Home Lab Deep Dive: Dyk in i förvaring

Vi har nu fick servrar ur vägen och om du är som jag har du valt några kraftsugna bestar som värmer ditt lilla hemmakontor. Vid något tillfälle vill jag flytta tillbaka till ett hus som har källare eftersom de verkar vara en fantastisk plats för sådana saker om du inte har en riktig kabelskåp inbyggd i ditt hus. Vi ska nu gå igenom en annan viktig del till ditt hemlabb – förvaring. Det finns flera beslut som måste tas angående lagring, och var och en kommer att påverka ditt labb lite annorlunda. I det här inlägget kommer vi att gå över skillnaderna mellan disktyper, kontroller, lagring och lagringsprotokoll så att du är helt beredd att fatta det bästa beslutet.

Vi har nu fick servrar ur vägen och om du är som jag har du valt några kraftsugna bestar som värmer ditt lilla hemmakontor. Vid något tillfälle vill jag flytta tillbaka till ett hus som har källare eftersom de verkar vara en fantastisk plats för sådana saker om du inte har en riktig kabelskåp inbyggd i ditt hus. Vi ska nu gå igenom en annan viktig del till ditt hemlabb – förvaring. Det finns flera beslut som måste tas angående lagring, och var och en kommer att påverka ditt labb lite annorlunda. I det här inlägget kommer vi att gå över skillnaderna mellan disktyper, kontroller, lagring och lagringsprotokoll så att du är helt beredd att fatta det bästa beslutet.

Enheter

Enheter är en del av ditt lagringsutrymme. Det finns flera typer av enheter som används idag, och var och en kan ha olika inverkan på din lagringsinfrastruktur. Vi har gjort många framsteg inom hårddiskar och SSD:er under de senaste två decennierna och vi saktar inte ner snart. Även om jag inte var där för de ursprungliga hårddiskarna, började de som imponerande maskiner som innehöll små mängder data jämfört med dagens. De fyra huvudtyperna av diskar jag kommer att gå igenom är:

1. SATA-enheter
2. SAS Drives
3. SSD
4. M.2 Drivenheter

SATA

SATA står för Serial Advanced Technology Attachment. De flesta av dina hemdatorer använder SATA-enheter. De är billiga och kan hålla stora mängder data. När den här artikeln skrevs tror jag att den största är cirka 16 terabyte. När SATA 1.0 introducerades 2003 var de ett stort hopp över hårddisktekniken de ersatte, PATA eller Parallel Advanced Technology Attachment. De kunde överföra mycket snabbare (ursprungligen 1.5 Gbit/s eller 150 MB/s) än de utgående enheterna, som maxade till 133 MB/s. De erbjöd dessutom funktioner som bättre hotplugg (att koppla in en hårddisk medan systemet är på) och en mycket mindre kabelkontakt som bara använder 7 stift istället för 40 eller 80. Sedan introduktionen har SATA utvecklats flera revisioner till där vi är i dag. SATA 3.0 eller Serial ATA-600 är den nuvarande iterationen och har förbättrat prestandan avsevärt. Som du kanske har gissat är nuvarande överföringshastigheter upp till 600 MB/s och över interimsversionerna har de lagt till fler funktioner, som Native Command Queueing, vilket har ökat prestandan. Som nämndes inledningsvis är den huvudsakliga drivkraften för dessa diskar mängden data de innehåller och prisnivån. De erbjuder bra prestanda och är mer än tillräckligt för de flesta hemlabb.

SAS

Nästa är SAS-enheter. SAS-enheter eller Serial Attached SCSI var en ersättning för de äldre Parallel SCSI-diskarna. SAS gick in på marknaden 2004 med SAS-1. SCSI- eller Small Computers System Interface-diskar fungerar annorlunda än SATA. SAS har tagit mycket av de ursprungliga problemen med att behöva ge adresser till diskarna och annan huvudvärk som systemadministratörer fick hantera. SAS-enheter använder en annan kommandouppsättning baserat på den ursprungliga SCSI-kommandouppsättningen och är mer intelligenta. SAS-enheter är också snabbare än SATA. En del av detta beror på kommandouppsättningen, men också på själva gränssnittet och skivans spindelhastighet. SAS är också full duplex, vilket innebär att den kan sända och ta emot samtidigt. Hårddiskplattorna de använder kan snurra så högt som 15,000 7,200 RPM. SATA-diskar snurrar med 4 22.5 RPM eller långsammare. De använder också högre spänningar som gör att kabellängder kan bli längre. Aktuella hastigheter för SAS-2500 (nuvarande version) är XNUMX Gbit/s eller cirka XNUMX MB/s. Vi hittar SAS-diskar i företagsservrar och de är dyrare. Dessa är bra att använda i ditt hemlabb, men de kommer att kosta dig mer och är vanligtvis mindre diskar.

Det finns en enhetstyp som kan vara förvirrande. NL-SAS-enheter. Dessa är SATA-enheter med ett SAS-gränssnitt på dem. De introducerades som ett billigt sätt att få mer lagringsutrymme på företagsservrar. De är mer pålitliga än vanliga SATA-enheter, och priset faller någonstans i mitten.

SSD

SSD:er är snabba. Ingen tvekan om det, jag skulle ha allt i mina SSD:er för hemlabbet om jag hade råd. SSD står för Solid State Drives, och de använder inte skivplattor; de använder minneschips för att lagra dina data. På grund av detta är de storleksordningar snabbare än de tidigare diskuterade enheterna. Eftersom SSD främst beskriver lagringstekniken kan du hitta SSD:er med SATA, SAS, NVMe och andra gränssnitt. SSD-enheter använder några olika chips och deras hastigheter varierar beroende på vilka chips och kontroller som används. Även om jag inte kommer att gå in på de djupare nivåerna av SSD-teknik, lämnar jag dig med följande. Det finns SLC-, MLC-, TLC- och QLC-chips. Ordningen jag listade dem är hastighetsordningen. Ju långsammare chip desto billigare blir det, så om du använder dem kan du välja därefter.

M.2

Den sista typen av disk vi kommer att diskutera är M.2 SSD:er. De använder också SSD:er och kan använda antingen SATA-kommandouppsättningar eller NVMe-kommandouppsättningar. Om du använder den vanliga SATA-kommandouppsättningen (det är också skillnad i det fysiska gränssnittet) blir det ungefär samma hastighet som en vanlig SATA SSD, maxar cirka 600 MB/s. NVMe SSD:er kan nå hastigheter upp till 5GB/s med AMD:s nya moderkort. Även med "äldre" teknik kan vi fortfarande uppnå 3500 MB/s läshastigheter. NVMe-enheter använder direkta vägar till processorn för att uppnå sin imponerande hastighet. Priset på dessa har minskat mycket under de senaste månaderna, men de är fortfarande cirka $100USD för de billigaste 1 Terabyte NVMe-enheterna. Tänk på att olika hastighetschips (QLC etc) också används på dessa enheter, eftersom de är SSD:er.

Baserat på informationen ovan kan du fatta sunda beslut om vilken typ av enheter du vill bestå av. Kom också ihåg att det är mycket möjligt att blanda ovanstående typer utifrån behov och moderkorts- eller RAID-kortstöd. Faktum är att de flesta företag kommer att använda NL-SAS- eller SATA-enheter för lagring av arkiv eller äldre information och använda SAS- eller SSD-enheter eller en blandning av dem för sina huvuddata. I många olika lagringsenheter kan du skapa olika "nivåer" av tjänster. Till exempel varm och kall lagring och enheten kommer att flytta data mellan dem beroende på hur ofta data nås. Experimentera lite med det.

controllers

När du har köpt enheter måste du kunna kontrollera dem. Precis som enheter har kontroller olika prestandanivåer. Du väljer vanligtvis en baserat på det gränssnitt du behöver stödja och den skyddsnivå du vill använda.

Namngivning kan vara lite förvirrande på dessa. Lyckligtvis finns det oftast bra dokumentation tillgänglig som hjälper dig att fatta ditt beslut. Dell har en webbsida som hjälper dig att ta reda på vilken du behöver. Om du går här. det finns en bra jämförelsetabell som listar alla funktioner hos deras nuvarande kontroller. I de flesta kontroller som du kan köpa på äldre server, kommer de att vara något mindre utvalda. Några av kolumnerna kanske inte är vettiga så jag ska gå igenom dem.

• Modell = Namn på kortet
• Interface Support = detta är vilken typ av hårddiskar som kortet stöder.
• PCI Support = Detta är versionen av kortplatsen på moderkortet som kortet kräver för att fungera
• SAS Connectors = Antalet hårddiskar som stöds och om de är interna på servern eller externa (anslutna via en port)
• Cacheminnesstorlek = Detta är viktigt eftersom det spelar en stor roll för prestanda. På en hög nivå är det här kortet laddar bort kommandon från operativsystemet och håller kvar det tills det utför dem. Ju större cache desto snabbare får du tillbaka kontrollen till ditt operativsystem eller applikation för att gå till nästa operation. Så större brukar vara bättre i det här fallet.
• Skriv tillbaka Cache = Så här skyddas data i din cache (som nämns ovan) vid strömavbrott. Äldre kort som H700 skulle använda batterier ifall servern tappade strömmen för att hålla fast vid kommandon som de inte hade kommit till disken än. Begränsningen var att om strömmen inte återställdes snart, skulle ditt batteri dö, och de måste bytas ut när batteriet inte längre var bra. Flash Backed har inte den begränsningen och använder kondensatorer för att ge ström för att skriva till cachen och hålla informationen tills kommandona kan spolas till disken.
• RAID Levels = Detta är RAID-skyddsnivån som styrenheten stöder
• Max Drive Support = Detta är antalet enheter som kortet stöder.
• RAID Support = Den här kolumnen anger om RAID-processen görs genom hårdvara eller programvara. Om det görs genom programvara, vilken programvara stöds. Även om mjukvaru-RAID har blivit snabbare, kommer Hardware RAID alltid att vara snabbare. Det finns vissa omständigheter som du kan välja att använda programvara (till exempel om du har olika storlekar på diskar att kombinera) men jag rekommenderar starkt att du håller dig med hårdvarubaserad om din budget tillåter.

Den närmaste matrisen jag kunde hitta för HP-kontroller var följande. Här finns det Gen10 (nyaste för närvarande) och här. är Gen 8-kontrollerna som är den generation som kommer att komma i de flesta av de billiga servrarna på eBay. De har lite mer teknisk information om kontrollerna eftersom dessa är marknadsföringsdokument, men de viktiga fälten ovan används fortfarande. De förkortar Flash Based Write Cache till FWBC.

Olika tillvägagångssätt – kommersiell NAS, hemmabyggd NAS eller lokal lagring

Nu har du en bättre förståelse för hårdvaran som ingår i ditt hemlabbslagring. Vilket lämnar dig med ett nytt beslut. Vill du bara ha lokal lagring (enheter i din server), eller vill du använda delad lagring? Vi måste naturligtvis gräva lite mer i dessa alternativ.

• Lokal lagring – Detta är lagring direkt kopplad till din server. Detta kan också kallas Direct Attached Storage eller DAS. Det kan antingen vara diskar inbyggda i servern eller en hölje och ansluten med en SAS-kabel. Fördelarna med detta är att du inte behöver köpa någon extra hårdvara eller servrar. En annan är enkel installation. Du kan ställa in RAID-nivån och formatet i operativsystemet och gå. Sedan är det fart. Direct Attached kommer alltid att vara snabbare än delad lagring. Nackdelarna är att du bara kan använda lagringen direkt på den servern.
• Delad lagring – Denna lagring är hårddiskar i ett hölje som kör ett lagringsoperativsystem av något slag. Denna lagring delas ut över nätverket som ska användas. Det finns två typer av delad lagring som används av hemlabb.
  • Blocknivålagring – Detta använder vanligtvis ett protokoll som kallas iSCSI. Skickar i huvudsak SCSI-kommandon över nätverket. Detta protokoll används för att presentera lagring som för operativsystemet ser ut som råa hårddiskar. Du måste formatera dem för att kunna använda dem. Kontroll av filsystemet och filerna på diskarna görs av fjärrservrarna som det delas med. Det finns annan lagring på blocknivå som Fibre Channel, men jag kommer inte gå igenom dem här eftersom de inte är vanliga för hemmalabb.
  • Lagring på filnivå – Detta använder antingen protokollet NFS eller SMB. NFS är en akronym för Network File System och SMB står för Server Message Block. Vart och ett av dessa protokoll har förbättrats och brukar refereras till den version de använder, dvs. NFSv3 eller SMBv3. Varje ny version bygger på tidigare funktioner och möjligheter. Istället för att presentera rålagring till operativsystemet, presenterar File Level Storage en resurs eller montering på servrar. Datorn som styr diskarna styr också filsystemet och filerna på det.

Vilket är bättre? Som nämnt ovan, det beror på. Om du bara ska ha en server är lokal lagring helt ok och mer än troligt det snabbaste alternativet för dina behov. Om du behöver dela lagring mellan servrar bör du titta på att köpa någon form av delad lagringslösning. Av de två gillar jag att försöka övervaka vilken företagsmodell jag än försöker lära mig. Om mitt företag använder iSCSI så vill jag lära mig det. På ett personligt sätt föredrar jag iSCSI. Den främsta anledningen är hastigheten. iSCSI är i allmänhet lite snabbare och det stöder multipathing (mer än en dataväg till lagringen) bättre än NFS. SMB används i allmänhet endast i Windows-miljöer och det används inte mycket för närvarande för företagsmiljöer. Du är fri att hålla med mig om iSCSI vs NFS. Jag baserar min forskning på ett par saker, som detta papper. Det finns gott om supportrar för båda sidor. NFS ÄR lättare att ställa in för att vara rättvis. Men det är för ett annat blogginlägg.

Förbyggd delad lagring vs gör-det-själv

Om du har kommit så långt måste du bestämma dig för om du vill testa att bygga din egen delade lagringslösning eller om du vill köpa en färdig lösning.

Det finns flera bra lösningar där ute gjorda av företag som QNAP och Synology, för att nämna några. Det finns en hel del företag som tillverkar dessa lösningar och alla har många av samma funktioner. StorageReview.com har recenserat en hel del av dessa också och de kan hjälpa dig att bestämma. Några punkter att tänka på, vilka funktioner du behöver eller vill ha och framtida expansionsmöjligheter. De flesta förbyggda enheter stöder NFS/SMB/och iSCSI. Vissa av de mindre enheterna kan ha problem med att tillhandahålla tillräckligt med databandbredd för att hålla jämna steg med din miljö så du måste bestämma dig därefter. De flesta av dem har en anständig summa gemensamt. De flesta av dem är mindre lådor än servrar och kommer att använda mindre ström och dra mindre ström. Varje företag har sitt eget operativsystem, vanligtvis en variant av Linux byggt specifikt internt. Det kan vara lite installation inblandat men vanligtvis är det lite enklare än en gör det själv-låda. Jag personligen gillar att gå den här vägen eftersom det är enkelt och om du inte kommer att stödja lagringsservrar så finns det egentligen inget "behov" av att försöka designa något själv.

Det finns dock goda skäl att ha en DYI-förvaringslösning. De flesta av de förbyggda enheterna tar lite av en premie för sina lösningar och de är i de flesta fall svåra att uppgradera. Om det är möjligt kommer du vanligtvis att behöva använda deras hårdvara för att uppgradera. Om dessa skäl gör dig olycklig, då är detta din väg. Du kan köpa ett vanligt tornfodral eller till och med ett rackmonterat fodral. Du kan använda en vanlig PC eller bygga en från grunden. Du måste bestämma vilket operativsystem du ska använda. Windows eller Linux är dina två alternativ vanligtvis. Mjukvaran du använder för att dela lagringen är lite knepigare bara för att det finns flera alternativ. Många hemlaboratorier använder ett operativsystem som heter FreeNAS. Det finns lite mer att ställa in men du har mycket hjälp tillgänglig på internet. FreeNAS är överlägset ett av de mest populära alternativen och som namnet indikerar är det gratis. Programvaran är helt gratis minus den tid du lägger på att installera den. Du kan också bara använda Windows Server också. Men det är en kostnad förknippad med det såklart. De 5 bästa mjukvarupaketen med tillstånd av how2shout.com är följande:

1. FreeNAS
2. NAS4Free / XigmaNAS
3. OpenMediaVault (OMV)
4. Öppna filer
5. rockstore

Jag personligen har två enheter för närvarande. Den första är en Synology och har 4 "fack" eller kan acceptera 4 hårddiskar. Detta möjliggör en anständig mängd hastighet och har 2 nätverksanslutningar för att tillhandahålla multi-pathing eller en standby nätverksanslutning. Hårddiskar upp till 14 Terabyte är tillgängliga för närvarande, men jag ville ha några fler funktioner så jag har nu en QNAP-enhet. Den här har 9 fack och kan acceptera 5 enheter av den större 3.5" storleken och 4 av den mindre 2.5" storleken. Den erbjuder också något som kallas Smart Tiering. Tiering är ett koncept som ursprungligen lades på dyrare förvaringsenheter. Tiering tar två eller fler hastigheter av skivor och använder dem intelligent. Programvaran på lagringsenheten tittar på hur ofta data används. Om den används mycket kommer den att flytta den till en hårddisk med snabbare hastighet så att den är snabbare för användarna. Konceptet använder idéerna om "varm" och "kall" lagring. Ju mer något som används flyttas det till varmförvaring. Omvänt, ju mindre något används, desto kallare är det och det flyttas till kyllagringsenheterna eller de långsammare prestandaenheterna. Detta gör att ett företag kan köpa billigare diskar som SATA-enheter för data som inte används särskilt mycket.

Detta täcker förvaringssektionen. Jag kommer att ta dig genom installationen av min QNAP-enhet från början när vi kommer till installationsdelen av denna bloggserie. På så sätt kan du få en bättre uppfattning genom den bloggen och även från andra här på StorageReview.com för att bestämma dig för den bästa lagringslösningen för ditt hemlabb.

– Mike Wilson @IT_Muskel

Diskutera på Reddit

Det här inlägget är en del av en pågående serie av användarinskickat innehåll dedikerat till att utforska det roliga och utmaningarna med att bygga, underhålla och ibland bygga igen ett hemlabb. Den här serien är i samarbete med våra vänner på /r/homelab. Om du är intresserad av att dela din uppsättning, skicka ett e-postmeddelande till [e-postskyddad]