Современные СХД: разбираемся с терминами

Введение

От доступности данных и скорости их обработки зависят большинство бизнес-процессов. Это скорость загрузки корпоративного сайта, CRM-системы, почтовых клиентов и других приложений. Но где хранить эти постоянно растущие объемы информации? Конечно, в системах хранения данных (СХД или storage systems).

Современные СХД — это технологические решения, объединяющие аппаратные и программные средства для надежного хранения, управления и оперативной обработки больших объемов информации. Мир СХД полон аббревиатур: SAN, NAS, iSCSI, All-Flash, HCI, SDS. Статья поможет вам разобраться в ключевых терминах и понять, как выбирать решения под конкретные задачи бизнеса.

Что такое СХД простыми словами?

Система хранения данных (СХД) — это специализированное решение для централизованного хранения, управления и защиты информации. В отличие от жесткого диска в вашем ноутбуке, СХД рассчитана на корпоративные задачи: круглосуточную работу, высокие нагрузки, мгновенный доступ для сотен пользователей и защиту от сбоев.

Основные типы СХД: блочные, файловые и объектные

Любую СХД можно отнести к одному из трех типов по способу предоставления данных:

Блочные СХД (Block Storage)

Хранят данные в виде блоков — это обеспечивает минимальные задержки и максимальную производительность.

Особенности:

• Работают с «сырыми» блоками данных без файловой надстройки
• Высокая скорость чтения/записи
• Требуют квалифицированной настройки
• Относительно высокая стоимость

Сценарии использования:

• Базы данных (Oracle, SAP HANA, Microsoft SQL, PostgreSQL)
• Системы виртуализации (VMware, Hyper-V, oVirt)
• Высоконагруженные приложения
• Высокопроизводительные вычисления (HPC)

Пример решения: SAN (Storage Area Network)

Файловые СХД (File Storage)

Организуют данные в иерархии файлов и каталогов, что делает их доступными для пользователей.

Особенности:

• Предоставляют доступ через стандартные файловые протоколы (SMB/CIFS, NFS)
• Просты в развертывании и управлении
• Идеальны для организации совместной работы

Сценарии использования:

• Общие файловые ресурсы и документооборот
• Медиа-хранилища и архивы
• Резервное копирование и восстановление

Пример решения: NAS (Network Attached Storage)

SAN vs NAS: в чем разница?

Главное отличие технологий в уровне доступа к данным. NAS работает на файловом уровне, предоставляя готовые файлы через знакомые протоколы вроде SMB или NFS.  SAN же оперирует на блочном уровне и работает по протоколам Fibre Channel или iSCSI, предоставляя серверам «сырые» блоки данных, как если бы это был их внутренний диск. Простая аналогия: NAS — как общая Google Drive-папка, SAN — как SSD-диск, подключенный напрямую к вашему ПК, но через сеть.

SAN дает скорость, но требует сложной настройки и дорогой инфраструктуры. NAS предлагает удобство и экономичность, но не подходит для высокопроизводительных систем.

Объектные СХД (Object Storage)

Хранят данные как отдельные объекты с уникальными идентификаторами и метаданными, что открывает возможность практически неограниченной масштабируемости.

Особенности:

• Горизонтальное масштабирование до экзабайтов данных
• Система метаданных для каждого объекта
• Протокол доступа через REST API
• Отказоустойчивость за счет геораспределения

Сценарии использования:

• Облачные хранилища и резервное копирование
• Big Data и аналитические платформы
• Медиа-контент и потоковое видео
• Веб-приложения и мобильные сервисы
• Архивы долгосрочного хранения

Примеры решения: Amazon S3, OpenStack Swift, Ceph, Кибер Хранилище

Чтобы лучше понять разницу между файловым хранением и протоколом S3, читайте статью «Файловая система или S3: что выбрать?»

Протоколы передачи данных в СХД

Выбор протокола определяет производительность, скорость передачи данных, масштабируемость и стоимость инфраструктуры хранения. Рассмотрим ключевые варианты:

• Fibre Channel (FC) — «золотой стандарт» для высоконагруженных систем. Требует выделенной сети и специализированного оборудования (HBA-адаптеры, FC-коммутаторы).

• iSCSI — передает блочные команды через стандартную IP-сеть. Проще и дешевле в развертывании, чем FC, но чувствителен к нагрузке и качеству сети.

• NVMe over Fabrics (NVMe-oF) — современный протокол, который выводит производительность NVMe-накопителей в сеть. Работает поверх FC, Ethernet (RoCE) или TCP/IP. Становится основой для All-Flash-массивов.

• NFS и SMB/CIFS — классические файловые протоколы для общего доступа к данным. Используются в NAS-устройствах и отлично подходят для совместной работы, хранения документов и медиафайлов.

Аппаратные решения: какие бывают СХД?

Современные системы хранения данных можно классифицировать по типу накопителей и архитектурному подходу.

All-Flash массивы (AFA)

Полностью построены на SSD-накопителях (обычно NVMe или SAS).

Особенности:

• Максимальная производительность
• Минимальные задержки
• Высокая стоимость решения
• Энергоэффективность и компактность

Сценарии использования:

• Критичные к производительности базы данных (OLTP)
• Системы искусственного интеллекта и машинного обучения
• Аналитика в реальном времени

Примеры: Dell PowerStore, Pure Storage FlashArray, NetApp AFF, YADRO TATLIN.AFA

HDD-массивы

Построены исключительно на жестких дисках.

Особенности:

• Самая низкая стоимость за гигабайт
• Высокая емкость
• Ограниченная производительность

Сценарии использования:

• Долгосрочные архивы
• Хранение «холодных» данных

Гибридные СХД

Сочетают SSD для кэширования и «горячих» данных, а HDD для «холодных» данных. О «горячих» и «холодных» данных мы уже рассказывали здесь.

Особенности:

• Оптимальное соотношение цена/производительность
• Автоматическая миграция данных между уровнями (Tiering)
• Гибкость конфигурации под разные задачи

Сценарии использования:

• Файловые сервисы со средней нагрузкой
• Разработка и тестирование
• Корпоративные информационные системы

Гиперконвергентные системы (HCI)

Объединяют вычисления, хранение и сетевые функции в единой программно-определяемой платформе.

Особенности:

• Простота развертывания и управления
• Линейное масштабирование
• Единая точка управления всей инфраструктурой

Сценарии использования:

• Виртуализация
• Частные облака
• ИТ-инфраструктура среднего размера

Примеры: VMware vSAN, Nutanix, Кибер Инфраструктура

Тренды развития СХД

• Доминирование SSD и NVMe. Твердотельные накопители вытесняют HDD благодаря скорости, надежности и постепенному снижению цен на них. Протокол NVMe-oF (NVMe over Fabrics) позволяет использовать их скорость в сетевой среде, стирая границы между локальным и сетевым хранилищем.
• Рост использования решений класса SDS и HCI. Гибкость и экономичность программно-определяемых решений делают их стандартом для построения частных и гибридных облаков.
• Автоматизация и ИИ. Современные СХД используют искусственный интеллект для предсказания сбоев, автоматического распределения данных по уровням хранения и оптимизации производительности.
• S3 как «универсальный язык». Протокол S3 стал стандартом для объектных хранилищ, что упрощает интеграцию между различными облачными и локальными решениями.

Рекомендации по выбору СХД

Выбор системы хранения данных определяет эффективность ключевых бизнес-процессов. От этого решения зависят скорость обработки транзакций, бесперебойность работы сервисов для клиентов и сотрудников, а также способность инфраструктуры выдерживать пиковые нагрузки без потери производительности.

Прежде чем принять решение о выборе СХД, задайте себе четыре вопроса:

1) Какую задачу мы решаем? Для быстрой базы данных — блочное хранилище, для файлового архива — NAS, для облачного приложения — объектное.
2) Какие требования к производительности? Нужна ли нам скорость All-Flash или достаточно гибридного решения?
3) Как мы будем расти? Требуется ли нам гибкость и почти безграничная масштабируемость SDS и объектных хранилищ?
4) Какова общая стоимость владения (TCO)? Учитываем не только закупку, но и затраты на лицензии, обслуживание и электроэнергию.

Ответы на эти вопросы помогут вам сориентироваться в сложном мире СХД и выбрать решение, которое станет фундаментом для цифровой трансформации бизнеса.