Методы хранения данных. Хранилище Windows Server

1.

Методы хранения данных.
Хранилище Windows Server.

2.

Данные – это самое главное для обычных пользователей и
современного бизнеса. Если в системе ПК возникнет сбой,
необходимо иметь возможность восстановить личные и рабочие
файлы. Поэтому важно хранить информацию вне компьютера. При
этом следует убедиться, что будет легко получить доступ к этим
файлам и управлять ими.
Хранение – ключевой компонент цифровых устройств, поскольку
пользователи и компании привыкли полагаться на него для
сохранения информации, начиная личными фотографиями и
заканчивая важными для бизнеса документами.
Технология хранения со временем улучшается. Мы начали с
мэйнфреймов, а теперь можно записывать все на быстрые SSD.

3.

Как работает хранилище
Термин «хранилище» может относиться как к данным пользователя в
целом, так и к интегрированным системам аппаратного и программного
обеспечения, используемым для сбора, управления и определения
приоритетов данных. Сюда входит информация в приложениях, базах
данных, хранилищах данных, архивации, устройствах резервного
копирования и «облаках».
Требования к емкости определяют, сколько хранилища необходимо для
запуска приложения, набора приложений или наборов данных.
Требования к емкости учитывают типы данных. Например, для простых
документов может потребоваться емкость в килобайтах, в то время как
файлы с большим количеством графики могут занимать мегабайты, а
видеофайлы – гигабайты.

4.

Локальное хранилище
• Это традиционный метод. При этом компании будут сами управлять
серверами и владеть ими. У предприятий достаточно денег, чтобы построить
собственный центр обработки данных. Однако у большинства из них есть
выделенная комната, где они могут хранить свои серверы.
• Если данные хранятся на своем внутреннем сервере, необходимо создать и
поддерживать свою IT-инфраструктуру. Однако также придется вложить
много денег в создание этой инфраструктуры. Нужно иметь дело с
расходами на содержание центра обработки данных. Если оборудование
старое, то необходимо его заменить. При этом следует регулярно обновлять
программное обеспечение, регулировать протоколы доступа.
• Некоторые компании хотят иметь полный контроль над своими ресурсами и
файлами. Таким образом, стоит подумать о создании собственного датацентра.

5.

6.

Облачное хранилище
При
использовании
«облака»
нет
необходимости
покупать
собственное
оборудование. Можно передать свои операции
облачному провайдеру. Используя облако,
пользователь
легко
получает
доступ
к
дополнительным вычислительным ресурсам или
хранилищу. Это гарантирует удовлетворение
растущих потребностей.
Кроме того, партнеры могут получить
доступ к папкам из любой точки мира. Это очень
важно, поскольку большинство людей сейчас
работают удаленно.
Еще один вариант – комбинировать
облачные технологии с периферийными. Это
поможет собрать больше данных и управлять
ими, расширить охват своей сети, не покупая
новое сетевое оборудование.

7.

Типы устройств
Когда дело доходит до физического хранилища, рекомендуется использовать
различные типы устройств. Каждое устройство предлагает несколько разные
преимущества и недостатки с точки зрения надежности и производительности,
поэтому важно понимать, как каждое из них работает, как они могут дополнять друг
друга.
1. HDD, или жесткие диски
Самое известное запоминающее устройство, доступное на рынке, – жесткий диск. На
HDD информация будет храниться на оптическом и круглом диске. Данные
считываются и записываются с помощью сенсорного рычага. Этот принцип очень
похож на компакт-диск или проигрыватель. Если нужна более высокая скорость
передачи данных, то можно увеличить вращение диска. Таким образом, HDD будет
предлагать лучшую производительность.
Однако на самом деле эта скорость ограничена вращением диска. Большинство
жестких дисков предлагают до 7000 об/мин. Если использовать дорогие HDD,
скорость может достигать 15000 об/мин. Срок их службы – около 3-5 лет. Однако они
дешевле по сравнению с другими устройствами.

8.

9.

2. SSD, или твердотельные накопители
Твердотельные накопители отличаются от HDD, поскольку у них нет
вращающихся или движущихся частей. Эти диски используют флэшпамять NAND. Твердотельные накопители почти в 4-10 раз быстрее
жестких дисков. Они также более долговечны.
Однако SSD дороже по сравнению с HDD. Каждый блок памяти может
хранить ограниченные данные, считаются ненадежными для резервных
копий.

10.

11.

3. Ленточные накопители
Самая старая форма приводов, доступных на рынке. Ленточные
накопители в основном используются компаниями, которые хранят
большой объем архивных файлов, когда не нужно быстро получать к
ним доступ. Жизненный цикл большинства цифровых ленточных
накопителей составляет более 30 лет. Кроме того, не нужно
беспокоиться о его поддержании. Это идеальное решение для
резервного копирования.
Хотя сами ленты довольно дешевы, приводная система, необходимая
для чтения и записи информации, дорога в обслуживании и сложна в
управлении. Многие компании, использующие ответвительные диски
для обеспечения отказоустойчивого восстановления после сбоев,
предпочитают одну и ту же систему в течение многих лет и избегают
перехода на более сложную технологию (или «облако») из-за затрат на
миграцию и внедрение.

12.

13.

4. Пятимерное (5D) хранилище
Представляет собой новую разработку, где используются диски из плавленого
кварца, которые могут кодировать данные в трех стандартных измерениях
(ширина, длина, глубина) и двух оптических измерениях. Последнее
достигается изменением поляризации и интенсивности лазерного света в
процессе записи. Это позволяет небольшим стеклянным дискам 5D хранить
360 ТБ. Диски 5D невероятно долговечны и теоретически могут
прожить миллиарды лет при комнатной температуре.
Но в качестве экспериментальной технологии 5D по-прежнему не является
рентабельным или практичным способом для хранения рабочих и личных
файлов. Возникают вопросы о том, сможет ли кварцевый состав поддерживать
несколько записей, не говоря уже о том, какое оборудование потребуется для
чтения закодированной информации.
Тем не менее, технология является многообещающей в качестве будущего
долгосрочного архивного решения для хранения данных благодаря
надежности и доступной памяти.

14.

15.

5. Корпоративные сети и серверная
флэш-память
Поставщики корпоративных хранилищ
предоставляют
интегрированные
системы NAS, которые помогают
собирать
большие
объемы
информации и управлять ими.
Аппаратное обеспечение включает в
себя массивы или серверы хранения,
оснащенные
жесткими
дисками,
флэш-накопителями или их гибридной
комбинацией, а также программное
обеспечение для предоставления
услуг обработки данных на основе
массивов.

16.

Существует 3 основных варианта сетевых
систем хранения:
1. DAS
2. NAS
3. SAS
DAS (Direct-attached storage) - система
хранения данных с прямым подключением.
Устройство хранения (обычно жесткий диск)
подключается непосредственно к компьютеру
через
соответствующий
контроллер.
Отличительным признаком DAS является
отсутствие какого-либо сетевого интерфейса
между устройством хранения информации и
вычислительной машиной. Система DAS
предоставляет коллективный доступ к
устройствам хранения, однако для это в
системе должно быть несколько интерфейсов
параллельного доступа.

17.

Главным и существенным недостатком DAS систем является
невозможность организовать доступ к хранящимся данным другим
серверам. Он был частично устранен в технологиях, описанных
ниже, но каждая из них привносит свой новый список проблем в
организацию хранения данных.

18.

NAS (Network-attached storage) - это
система, которая предоставляет доступ к
дисковому пространству по локальной
сети (рисунок выше). Архитектурно, в
системе NAS промежуточным звеном
между
дисковым
хранилищем
и
серверами
является
NAS-узел.
С
технической точки зрения, это обычный
компьютер, часто поставляемый с
довольно специфической операционной
системой для экономии вычислительных
ресурсов и концентрации на своих
приоритетных
задачах:
работы
с
дисковым пространством и сетью.

19.

Дисковое пространство системы NAS обычно состоит из нескольких
устройств хранения, объединенных в RAID - технологии объединения
физических дисковых устройств в логический модуль, для повышения
отказоустойчивости и производительности. Вариантов объединения
довольно много, но чаще всего на практике используются RAID 5 и RAID
6, в которых данные и контрольные суммы записываются на все диски
одновременно, что позволяет вести параллельные операции записи и
чтения.
Главными преимуществами системы NAS можно назвать:
• Масштабируемость - увеличение дискового пространства достигается
за счет добавления новых устройств хранения в уже существующий
кластер и не требует переконфигурации сервера;
• Легкость доступа к дисковому пространству - для получения доступа
не нужно иметь каких-либо специальных устройств, так как все
взаимодействие между системой NAS и пользователями происходит
через сеть.

20.

SAN (Storage area network) - система,
образующая собственную дисковую сеть
(рисунок ниже). Важным отличием является
то, что с точки зрения пользователя,
подключенные
таким
образом
SANустройства являются обычными локальными
дисками. Отсюда и вытекают основные
преимущества системы SAN:
• Возможность использовать блочные методы
хранения - базы данных, почтовые данные,
• Быстрый доступ к данным - достигается за
счет
использования
соответствующих
протоколов.

21.

Хранилище Windows Server – Storage Spaces
1.https://www.osp.ru/winitpro/2013/02/13034279
2.https://hetmanrecovery.com/ru/recovery_news/summaryconcept-and-description-of-available-capabilities-of-a-redundant-array-ofindependent-disks-raid.htm#plan_11

22.

Обеспечение безопасности хранения
данных в Windows Server
1. Технологии теневого копирования данных
Суть данной технологии заключается в создании копий выбранных файлов
через определенные промежутки времени. Реализована технология в виде
отдельной службы теневого копирования тома (VSS). Она используется для
управления данными на дисках и может взаимодействовать с различными
приложениями. Например, в программах резервного копирования эта служба
обеспечивает копирование файлов, занятых во время архивации другими
приложениями.
Важной практической функцией технологии теневого копирования является
возможность восстановления последних версий случайно удаленных или
поврежденных файлов. В ОС Microsoft Windows 2003/XP предоставляется
возможность пользователям клиентских компьютеров восстанавливать файлы
из теневой копии самостоятельно без вмешательства системных
администраторов, что, безусловно, очень удобно с точки зрения экономии
времени.

23.

2. Архивация данных
Под архивацией принято понимать обычное копирование данных на
резервный носитель информации, чтобы в случае отказа или
повреждения основного устройства хранения можно было быстро
восстановить имеющиеся на нем данные. Архивация дает наивысшую
степень отказоустойчивости по сравнению со всеми другими
технологиями
хранения
данных,
обеспечивающих
отказоустойчивость,
такими
как
теневое копирование, избыточные массивы независимых дисков,
кластерные серверы и т.д.
Эффективность применения архивации в сетевой инфраструктуре
зависит от правильного выбора специального ПО и планирования. В
состав
ОС
Microsoft
Windows
2003/XP
входит
служебная программа Backup, обеспечивающая основные функции
архивации, включая возможности работы по расписанию и
взаимодействие со службой теневого копирования тома.

24.

2.1 Стратегии архивации
Программа Backup Windows поддерживает пять стандартных типов
архивации, которые в действительности представляют собой
комбинации фильтров. Для осуществления первых трех типов
архивации используются атрибуты файлов. Факт изменения файла
определяется по установке атрибута "архивный" (бит архива). Во время
архивации этот атрибут сбрасывается.

25.

Представленные
типы
архивации
в
могут
применяться
в
различных комбинациях
друг
с
другом,
определяющих стратегии
архивации. При выборе
стратегии
архивации
обычно учитывают два
критерия
время,
необходимое
для
архивации
и
для
восстановления данных.
Во многих организациях
стратегии
архивации
рассчитаны
на
недельный цикл.

26.

3. Создание отказоустойчивых томов для
хранения данных
В ОС Windows Server 2003 возможно создание отказоустойчивых томов
RAID-1 (зеркальный том) и RAID-5, которые поддерживаются только на
динамических дисках. По умолчанию ОС Microsoft Windows 2003/XP
используют традиционное базовое хранение. Для эффективности
управления хранением данных базовые диски преобразуют в
динамические, на которых можно создавать различные типы томов.
3.1. Работа с зеркальными томами
Зеркальный том (RAID-1) состоит из двух одинаковых копий тома,
расположенных на разных физических дисках. Данные, записываемые
на такой том, записываются одновременно на два диска, поэтому
зеркальный том обеспечивает отказоустойчивость. Для более высокой
отказоустойчивости рекомендуется использовать диски, подключенные
к разным контроллерам, что обеспечит наилучшую производительность
и позволит справиться с отказами как контроллера, так и диска.

27.

3.2 Работа с томами RAID 5
Том RAID-5 состоит как минимум из трех дисков (максимум из 32). По
сравнению
с
зеркальными
томами,
он
обеспечивает
лучшую
производительность операции чтения данных и эффективность использования
дискового пространства. В минимальном томе RAID-5 из трех дисков, только
одна треть дискового пространства используется для обеспечения
отказоустойчивости (для хранения данных четности), в отличие от зеркального
тома, где этот показатель равен одной второй. Отказоустойчивость зеркальных
томов и RAID-5 защищает только от одиночных сбоев одного диска!
Создается том RAID-5 аналогично зеркальному через оснастку "Управление
дисками", за исключением того, что изначально требуется минимум три
свободных диска. При отказе одного из дисков в томе RAID-5 данные все
равно будут доступны. Общая производительность тома снизится, так как при
чтении отсутствующие данные будут вычисляться из оставшихся данных и
информации о четности.
После восстановления или замены отказавшего диска, возможно, придется
воспользоваться командой "Повторить сканирование" оснастки "Управление
дисками" и реактивировать том на восстановленном диске. При этом система
восстановит отсутствующие данные по значениям четности и заново заполнит
диск, в результате том восстановит функциональность и отказоустойчивость.