Home Lab Deep Dive: Immergiti nello spazio di archiviazione

Lo abbiamo fatto adesso ho tolto di mezzo i server e se sei come me, hai scelto alcune bestie assetate di potere che riscaldano il tuo piccolo ufficio domestico. Ad un certo punto voglio tornare in una casa che ha scantinati perché sembrano un posto fantastico per queste cose a meno che tu non abbia un vero armadio elettrico integrato in casa tua. Esamineremo ora un altro aspetto importante del tuo laboratorio domestico: lo stoccaggio. È necessario prendere diverse decisioni in merito alla conservazione e ognuna di esse influenzerà il tuo laboratorio in modo leggermente diverso. In questo post esamineremo le differenze tra tipi di disco, controller, archiviazione e protocolli di archiviazione in modo che tu sia completamente preparato a prendere la decisione migliore.

Lo abbiamo fatto adesso ho tolto di mezzo i server e se sei come me, hai scelto alcune bestie assetate di potere che riscaldano il tuo piccolo ufficio domestico. Ad un certo punto voglio tornare in una casa che ha scantinati perché sembrano un posto fantastico per queste cose a meno che tu non abbia un vero armadio elettrico integrato in casa tua. Esamineremo ora un altro aspetto importante del tuo laboratorio domestico: lo stoccaggio. È necessario prendere diverse decisioni in merito alla conservazione e ognuna di esse influenzerà il tuo laboratorio in modo leggermente diverso. In questo post esamineremo le differenze tra tipi di disco, controller, archiviazione e protocolli di archiviazione in modo che tu sia completamente preparato a prendere la decisione migliore.

Unità

Le unità costituiscono una parte del tuo spazio di archiviazione. Oggi vengono utilizzati diversi tipi di unità, ciascuna delle quali può avere un impatto diverso sulla tua infrastruttura di archiviazione. Negli ultimi due decenni abbiamo fatto molti progressi nelle unità disco e negli SSD e non rallenteremo presto. Anche se non ero in giro per le unità disco originali, all'inizio erano macchine impressionanti che contenevano piccole quantità di dati rispetto a quelle odierne. I 4 tipi principali di dischi che esaminerò sono:

1. Unità SATA
2. Unità SAS
3. SSD
4. Unità M.2

SATA

SATA sta per Serial Advanced Technology Connection. La maggior parte dei computer domestici utilizza unità SATA. Sono economici e possono contenere grandi quantità di dati. Al momento della stesura di questo articolo, credo che il più grande sia di circa 16 Terabyte. Quando SATA 1.0 fu introdotto nel 2003, rappresentò un grande passo avanti rispetto alla tecnologia del disco rigido che sostituì, PATA o Parallel Advanced Technology Attack. Potevano trasferire molto più velocemente (originariamente 1.5 Gbit/s o 150 MB/s) rispetto alle unità in uscita, che arrivavano al massimo a 133 MB/s. Offrivano inoltre funzionalità come un hot plug migliore (collegamento di un disco rigido mentre il sistema è acceso) e un connettore del cavo molto più piccolo che utilizza solo 7 pin invece di 40 o 80. Dalla sua introduzione, SATA ha evoluto diverse revisioni fino al punto in cui siamo Oggi. SATA 3.0 o Serial ATA-600 è l'iterazione attuale e ha migliorato notevolmente le prestazioni. Come avrai intuito, le velocità di trasferimento attuali arrivano fino a 600 MB/s e nelle versioni provvisorie sono state aggiunte più funzionalità, come Native Command Queueing, che ha aumentato le prestazioni. Come accennato all'inizio, il fattore principale di questi dischi è la quantità di dati che contengono e il prezzo. Offrono buone prestazioni e sono più che sufficienti per la maggior parte dei laboratori domestici.

SAS

I successivi sono le unità SAS. Le unità SAS o Serial attached SCSI sostituivano i vecchi dischi Parallel SCSI. SAS è entrata sul mercato nel 2004 con il SAS-1. I dischi SCSI o Small Computers System Interface funzionano diversamente da SATA. SAS ha affrontato molti dei problemi originari legati alla necessità di fornire indirizzi ai dischi e altri grattacapi che dovevano affrontare gli amministratori di sistema. Le unità SAS utilizzano un set di comandi diverso basato sul set di comandi SCSI originale e sono più intelligenti. Le unità SAS sono anche più veloci di SATA. Ciò è dovuto in parte al set di comandi, ma anche all'interfaccia stessa e alla velocità del perno del piatto del disco. SAS è anche full duplex, il che significa che può trasmettere e ricevere contemporaneamente. I piatti del disco rigido che utilizzano possono girare fino a 15,000 giri al minuto. I dischi SATA girano a 7,200 giri/min o più lentamente. Utilizzano inoltre tensioni più elevate che consentono lunghezze dei cavi più lunghe. Le velocità attuali di SAS-4 (versione attuale) sono 22.5 Gbit/s o circa 2500 MB/s. Troviamo dischi SAS nei server aziendali e sono più costosi. Sono ottimi da usare nel tuo laboratorio domestico, ma ti costeranno di più e di solito sono dischi più piccoli.

Esiste un tipo di unità che può creare confusione. Unità NL-SAS. Si tratta di unità SATA con interfaccia SAS. Sono stati introdotti come un modo economico per ottenere più spazio di archiviazione sui server aziendali. Sono più affidabili delle normali unità SATA e il prezzo è a metà strada.

SSD

Gli SSD sono veloci. Non c'è dubbio: avrei tutti gli SSD del mio laboratorio di casa se potessi permettermelo. SSD sta per Solid State Drives e non utilizzano piatti del disco; usano chip di memoria per archiviare i tuoi dati. Per questo motivo sono ordini di grandezza più veloci rispetto alle unità discusse in precedenza. Poiché SSD descrive principalmente la tecnologia di archiviazione, puoi trovare SSD con SATA, SAS, NVMe e altre interfacce. Gli SSD utilizzano chip diversi e la loro velocità varia a seconda dei chip e dei controller utilizzati. Anche se non entrerò nei livelli più profondi della tecnologia SSD, ti lascerò con quanto segue. Esistono chip SLC, MLC, TLC e QLC. L'ordine in cui li ho elencati è l'ordine della velocità. Più il chip è lento, più economico sarà, quindi se li usi puoi scegliere di conseguenza.

M.2

L'ultimo tipo di unità di cui parleremo sono gli SSD M.2. Usano anche SSD e possono utilizzare set di comandi SATA o set di comandi NVMe. Se utilizzi il normale set di comandi SATA (c'è anche una differenza nell'interfaccia fisica) avrà all'incirca la stessa velocità di un normale SSD SATA, raggiungendo un massimo di circa 600 MB/s. Gli SSD NVMe possono raggiungere velocità fino a 5 GB/s utilizzando le nuove schede madri AMD. Anche utilizzando la tecnologia "più vecchia", possiamo ancora raggiungere velocità di lettura di 3500 MB/s. Le unità NVMe utilizzano percorsi diretti al processore per raggiungere la loro velocità impressionante. Il prezzo di questi è diminuito molto negli ultimi due mesi, ma sono ancora circa $ 100 USD per le unità NVMe da 1 Terabyte più economiche. Tieni presente che anche su queste unità vengono utilizzati chip di velocità diversi (QLC ecc.), poiché sono SSD.

Sulla base delle informazioni di cui sopra puoi prendere decisioni valide sul tipo di unità in cui desideri consistere. Ricorda inoltre che è molto possibile combinare i tipi di cui sopra in base alle necessità e al supporto della scheda madre o della scheda RAID. In effetti, la maggior parte delle aziende utilizzerà unità NL-SAS o SATA per l'archiviazione di archivi o informazioni meno recenti e utilizzerà SAS o SSD o un mix di essi per i dati principali. In molti dispositivi di archiviazione diversi, è possibile creare diversi "livelli" di servizio. Ad esempio, l'archiviazione a caldo e a freddo e il dispositivo sposterà i dati tra di loro a seconda della frequenza con cui si accede ai dati. Sperimentalo un po'.

Controller

Dopo aver acquistato le unità, devi essere in grado di controllarle. Proprio come le unità, i controller hanno diversi livelli di prestazioni. Generalmente ne scegli uno in base all'interfaccia che devi supportare e al livello di protezione che desideri utilizzare.

La denominazione può creare un po' di confusione su questi. Fortunatamente, di solito è disponibile una buona documentazione per aiutarti a prendere la tua decisione. Dell ha una pagina Web per aiutarti a capire quale ti serve. Se vai qui c'è un'ottima tabella comparativa che elenca tutte le funzionalità dei loro attuali controller. Nella maggior parte dei controller che potresti acquistare su server più vecchi, avranno leggermente meno funzionalità. Alcune colonne potrebbero non avere senso, quindi le esaminerò.

• Modello = Nome della carta
• Supporto interfaccia = questo è il tipo di dischi rigidi supportati dalla scheda.
• Supporto PCI = Questa è la versione dello slot sulla scheda madre richiesta dalla scheda per funzionare
• Connettori SAS = Numero di dischi rigidi supportati e se sono interni al server o esterni (collegati tramite una porta)
• Dimensione memoria cache = Questo è importante in quanto gioca un ruolo importante nelle prestazioni. Ad un livello elevato è qui che la scheda scarica i comandi dal sistema operativo e li trattiene finché non li esegue. Maggiore è la cache, più velocemente potrai riprendere il controllo del tuo sistema operativo o dell'applicazione per passare all'operazione successiva. Quindi più grande di solito è meglio in questo caso.
• Write Back Cache = Questo è il modo in cui i dati nella cache (menzionati sopra) vengono protetti in caso di interruzione di corrente. Le schede più vecchie come l'H700 utilizzavano le batterie nel caso in cui il server perdesse potenza per mantenere tutti i comandi che non erano ancora stati trasferiti sul disco. La limitazione era che se l'alimentazione non fosse stata ripristinata presto, la batteria si sarebbe esaurita e sarebbe stato necessario sostituirla quando la batteria non fosse più in buone condizioni. Flash Backed non ha questa limitazione e utilizza condensatori per fornire energia per scrivere nella cache e conservare le informazioni finché i comandi non possono essere scaricati su disco.
• Livelli RAID = Questo è il livello di protezione RAID supportato dal controller
• Max Drive Support = Questo è il numero di unità supportate dalla scheda.
• Supporto RAID = Questa colonna delinea se il processo RAID viene eseguito tramite hardware o software. Se viene eseguito tramite software, quale software è supportato. Mentre il RAID software è diventato più veloce, il RAID hardware sarà sempre più veloce. In alcune circostanze potresti scegliere di utilizzare il software (ad esempio se hai dischi di dimensioni diverse da combinare), ma ti consiglio vivamente di rimanere con l'hardware se il tuo budget lo consente.

La matrice più vicina che ho trovato per i controller HP è stata la seguente. Qui c'è Gen10 (quelli più recenti attualmente) e qui sono i controller Gen 8, ovvero la generazione che arriverà nella maggior parte dei server economici su eBay. Contengono informazioni un po' più tecniche sui controller poiché si tratta di documenti di marketing, ma i campi importanti di cui sopra vengono comunque utilizzati. Abbreviano la cache di scrittura basata su Flash in FWBC.

Approcci diversi: NAS commerciale, NAS realizzato in casa o archiviazione locale

Ora hai una migliore comprensione dell'hardware coinvolto nello storage del tuo laboratorio domestico. Il che ti lascia con una nuova decisione. Desideri avere solo spazio di archiviazione locale (unità nel tuo server) o desideri utilizzare l'archiviazione condivisa? Ovviamente dobbiamo approfondire queste opzioni un po’ di più.

• Archiviazione locale: si tratta di archiviazione direttamente collegata al tuo server. Questo può anche essere definito Direct attached storage o DAS. Possono essere dischi alloggiati all'interno del server o un'unità contenitore e collegati con un cavo SAS. Il vantaggio di ciò è che non è necessario acquistare hardware o server aggiuntivi. Un altro è la semplicità di installazione. È possibile impostare il livello RAID e il formato nel sistema operativo e procedere. Poi c'è la velocità. Direct attached sarà sempre più veloce dell'archiviazione condivisa. Gli svantaggi sono che puoi utilizzare lo spazio di archiviazione solo direttamente su quel server.
• Archiviazione condivisa: questa archiviazione è costituita da dischi rigidi in un contenitore che esegue un sistema operativo di archiviazione di qualche tipo. Questo spazio di archiviazione viene condiviso sulla rete per essere utilizzato. Esistono due tipi di archiviazione condivisa utilizzati dai laboratori domestici.
  • Archiviazione a livello di blocco: di solito utilizza un protocollo chiamato iSCSI. Essenzialmente inviando comandi SCSI sulla rete. Questo protocollo viene utilizzato per presentare lo spazio di archiviazione che al sistema operativo assomiglia a dischi rigidi grezzi. Sarà necessario formattarli per utilizzarli. Il controllo del file system e dei file sui dischi viene effettuato dai server remoti con cui è condiviso. Esistono altri sistemi di archiviazione a livello di blocco come Fibre Channel, ma non li esaminerò qui perché non sono comuni per i laboratori domestici.
  • Archiviazione a livello di file: utilizza il protocollo NFS o SMB. NFS è l'acronimo di Network File System e SMB sta per Server Message Block. Ciascuno di questi protocolli è stato migliorato e solitamente viene indicato con la versione utilizzata, ovvero NFSv3 o SMBv3. Ogni nuova versione si basa sulle caratteristiche e capacità della precedente. Invece di presentare l'archiviazione grezza al sistema operativo, l'archiviazione a livello di file presenta una condivisione o un montaggio sui server. Il computer che controlla i dischi controlla anche il file system e i file su di esso.

Che è migliore? Beh, come detto sopra, dipende. Se avrai un solo server, l'archiviazione locale va bene e molto probabilmente è l'opzione più veloce per le tue esigenze. Se hai bisogno di condividere lo spazio di archiviazione tra server, dovresti considerare l'acquisto di una sorta di soluzione di archiviazione condivisa. Dei due, mi piace provare a monitorare qualunque modello di impresa sto cercando di apprendere. Se la mia azienda utilizza iSCSI, voglio impararlo. A livello personale, preferisco iSCSI. Il motivo principale è la velocità. iSCSI è generalmente un po' più veloce e supporta il multipathing (più di un percorso dati verso l'archiviazione) meglio di NFS. SMB viene generalmente utilizzato solo in ambienti Windows e attualmente non è molto utilizzato per gli ambienti aziendali. Sei libero di non essere d'accordo con me su iSCSI vs NFS. Sto basando la mia ricerca su un paio di cose, come questa carta. Ci sono molti sostenitori per entrambe le parti. NFS È più facile da configurare per essere onesti. Ma questo è per un altro post del blog.

Archiviazione condivisa precostruita vs fai-da-te

Se sei arrivato così lontano, devi decidere se vuoi provare a creare la tua soluzione di archiviazione condivisa o se desideri acquistare una soluzione già pronta.

Esistono diverse buone soluzioni realizzate da aziende come QNAP e Synology, solo per citarne alcune. Esistono numerose aziende che producono queste soluzioni e ognuna presenta molte delle stesse funzionalità. StorageReview.com ne ha esaminati alcuni anche quelli possono aiutarti a decidere. Alcuni punti da tenere a mente, quali funzionalità ti serviranno o desideri e l'espandibilità futura. La maggior parte delle unità predefinite supporterà NFS/SMB/e iSCSI. Alcune delle unità più piccole potrebbero avere problemi a fornire una larghezza di banda dati sufficiente per stare al passo con il tuo ambiente, quindi dovrai decidere di conseguenza. La maggior parte di loro condivide una discreta quantità in comune. La maggior parte di essi sono scatole più piccole dei server e utilizzeranno meno energia e assorbiranno meno energia. Ogni azienda ha il proprio sistema operativo, di solito una versione di Linux creata appositamente internamente. Potrebbero essere necessarie alcune operazioni di configurazione, ma di solito è un po' più semplice di una scatola fai da te. Personalmente mi piace seguire questa strada perché è semplice e, a meno che non supporti i server di archiviazione, non c'è davvero la "necessità" di provare a progettare qualcosa da solo.

Tuttavia, ci sono buone ragioni per avere una soluzione di storage DYI. La maggior parte delle unità precostruite richiedono un sovrapprezzo per le loro soluzioni e, nella maggior parte dei casi, sono difficili da aggiornare. Se è possibile, di solito dovrai utilizzare il loro hardware per eseguire l'aggiornamento. Se questi motivi ti rendono infelice, allora questa è la tua strada. Puoi acquistare un normale case tower o anche un case con montaggio su rack. Puoi utilizzare un normale PC o costruirne uno da zero. Dovrai decidere quale sistema operativo utilizzare. Windows o Linux sono solitamente le due opzioni. Il software che usi per condividere lo spazio di archiviazione è un po' più complicato solo perché ci sono diverse opzioni. Molti laboratori domestici utilizzano un sistema operativo chiamato FreeNAS. C'è ancora un po' da configurare ma hai molto aiuto disponibile su Internet. FreeNAS è di gran lunga una delle opzioni più popolari e, come indica il nome, è gratuita. Il software è completamente gratuito meno il tempo impiegato per configurarlo. Potresti anche usare anche solo Windows Server. Ma ovviamente c’è un costo associato a questo. I 5 migliori pacchetti software per gentile concessione di how2shout.com sono come segue:

1. FreeNAS
2. NAS4Free / XigmaNAS
3. OpenMediaVault (OMV)
4. Apri file
5. negozio di rocce

Personalmente attualmente ho due unità. Il primo è un Synology e ha 4 “baie” ovvero può accettare 4 dischi rigidi. Ciò consente una discreta velocità e dispone di 2 connessioni di rete per fornire percorsi multipli o una connessione di rete in standby. Attualmente sono disponibili dischi rigidi fino a 14 Terabyte, ma volevo qualche funzionalità in più, quindi ora ho un'unità QNAP. Questo ha 9 alloggiamenti e può accettare 5 unità della dimensione più grande da 3.5” e 4 della dimensione più piccola da 2.5”. Offre anche qualcosa chiamato Smart Tiering. Il tiering è un concetto originariamente applicato alle unità di stoccaggio più costose. Il tiering consiste nel prendere due o più velocità di dischi e nell'utilizzarle in modo intelligente. Il software sull'unità di archiviazione controlla la frequenza con cui vengono utilizzati i dati. Se utilizzato molto, lo sposterà su un disco a velocità maggiore in modo che sia più veloce per gli utenti. Il concetto utilizza le idee di stoccaggio “caldo” e “freddo”. Più qualcosa viene utilizzato, viene spostato nell'hot storage. Al contrario, meno qualcosa viene utilizzato, più freddo è e viene spostato nelle unità di conservazione a freddo o nelle unità con prestazioni più lente. Ciò consente a un'azienda di acquistare dischi meno costosi come le unità SATA per i dati che non vengono utilizzati molto.

Questo copre la sezione di archiviazione. Ti guiderò attraverso la configurazione della mia unità QNAP da zero quando arriveremo alla sezione di configurazione di questa serie di blog. In questo modo puoi farti un'idea migliore attraverso quel blog e anche da altri qui su StorageReview.com per decidere la migliore soluzione di archiviazione per il tuo laboratorio domestico.

–MikeWilson @IT_Muscle

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Questo post fa parte di una serie continua di contenuti inviati dagli utenti dedicati all'esplorazione del divertimento e delle sfide legate alla costruzione, alla manutenzione e talvolta alla ricostruzione di un laboratorio domestico. Questa serie è in collaborazione con i nostri amici di /r/homelab. Se sei interessato a condividere la tua configurazione, invia un'email a [email protected]