NAS dla mas

W małej, rozproszonej sieci znalezienie o nietypowej porze potrzebnych informacji często graniczy z cudem. Ukrywają się złośliwie w wyłączonym komputerze za zapomnianym hasłem. Wtedy marzymy o dyżurnej wspólnej pamięci dyskowej.

W małej, rozproszonej sieci znalezienie o nietypowej porze potrzebnych informacji często graniczy z cudem. Ukrywają się złośliwie w wyłączonym komputerze za zapomnianym hasłem. Wtedy marzymy o dyżurnej wspólnej pamięci dyskowej.

To życzenie może być spełnione. Wystarczy podłączyć do sieci stację NAS. Teoretycznie pamięć typu Network Attached Storage to jeden lub kilka twardych dysków wstawionych bezpośrednio do sieci.

Połowa peceta

Konfiguracja urządzenia powinna być banalnie prosta i szybka, możliwie całkowicie zautomatyzowana. Stacja ręcznie lub automatycznie otrzymuje numer IP. Dalszy ciągiem instalacji, a potem administracją stacji steruje się z innego komputera, przez przeglądarkę internetową. Nie ma monitora, myszy, klawiszy ani żadnych innych wejść, przez które można by coś zepsuć. To ważna zaleta. Pozornie nie musi mieć także wielu innych części typowego peceta, ot, tylko karta sieciowa i kilka kieszeni na krążki. Taka konstrukcja mogłaby być bardzo tania.

W dzisiejszych czasach o cenie produktu w mniejszym stopniu decyduje złożoność urządzenia, a w większym skala produkcji. Z tego powodu do stacji NAS nie opłaca się produkować układów wyspecjalizowanych. Z jednej strony mamy chipsety i płyty główne projektowane do serwerów, z drugiej - moduły do uniwersalnych pecetów, ale brak układów, które w optymalny sposób realizowałyby dość ograniczony repertuar funkcji właściwych dla NAS. Raczej używa się zmodyfikowanych rozwiązań znanych z obu wymienionych grup komputerów. Siłą rzeczy, oszczędności nie są tak wielkie, jak można się spodziewać na podstawie wykazu niepotrzebnych elementów zwykłego peceta.

Czym jest NAS?

Stacje NAS nie mają jeszcze wzorca. Do testu trafiły nieliczne, ale za to bardzo różne urządzenia. Z zewnątrz ani jeden model nie przypominał peceta. Ich wspólną cechą był ułatwiony dostęp do twardych dysków, których kieszenie zajmowały większość ścianki czołowej. Jednak pod maską kryły się dobrze znane rozwiązania. Wszystkie płyty główne stacji były zbudowane z mostków północnych do obsługi procesora i pamięci RAM oraz południowych, do interfejsów, w tym Ethernetu i twardych dysków. Chociaż sieć i pamięć masowa podłączone są do tego samego mostka, transfer między nimi nie może przebiegać z pominięciem magistrali, samego mostka północnego, procesora, RAM-u i z powrotem do mostka południowego. W testach okazało się, że wydajność stacji NAS zależy właśnie od siły tej magistrali, procesora i ilości RAM, a w mniejszym stopniu na przykład od wydajności połączenia sieciowego, gigabitowego czy stumegabitowego.

Dla bogaczy i oszczędnych

Płyta główna stacji Linksys

Płyta główna stacji Linksys

Najdroższy Tandberg ma wiele cech najlepszych serwerów. Zdublowany zasilacz z możliwością wymiany jednej części bez przerywania pracy serwera, płytę główną firmy Tyan, z buforowaną pamięcią DDR, mostkami Grand Champions produkcji SerwerWorks i 64-bitową magistralą PCI taktowaną z częstotliwością 133 MHz, do której jest podłączony kontroler RAIDn, oryginalne rozwiązanie producenta. Kontroler obsługuje do dwunastu (było dziewięć, ale z 8-megabajtowymi buforami) dysków w standardzie szeregowej ATA. Na tym poziomie RAID-u macierz dyskowa pracuje nawet w przypadku jednoczesnej awarii trzech napędów. System operacyjny jest całkowicie oddzielony od magazynu danych. Oryginał i kopia systemu znajdują się na dwóch (!) miniaturowych twardych dyskach ATA. Bez przydziału jest tylko zintegrowany z płytą główną kontroler SCSI. Do ideału wydajności brakowało tylko podwójnego kontrolera pamięci, ale i tak Tandberg był najszybszy z całej stawki.

Na przeciwnym biegunie znalazł się najtańszy Linksys. Ciekawe, że konstrukcja z naszego wieku wyposażona jest w procesor z epoki Pentium II o nazwie iDragon, taktowany z częstotliwością 200 MHz, połączony na stałe z płytą główną. Także na zawsze podłączona jest pamięć podręczna procesora i sama RAM. Jedno z gniazd IDE obsługuje udostępnione twarde dyski (prawdopodobnie tylko mniejsze niż 137 GB), do drugiego podłączona jest pamięć flash z systemem operacyjnym (patrz ramka). W zamierzeniach projektantów stacja miała być także serwerem druku, dlatego poza gigabitowym gniazdkiem sieciowym na tylnej ściance znalazło się także złącze równoległe. Niestety, coraz mniej współczesnych drukarek jest kompatybilnych z tym złączem, więc pomysł, choć ciekawy (serwery druku są drogie!), trzeba uznać za trochę spóźniony.

Oba urządzenia dzieli nie tylko przepaść technologiczna, ale i dziesięciokrotna różnica w cenie. Niemniej tańsze nie jest gorsze we wszystkim. Maluch potrafi być nie tylko klientem, ale i serwerem DHCP, bardzo pożytecznej usługi przydzielającej automatycznie numery IP, a tego nie nauczyły się jeszcze droższe modele. Kolejną zaletą Linksysa jest niski pobór mocy. Tak niski, że wystarczy mu wolny i cichy wentylator. Pozostałe modele wymagają intensywnego chłodzenia, które z powodu specyficznego kształtu obudów musi być bardziej wymuszone niż w zwykłym pececie. Kierowanie strumieniami powietrza i używanie wielu niedużych, ale wysokoobrotowych wentylatorów (np. Tandberg ma ich osiem) powoduje hałas, który wyklucza przebywanie ze stacją w jednym pomieszczeniu przez dłuższy czas. Nie przeszkadza to posiadaczom serwerowni, ale użytkownicy małych, tanich sieci raczej nie dysponują wolnym pomieszczeniem. Wniosek z tego, że nawet najlepsze wyroby wymagają poprawki i że stacje NAS do małych sieci nie doczekały się jeszcze specyfikacji minimalnych wymagań.

Szukanie w sieci

Parametry techniczne i wyniki testów

Parametry techniczne i wyniki testów

Instalowanie stacji NAS bez pomocy monitora, klawiatury i myszy może być ciekawym doświadczeniem. Teoretycznie NAS nie powinien mieć żadnych interfejsów poza siecią, ale konstruktorzy trzech z nich nie byli tak ortodoksyjni i pozostawili wbudowaną kartę graficzną oraz gniazdka na te akcesoria. Tylko w Dellu, pracującym pod kontrolą Windows Server 2003, można było zrobić z nich praktyczny użytek i doprowadzić do końca instalację i administrowanie. Pozostałe dwie stacje, sterowane Linuksem, uruchamiały się w stanie uniemożliwiającym jakikolwiek dialog. Pół biedy z Tandbergiem, który wyświetlał na ekranie monitora numer IP i pytanie o hasło, którego nikt nie znał. Bardziej skomplikowane było wydobycie otrzymanego z DHCP numeru IP z Raidteka. Trzeba było połączyć się ze stacją przez złącze szeregowe i program HyperTerminal (kto pamięta, że wchodzi w skład Windows?). Po wpisaniu numeru do przeglądarki i nawiązaniu tą drogą łączności ze stacją dalsza część instalacji, przydzielania uprawnień i inne czynności administracyjne nie sprawiały już żadnych kłopotów. Znów z wyjątkiem Raidteka - dopiero po kilku próbach i gruntownej lekturze instrukcji stało się jasne, że zmieniony w tzw. międzyczasie fragment systemu nie pozwala na udostępnianie udziałów leżących w głównym katalogu.

Po tych doświadczeniach zostaliśmy przyjemnie zaskoczeni prostotą instalacji najmniejszej ze stacji. Program uruchomiony z krążka na odległym komputerze po prostu znalazł NAS w sieci i włączył przeglądarkę, a na niej stronę konfiguracyjną.

Gdyby test kończył się na instalacji, Linksys miałby zwycięstwo w kieszeni. Jednak w próbach wydajności wyszła na jaw archaiczna konstrukcja płyty głównej. To samo, chociaż w mniejszym stopniu dotyczy Raidteka. Ciekawy był pojedynek na szczycie. Z jednej strony sprzętowy RAID i dyski z ośmiomegabajtowym buforem w Tandbergu, z drugiej podwójny kontroler pamięci DDR, ale w towarzystwie Celerona, w Dellu. Duże pliki obsługiwane były w podobnym tempie, ale z drobiazgiem lepiej poradził sobie Tandberg.

Niestety, żadnej z testowanych stacji nie można bez zastrzeżeń polecić do małej sieci. Duże i wydajne są zdecydowanie za głośne, a najmniejszej brakuje mocy. Przegra z kupionym za tę samą cenę zwykłym komputerem biurkowym. NAS dla mas jeszcze nie powstał.

RAID poziom 5

W systemach RAID dane zapisuje się na większej niż to niezbędne liczbie bitów, aby w przypadku jakiegokolwiek uszkodzenia można było stwierdzić błąd, a nawet go naprawić. Z powiększaniem się udziału danych kontrolnych poprawia się odporność systemu na awarie, ale pogarsza jego wydajność. Oczywiście należy unikać umieszczania danych właściwych i kontrolnych do nich na tym samym napędzie.

Jednym z najbardziej udanych kompromisów między szybkością a niezawodnością jest RAID 5, zawdzięczający popularność udrożnieniu wąskiego gardła, które tworzyło się w poprzedniej, czwartej wersji systemu. Chodzi o dane kontrolne. Na poziomie czwartym są one ulokowane na dedykowanym dysku, na piątym równo rozłożone na wszystkie napędy. Dzięki temu wyrównało się obciążenie poszczególnych dysków, co zwiększyło wydajność całego układu. Cenna jest możliwość dostrajania wielkości najmniejszej porcji danych do wymagań używającej ich aplikacji; to również zwiększa wydajność. Pod kontrolą sprzętową proces ten może nawet zachodzić dynamicznie.

Do obsługi poziomu piątego nie wystarczą kontrolery RAID montowane w popularnych płytach głównych. Potrzebny jest bardziej zaawansowany układ. Niektóre z serwerowych systemów operacyjnych pozwalają na zarządzanie "piątką" programowo, ale kosztem spadku wydajności, widocznego szczególnie podczas zapisu.

Wydajność odczytu jest bardzo dobra. W trybie "random" tym wyższa, im dłuższe ciągi danych obsługuje.

W trybie sekwencyjnym jest odwrotnie. Transfer może nawet przewyższać osiągany przez RAID 0 dzięki pomijaniu w odczycie niepotrzebnych bitów kontrolnych. Oczywiście zapis już nie jest tak wydajny, mało tego, zwalnia pod dużym obciążeniem tak wyraźnie, że w wypadku aplikacji intensywnie zapisujących na dysku lepiej korzystać z RAID 1 lub 0+1. Jednak w bazach danych i innych popularnych programach rzadziej się zapisuje niż odczytuje. Dla nich lepszy jest poziom piąty.

Do funkcjonowania RAID 5 potrzebuje co najmniej trzech napędów, uszkodzenie jednego nie powoduje jeszcze utraty danych. W zgodzie z tą zasadą sumaryczną wielkość macierzy oblicza się, mnożąc pojemność najmniejszego dysku przez liczbę wszystkich napędów pomniejszoną o jeden.

<hr size=1 noshade>Start systemu

Jednym ze sposobów ochrony systemu operacyjnego przed uszkodzeniem jest fizyczne oddzielenie napędu, na którym się znajduje, od magazynu danych. Jednak użycie osobnego dysku jest kosztowne i marnotrawne; wykorzystano ten sposób tylko w najdroższym NAS. W dwóch tańszych modelach system operacyjny jest zapisany w pamięci flash, a nie na dysku. W jaki sposób dochodzi zatem do startu, skoro płyty główne szukają systemu na jednym z napędów? Rozwiązanie widać na zdjęciu: układ pamięci "udaje" dysk i przez specjalną przejściówkę z dodatkowym układem interfejsu jest podłączany do kontrolera IDE płyty. Nawet jak w prawdziwym twardym dysku można wybierać między "master" i "slave".


Zobacz również