفاده می‌کنند.

این نوع استوریج‌ها برای انجام فرآیندهای بکاپ گیری و پیاده‌سازی Disaster Recovery بسیار کارآمد هستند. در یک SAN می‌توان به راحتی اطلاعاتی را از هارد دیسک‌های یک SAN به SAN دیگر منتقل کرد و حتی کوچک‌ترین ارتباطی با سرور اصلی مالک اطلاعات برقرار نمی‌شود و این عدم وابستگی اطلاعات به سرورها، بکاپ گیری را بسیار کارا می‌کند.

تصور کنید که می‌خواهید یک بکاپ از اطلاعات موجود در هارد دیسک موجود بر روی SAN تهیه کنید، در حالت معمول و بر روی سرورهای فیزیکی این عملیات می‌تواند پردازنده‌های سرور را درگیر کند اما در SAN پردازنده‌های سرور، پردازشی انجام نخواهند داد. با توجه به اینکه بر روی یک SAN Storage ارتباطات شبکه‌ای زیادی می‌توان برقرار کرد و سرورهای مختلف را حتی در فضاهای کاری دور به هم ارتباط داد، کارایی و دسترسی پذیری سرورها بالا می‌رود، معمولاً ساختارهای کلاسترینگ در شبکه‌های بزرگ را با استفاده از تجهیزات SAN انجام می‌دهند.

در نهایت جدا کردن فضای ذخیره سازی اطلاعات از روی سرورها و قرار دادن آن بر روی یک SAN Storage باعث بالا رفتن و بهینه‌تر شدن قدرت پردازشی پردازنده‌های موجود بر روی سرور خواهد شد. DAS ها خواه ناخواه بخشی از قدرت پردازشی را به خودشان اختصاص می‌دهند.

مزایای SAN

1. بکاپ گیری و Restore کردن سریع‌تر
2. پیوستگی کسب‌وکار
3. دسترس پذیری بالا
4. یکپارچگی سرور و استوریج
5. صرفه جویی در هزینه
6. مدیریت متمرکز
7. امنیت

موارد موثر بر کارایی شبکه SAN

1. نرخ دیتا
2. اندازه درخواست
3. نرخ خواندن و نوشتن
4. نرخ درخواست
5. زمان پاسخ
6. زمان سرویس‌دهی
7. تراکم
8. توان عملیاتی
9. پهنای باند

تفاوت SAN  و NAS

دستگاه‌هایی که با استفاده از ساختار Block Level  به SAN دسترسی پیدا می‌کنند خودشان فایل‌ها و File Systemهای خودشان را مدیریت می‌کنند. مدیریت فایل‌ها و کنترل‌های دسترسی در NAS بر عهده سیستم عامل خود دستگاه NAS است. بر خلاف NAS در دستگاه‌های ذخیره ساز SAN، پروتکل‌های دسترسی بر اساس فایل نیستند و بر اساس بلوک‌های اطلاعاتی یا Block Level Access  ایجاد می‌شوند، نمونه‌ای از این پروتکل‌های دسترسی که در SAN استفاده می‌شود iSCSI و Fiber Channel  است که دسترسی به اطلاعات در شبکه در قالب Block Level را فراهم می‌کنند.

با وجود تمامی تفاوت‌هایی که بین SAN و NAS وجود دارد آنها کاملا هم از یکدیگر متمایز نیستند و برخی اوقات می‌توانید با ترکیب چندین پروتکل و یکپارچه کردن دیسک‌ها در یک سیستم، هم از مزایای SAN یا Block Level Access و هم از مزایای NAS یا File Level Access استفاده کنید. با این کار در واقع بهینه‌ترین حالت ممکن استفاده از NAS و SAN را خواهید داشت.

تفاوت SAN  و DAS

ممکن است در SAN که از تکنولوژی فیبرنوری استفاده می‌کند، چندین سرور به طور همزمان به یک استوریج دسترسی داشته باشند و یا در DAS چندین کلاینت بتوانند به یک استوریج وصل شوند اما تفاوت این دو در اینجاست که پردازش در SAN سریعتر انجام می‌شود. از طرفی هم مدیریت منابع استوریج می‌تواند به صورت متمرکز انجام شود و فضای ذخیره‌سازی می‌تواند در صورت نیاز به هاست‌ها اختصاص داده شود و یا حتی از آنها گرفته شود. این مورد، از بزرگترین مزایای SAN است که راهکار DAS نمی‌تواند این انعطاف‌پذیری را فراهم کند. ممکن است یک سرور، حجم یک ترابایت را برای مدت ۶ یا ۷ ماه در اختیار داشته باشد، اما اگر دیگر از این فضا استفاده نشود، شما می‌توانید آن را به Pool برگردانید تا دستگاه‌های دیگر بتوانند از آن استفاده کنند. از آنجایی که Hot-Swappable بودن از ویژگی‌های مولفه‌های SAN است، Downtime حذف می‌شود. یعنی اگر قطعه‌ای درست کار نکند، با قطعه دیگر جایگزین می‌شود تا Downtime اتفاق نیفتد و دسترس‌پذیری بالا ممکن شود.

یک اپلیکیشن سرور را در نظر بگیرید که دارای تعدادی هارد است و در واقع دیتابیس سرور هم هست. یک پرینت سرور هم دارید که دارای هاردهای ذخیره‌سازی است. هر دوی آنها از DAS بهره برده‌اند. کلاینت‌ها به این سرورها وصل می‌شوند تا به سرویس‌های پرینت، اپلیکیشن‌ها و داده‌های خود دسترسی یابند. اگر این سرورها پر شوند و دیگر فضای خالی نداشته باشند، چه اتفاقی می‌افتد؟ دو راه بیشتر وجود ندارد: یا باید سرور فیزیکی را آپگرید کنید و یا باید بسته به محدودیت‌های سرور، از هاردهای بیشتری استفاده کنید. در این صورت باید داده‌ها را از محل قبلی به محل جدید ببرید. همان طور که از مدل DAS برمی‌آید، انعطاف و ارتقاپذیری وجود نداشته و باید آن را جایگزین کرد.

پس به طور کلی تفاوت راهکار SAN و DAS عبارتند از: افزونگی، حذف خطای Single point of Failure ، دسترس‌پذیری بالا، قابلیت اطمینان، کارایی بالا و ارتقاپذیری در SAN . در راهکار DAS، به شبکه سنتی متصل هستیم در نتیجه کارایی بالایی نداریم. از طرفی SAN از تکنولوژی سریعتری به نام فیبرنوری بهره‌مند است. در نهایت جدا کردن فضای ذخیره سازی اطلاعات از روی سرورها و قرار دادن آن بر روی یک SAN Storage باعث بالا رفتن و بهینه تر شدن قدرت پردازشی پردازنده های موجود بر روی سرور خواهد شد، DAS ها خواه ناخواه بخشی از قدرت پردازشی را به خودشان اختصاص می دهند. هنگامی که صحبت از انعطاف پذیری و تطبیق پذیری به میان می آید، هیچ فناوری ای بر استوریج های سطح بلاک (Block level Storage)  برتری ندارد.

نتیجه

SAN  مناسب هر اپلیکیشنی است و قطعا اکسترنال بوده و از آنجا که یک یا دو استوریج داریم، مدیریت متمرکز هم وجود دارد. برای سازمان‌های کوچک تا بزرگ قابل استفاده است. فاصله در آن می‌تواند زیاد باشد و سرعت و دسترس پذیری نیز بالاست. درکنار همه اینها ممکن است تجهیزات شبکه SAN با هم سازگار نباشند و همچنین هزینه خرید و پیاده‌سازی است که آن هم بالاست!

تفاوت شیوه‌های ذخیره سازی SAN و NAS و DAS

تفاوت شیوه‌های ذخیره سازی NAS ،SAN و DAS در جدول زیر آورده شده

زیگورات عرضه کننده برترین نجهیزات ذخیره سازی با برند DELLEMC در ایران