NAS, SAN и DAS: Что это, отличия и выбор системы хранения

DAS подключается напрямую к одному серверу или узлу. NAS предоставляет файлы клиентам по сети. SAN создает специализированную сеть хранения и дает серверам блочные устройства. Главное различие находится не в типе дисков, а в способе доступа и месте, где работает файловая система.

Для общего отдела с документами обычно подходит NAS. Для локальных дисков одного сервера или прямой дисковой полки используют DAS. Для общего блочного хранилища виртуализации, кластеров и баз данных применяют SAN, если требования оправдывают сложность и стоимость.

Что такое DAS

DAS, Direct Attached Storage, это хранилище, напрямую подключенное к одному серверу или рабочей станции без общей сети хранения.

Примеры:

• внутренние SATA, SAS или NVMe-диски;

• внешняя дисковая полка через SAS;

• локальный RAID-контроллер;

• NVMe-шасси, закрепленное за одним узлом.

Плюсы DAS

• простая архитектура;

• низкая задержка без сетевого участка;

• предсказуемая полоса для одного сервера;

• меньше компонентов и настроек;

• удобно для локального кеша, временных данных и одиночной базы.

Минусы DAS

• емкость привязана к узлу;

• совместное использование требует дополнительного сервиса;

• обслуживание сервера может остановить доступ;

• масштабирование ограничено портами и шасси;

• высокая доступность сложнее без специальной двухконтроллерной схемы.

Что такое NAS

NAS, Network Attached Storage, подключается к сети и предоставляет файловый доступ. Клиент обращается к файлам и каталогам по протоколу, а файловая система управляется самим NAS.

Распространенные протоколы:

• SMB для Windows и общих офисных ресурсов;

• NFS для Linux, Unix, виртуализации и приложений;

• другие файловые протоколы в специализированных системах.

Наличие Ethernet-порта само по себе не делает устройство NAS. Определяющей функцией является файловый сервис.

Плюсы NAS

• общий доступ для множества клиентов;

• централизованные права и квоты;

• снимки и резервное копирование файлов;

• удобная интеграция с каталогами;

• масштабирование без переноса файловой системы на каждый клиент.

Минусы NAS

• производительность зависит от сети и файлового протокола;

• метаданные могут стать узким местом;

• права SMB и NFS требуют аккуратной настройки;

• один контроллер или один сетевой путь создает точку отказа;

• не каждое приложение поддерживает файловое хранилище.

Что такое SAN

SAN, Storage Area Network, соединяет серверы с блочным хранилищем. Узел видит LUN или namespace как диск и создает на нем файловую систему, том базы данных или кластерный раздел.

Технологии SAN:

• Fibre Channel;

• iSCSI поверх IP;

• NVMe over Fabrics;

• специализированные транспортные решения.

Плюсы SAN

• общий блочный доступ для серверов;

• высокая производительность и низкая задержка при правильном проекте;

• централизованное распределение емкости;

• резервирование путей;

• удобство для виртуализации, кластеров и баз данных.

Минусы SAN

• высокая сложность;

• нужны компетенции по фабрике и СХД;

• ошибка zoning или mapping может затронуть несколько узлов;

• выше требования к мониторингу и документации;

• совокупная стоимость включает сеть, адаптеры, лицензии и поддержку.

NAS, SAN и DAS: основные отличия

Файловое и блочное хранилище

В файловой модели клиент просит открыть путь вроде каталога и файла. Хранилище управляет файловой системой, блокировками и метаданными.

В блочной модели сервер получает диапазон блоков, похожий на диск. Он сам выбирает файловую систему или использует устройство напрямую. Если два обычных сервера без кластерной файловой системы одновременно запишут один LUN, данные могут быть повреждены.

Как данные проходят к приложению

В DAS

Приложение обращается к локальной файловой системе, далее запрос идет через драйвер и HBA или контроллер к диску.

В NAS

Приложение обращается к SMB или NFS-клиенту, запрос проходит по Ethernet к файловому сервису NAS, который обрабатывает метаданные и диски.

В SAN

Файловая система сервера формирует блочный запрос, multipath выбирает путь, команда проходит через HBA и фабрику к контроллеру СХД.

Производительность: что измерять

Название архитектуры не дает готового результата. Измеряют:

• IOPS;

• полосу чтения и записи;

• среднюю и хвостовую задержку;

• размер блока;

• отношение чтения к записи;

• число параллельных потоков;

• скорость операций с метаданными;

• использование кеша;

• загрузку сети и контроллеров.

Отказоустойчивость

Надежная система устраняет одиночные точки отказа:

• два контроллера СХД;

• два блока питания;

• два HBA или NIC в сервере;

• две независимые фабрики или сетевые пути;

• multipath;

• RAID или erasure coding;

• резервирование коммутаторов;

• репликация и резервные копии.

RAID защищает от части отказов дисков, но не от удаления файлов, повреждения данных, ошибки администратора или потери площадки.

Уровни массивов рассмотрены в статье «RAID: что это, уровни 0, 1, 5, 6 и 10».

Как выбрать NAS

Проверьте:

• полезную емкость после RAID;

• число одновременных пользователей;

• SMB, NFS и нужные версии протоколов;

• интеграцию с каталогом;

• снимки, репликацию и backup;

• число и скорость сетевых портов;

• два контроллера, если нужен высокий уровень доступности;

• возможности расширения;

• лимиты файлов, каталогов и метаданных;

• совместимость дисков и SSD-кеша.

Как выбрать SAN

Начните не с бренда, а с требований:

1. Какие приложения используют блочный доступ.

2. Какие IOPS, полоса и задержка нужны.

3. Сколько серверов и путей будет подключено.

4. Нужны ли Fibre Channel, iSCSI или NVMe-oF.

5. Какие функции снимков, репликации и шифрования обязательны.

6. Как будет выполнено zoning, mapping и multipath.

7. Как система масштабируется по емкости и производительности.

8. Как выполняется обновление без остановки.

В каталоге представлены системы хранения данных. Общая архитектура описана в статье «Система хранения данных: виды и устройство СХД».

Как выбрать DAS

DAS подходит, когда данные принадлежат одному серверу, нужна низкая задержка и совместное использование не требуется. Проверьте:

• число и тип портов HBA;

• SAS, SATA или NVMe;

• допустимое число полок и дисков;

• RAID или программное управление;

• резервирование кабелей и контроллеров;

• возможность переноса данных при замене сервера;

• окно обслуживания.

Сценарии выбора

Общие документы и домашние каталоги

NAS дает файловые ресурсы, права, квоты и снимки. Производительность рассчитывают по числу пользователей и работе с метаданными.

Виртуализация

Возможны NAS по NFS или SMB и SAN по блочным протоколам. Выбор зависит от гипервизора, отказоустойчивости, автоматизации и компетенций команды.

База данных

Локальный NVMe DAS дает малую задержку одному серверу. SAN упрощает общую блочную инфраструктуру и некоторые кластерные сценарии. Решение принимают по архитектуре СУБД и требованиям восстановления.

Резервное копирование

NAS удобен как сетевой репозиторий, DAS как локальная цель. Однако backup должен иметь независимую копию и проверенный сценарий восстановления.

Видеонаблюдение

NAS или специализированная СХД подходят для общего архива, если рассчитаны последовательная запись, срок хранения, число камер и отказоустойчивость.

AI и аналитика

Узлам может понадобиться локальный NVMe DAS под кеш и общее NAS или масштабируемое файловое хранилище под датасеты. SAN используют для блочных задач, но она не автоматически решает проблему параллельного чтения тысячами потоков.

Ввод в эксплуатацию NAS или SAN

1. Зафиксировать схему, роли и ответственных.

2. Обновить прошивки по матрице совместимости.

3. Настроить RAID, пулы и резерв.

4. Создать файловые ресурсы или LUN.

5. Настроить сеть, VLAN, MTU и multipath.

6. Разграничить административный и пользовательский доступ.

7. Включить мониторинг емкости, задержки и ошибок путей.

8. Проверить отказ контроллера, порта и коммутатора.

9. Настроить backup и выполнить тест восстановления.

10. Сохранить документацию и резервные копии конфигурации.

Частые ошибки

• Считать NAS любым диском с Ethernet.

• Давать один LUN нескольким серверам без кластерной файловой системы.

• Строить SAN с одним коммутатором и одним HBA.

• Покупать емкость без расчета IOPS и задержки.

• Использовать пользовательские диски без проверки совместимости.

• Считать снимок полноценной резервной копией.

• Не тестировать multipath и переключение контроллеров.

• Игнорировать стоимость лицензий и поддержки.

FAQ

Что такое NAS?

Это сетевое хранилище, которое предоставляет файлы по SMB, NFS или другим файловым протоколам.

Что такое SAN?

Это сеть хранения, которая предоставляет серверам блочные устройства через Fibre Channel, iSCSI, NVMe-oF или другую технологию.

Что такое DAS?

Это хранилище, напрямую подключенное к одному серверу или рабочей станции.

Чем NAS отличается от SAN?

NAS предоставляет файлы, а SAN блочные устройства. В NAS файловой системой управляет хранилище, в SAN обычно сервер или кластер.

Что быстрее, NAS или SAN?

Зависит от оборудования, сети и нагрузки. Архитектура сама по себе не гарантирует скорость.

Что выбрать для виртуализации?

Подходят и NAS, и SAN, если гипервизор поддерживает протокол и выполнены требования по задержке, отказоустойчивости и резервированию.

Можно ли использовать SSD в NAS?

Да. Нужно проверить совместимость, ресурс записи, защиту питания и способность контроллера использовать производительность SSD.

Проектирование системы хранения

Для подбора нужны объем и рост, число клиентов, протоколы, IOPS, задержка, доля записи, доступность, RPO, RTO и бюджет эксплуатации. Start Server поможет подобрать СХД и сетевую архитектуру. Передать требования можно через контакты.