Організація даних на QNAP NAS
QNAP NAS презентує дисковий простір кінцевим користувачам у вигляді спільних тек, забезпечуючи простий спосіб зберігання файлів у віддаленій локації та доступу до них через мережу. Однак такий контейнер є лише одним з безлічі рівнів, які складають архітектуру цього пристрою. Фактичні дані зазвичай розподіляються між декількома дисками, які своєю чергою організовані в єдину систему. QNAP також може використовувати спеціальні структури для досягнення ним цілісності даних, кращої гнучкості та швидкодії. Ця стаття розповість вам про основні принципи організації даних на QNAP NAS, розуміння яких важливе, якщо ви бажаєте налаштувати сховище або відновити теки й файли, втрачені з нього.
Конфігурації RAID на QNAP NAS
Як правило, диски, що містяться в корпусі QNAP NAS, об'єднуються, утворюючи групу RAID. На відміну від Synology або Drobo, QNAP не має власної RAID-технології. Однак більшість пристроїв підтримують традиційний програмний RAID. Набір доступних рівнів RAID може відрізнятися в залежності від моделі. Можливі варіанти охоплюють наступні:
Конфігурації з одним накопичувачем не забезпечують ні підвищення продуктивності, ні стійкості до фізичних збоїв. Їх використовують рідко, в основному в NAS початкового рівня для зберігання некритичних даних або в поєднанні з надійним планом резервного копіювання.
RAID 0 об'єднує простір двох або більше дисків з використанням методу чергування. Він також не забезпечує жодного захисту від збоїв, але пропонує вищу швидкість читання/запису без втрати місткості.
RAID 1 клонує ідентичні дані на два окремих диски. Якщо один з них вийде з ладу, копію можна отримати з іншого диска в наборі. Така схема забезпечує високий рівень захисту, але не дуже ефективна з точки зору простору для зберігання, оскільки його половина не підлягає використанню.
RAID 5 розподіляє дані страйпами разом з блоками парності по трьох або більше дискам. У разі, якщо один з них вийде з ладу, дані, що зберігаються на ньому, можна відновити за допомогою парності. Цей рівень дозволяє досягти оптимального балансу між відмовостійкістю, продуктивністю і місткістю, враховуючи, що парність займає простір, який дорівнює одному диску-складнику.
RAID 6 розподіляє дані та подвійну парність по чотирьох або більше дисках. Таким чином, навіть якщо два диски виходять з ладу одночасно, конфігурацію все одно можна відновити, використовуючи ті, що залишилися. Цей тип RAID забезпечує дуже високий рівень захисту даних і швидку роботу, однак місткість, еквівалентна двом дискам, стає недоступною.
JBOD можна створити на двох або більше дисках. Дані записуються на перший диск до тих пір, поки він не заповниться. Після цього запис переходить на наступний диск у послідовності. Таке налаштування, як правило, не рекомендоване через відсутність відмовостійкості чи підвищення продуктивності. Єдина його перевага – це можливість використовувати всю місткість масиву.
RAID 10 вимагає будь-яку парну кількість дисків, починаючи з 4. Копія даних зберігається на кожній парі дисків, які поділяються на страйпи, як в RAID 0. Масив можна відновити до тих пір, поки в парі працюватиме принаймні один диск. Така схема покращує продуктивність та забезпечує надійний захист даних, проте тільки 50% місткості придатні до використання.
RAID 50 створюється з 6 або більше дисків. Кожні три диски об'єднуються в набір RAID 5, потім дані розподіляються страйпами, як в RAID 0. Інформацію можна отримати до тих пір, поки функціонують принаймні два диски в кожній конфігурації RAID 5. Ця схема забезпечує кращу цілісність даних та швидкодію, ніж RAID 5, в той час як до 30% місткості втрачається — менше, ніж в порівнянні з RAID 10.
RAID 60 дуже схожий на RAID 50, але вимагає не менше 8 дисків та об'єднує кожну групу з чотирьох в RAID 6. Така конфігурація забезпечує ще більшу надійність, завдяки здатності витримати відмову до двох дисків в кожному наборі RAID 6. Однак використання дискового простору менш ефективне, враховуючи, що до 50% місткості може бути втрачено.
RAID-TP – це масив з потрійною парністю, доступний тільки для пристроїв QNAP, що працюють під QTS hero на базі ZFS. Така конфігурація забезпечує підвищену надлишковість, достатню для захисту сховища від відмови одночасно трьох накопичувачів.
RAID-TM – це налаштування з потрійним дзеркалом, яке також застосовується виключно на QNAP NAS на базі ZFS. В такому масиві три диски дублюють один одного, що залишає ще більше можливостей для відновлення даних. Очевидним недоліком є те, що тільки третина його загальної місткості залишається доступною.
Рис. 1. Конфігурації RAID на QNAP NAS.
Логічні томи на QNAP NAS
Логічні томи на QNAP NAS можна створити безпосередньо на єдиному диску/групі RAID або за допомогою Linux LVM. У першому сценарії статичний том з фіксованим розміром відразу займає доступну місткість сховища, подібно до звичайного розділу. У другому сценарії пул зберігання слугує додатковим рівнем абстракції між фізичним сховищем і томами, створеними поверх нього. Такий пул об'єднує місткість всіх вибраних дисків або груп RAID та надає можливість налаштування гнучких томів в його межах. Розмір гнучких томів можна змінювати, і вони підтримують різні розширені функції, такі як моментальні знімки або Qtier.
Рис. 2. Статичний том на QNAP NAS.
Існує два різних типи гнучких томів. Товстий том обирається за замовчуванням на пристроях, що підтримують пули зберігання. Розмір тому визначається користувачем при створенні, і саме така кількість простору одразу резервується в пулі зберігання. Ця частина простору завжди буде в його розпорядженні, навіть коли решта пулу буде зайнята іншими томами.
Рис. 3. Товстий том на QNAP NAS.
Тонкий том не резервує простір заздалегідь, тільки по мірі запису до нього фактичних даних. Доступна місткість пулу використовується спільно всіма тонкими томами з застосуванням механізму тонкого виділення LVM. Коли дані видаляються, звільнений простір повертається до пулу й може бути використаний іншими томами за потреби.
Рис. 4. Тонкий том на QNAP NAS.
Будь-який логічний том може містити кілька спільних тек, які використовуються для розміщення файлів. Сам NAS також створює кілька службових тек для власних потреб. Хоча й не видимі через мережу, вони все ж існують в межах тому й займають певний обсяг простору зберігання.
Рис. 5. Спільна тека на QNAP NAS.
Додаткові технології зберігання, реалізовані на QNAP
Томи на деяких моделях QNAP можуть використовувати додаткові переваги флешпам'яті. На будь-якому твердотільному накопичувачі, що належить до пристрою, можна змонтувати спеціальний SSD-кеш та використовувати його як тимчасовий буфер читання і/або запису для підвищення продуктивності обраного тому. Функцію кешування можна налаштувати як LRU, тоді найменш використовувані елементи видаляються з кешу, коли він заповнюється, або як FIFO, щоб видалялися найстаріші елементи.
Рис. 6. SSD-кеш на QNAP NAS.
Деякі моделі, що працюють під управлінням QTS, також підтримують технологію Qtier, яка автоматично переміщує дані між швидкими твердотільними накопичувачами та повільними механічними дисками в пулі зберігання в залежності від частоти доступу до них. Переміщення відбувається за допомогою функції тонкого виділення.
Рис. 7. Qtier на QNAP NAS.
Томи на більшості моделей QNAP можна зашифрувати за допомогою 256-бітного алгоритму AES. Технологія базується на стандарті Linux LUKS. Однак QNAP використовує свої власні методи для перетворення пароля дешифрування, заданого користувачем, і розшифрування тому. Крім того, на базі цього пароля можна згенерувати ключ шифрування та експортувати його вручну при налаштуванні шифрування або пізніше. Цей ключ зберігається у вигляді 256-байтового файлу в форматі *.key, який можна завантажити як альтернативний метод розшифрування сховища. Деякі пристрої також пропонують шифрування на основі тек, реалізоване за допомогою eCryptFS.
Рис. 8. Шифрування тому на QNAP NAS.
Існують також моделі QNAP, які підтримують самошифруючі диски (SED). В цьому випадку шифрування виконується на апаратному рівні: дані шифруються автоматично в міру запису на диск. Ключ шифрування даних (DEK) зберігається на накопичувачі й використовується вбудованим контролером для шифрування і розшифрування даних. Сам DEK також можна зашифрувати за допомогою ключа шифрування аутентифікації (AEK), вказаного користувачем. Для зчитування DEK і, таким чином, розблокування накопичувача необхідно надати дійсний ключ аутентифікації. QNAP дозволяє використовувати такі диски окремо, а також дає можливість створити повністю зашифрований пул зберігання на їх основі.
Для отримання додаткової інформації про загальні особливості пристроїв QNAP NAS, проблеми, які зазвичай призводять до втрати даних з них, та процес відновлення, будь ласка, зверніться до відповідної статті.
Останнє оновлення: 30 вересня 2022