NAS

NAS‏ (ראשי תיבות של Network-attached storage - "אחסון על הרשת") היא שימוש בתקשורת הנתונים הרגילה (לרוב רשת TCP/IP) לחיבור רכיבי אחסון וגיבוי חיצוניים ועצמאיים לשרתים. תעבורת הנתונים ברשת מדמה שיתוף קבצים משרתים רגילים (באמצעות NFS, CIFS או פרוטוקולים דומים) ברמת מערכת הקבצים.

תיאור

תצורה

התקן NAS הוא במהותו התקן בלתי תלוי במחשב המחובר לרשת, שמטרתו הבלעדית היא אספקת שירותי אחסון נתונים למחשבים (או התקנים אחרים) ברשת. מטרת מערכת ההפעלה ותוכנות אחרות על התקן NAS היא לספק את הפונקציונליות של אחסון נתונים, שימוש במערכת קבצים, גישה לקבצים, ואת הניהול של פונקציות אלה. התקן NAS איננו מיועד לביצוע משימות מחשוב כלליות. אם כי במקרים מסוימים ניתן מבחינה טכנית להפעיל עליו תוכנות אחרות (למשל, במקרה שהוא מבוסס מערכת הפעלה סטנדרטית כמו חלונות או Linux).

התקן NAS ייעודי הוא למעשה שרת בפני עצמו, עם כל הרכיבים העיקריים של מחשב טיפוסי - מעבד, לוח אם, זיכרון RAM, וכדומה. התקני NAS מכילים דיסקים קשיחים (אחד או יותר), המחולקים לעיתים קרובות ליחידות לוגיות, המשתמשות באחסון עם דיסקים יתירים או במערכי RAID. השימוש בהתקן NAS מונע את הצורך בניהול מערכת הקבצים על ידי שרתים אחרים ברשת (לעומת זאת מתווספת תעבורת רשת רבה, שגם אותה יש צורך לנהל, הגם שרוב העבודה מושקעת בדרך על ידי כרטיס הרשת הקיים כבר במחשב).

התקני NAS אינם כוללים בדרך כלל מקלדת או תצוגה, ונשלטים ומוגדרים באמצעות הרשת, לרוב על ידי התחברות בדפדפן לכתובת הרשת שלהם (הגם שלרוב ניתן להתחבר גם בכבל טורי, במקרים שבהם הגדרת הרשת איננה תקינה).

התקן NAS מחליף למעשה את השימוש במחשב בתור שרת קבצים אשר בצורתו הבסיסית ביותר הוא לא יותר מאשר התקן NAS עם מקלדת, מסך ואופטימיזציה של מערכת ההפעלה עבור מתן שירותי אחסון; שרת הקבצים יכול אמנם להריץ גם משימות אחרות, אולם שרתי קבצים משמשים יותר ויותר לספק פונקציונליות אחרות, כגון אספקת שירותי נתונים ושירותי דואר אלקטרוני.

פונקציונאלית כללית (כזו שאיננה קשורה למערכת הקבצים) של מערכת ההפעלה איננה נדרשת בהתקן NAS, ולעיתים קרובות מסופקת פונקציונליות מינימלית או חלקית עבור חלקים אלו של מערכת ההפעלה.

NAS משתמש בפרוטוקולי מערכות קבצים רשתיות כגון NFS (פופולרי על מערכות Unix)‏, SMB/CIFS (בשימוש עם מערכות חלונות), או AFP (בשימוש עם מחשבי מקינטוש). לצורך העברת נתונים לרכיבי גיבוי, משתמשים בפרוטוקול NDMP. התקני NAS מגבילים רק לעיתים רחוקות את הלקוחות לפרוטוקול יחיד, עובדה הנחשבת ליתרון נוסף שלהם.

היסטוריה

בשנות השמונים המוקדמות, המאמר "Newcastle Connection" מאת בריאן רנדל (Brian Randell) ועמיתיו מאוניברסיטת ניוקאסל הדגים פיתוח של גישה לקובץ מרוחק במערכת Unix.

מערכת ההפעלה לשרת NetWare (יחד עם פרוטוקול NCP) שוחררה על ידי חברת Novell בשנת 1983. ב־1984, לאחר המאמר, שיחררה Sun את NFS שאיפשר לשרתים ברשת לשתף שטח אחסון שלהם עם מחשבי הלקוחות. 3Com ו־Microsoft פיתחו את LAN Manager ופרוטוקול SMB כדי לקדם את השוק החדש הזה. 3Server והתוכנות 3+Share ו־3+Share היו השרתים הייעודים הראשונים (כולל חומרה קניינית, תוכנות ודיסקים מרובים) עבור NAS. מספר חברות פיתחו שרתי קבצים ייעודיים בהשראת ההצלחה של Novell, IBM, ו־Sun .

בעוד ש-3Com הייתה בין הראשונים לבנות NAS ייעודי עבור מערכות ההפעלה השולחניות, הרי Auspex הייתה אחת הראשונות לפתח שרת NFS לשימוש בשוק UNIX. בתחילת שנות התשעים קבוצה של מהנדסים פרשה מ־Auspex כדי ליצור את NetApp המייצרת filer משולב, אשר תומך הן בחלונות באמצעות CIFS והן ב־UNIX באמצעות NFS, וקל לשדרוג ולפריסה. פרישה זאת התחילה את השוק עבור התקני NAS קנייניים המובל עכשיו על ידי NetApp או Celerra של EMC וגם Synology שהרחיבה את המענה גם לחברות קטנות, בינוניות ואף לשוק הפרטי.

החל בתחילת שנות ה־2000, סדרה של חברות הזנק מציעות פתרונות חלופיים פתרונות להתקן יחיד בצורת אשכולות NAS כמו רשתות Spinnaker (נרכשה על ידי NetApp)‏, Exanet, IBRIX, Isilon, PolyServe (נרכשה על ידי HP בשנת 2007) ו־Panasas.

בשנת 2009 הורחב NFS לתקן NFSv4 ובמקביל אושר פרוטוקול pNFS על ידי קבוצת עבודה של IETF.

יתרונות

• NAS מאפשר אחסון שיתופי אשר לרוב, מפשט ומגמיש את ניהול האחסון, מכיוון שאין תלות בתשתית כבילה פיזית ייחודית למערך האחסון
• ניתן להגדיל את הזמינות של הנתונים עם NAS אם ההתקן מספק יכולת מובנית של RAID ותמיכה באשכולות
• ניתן לשפר ביצועים על ידי NAS כי הגישה לקובץ נעשית על ידי NAS ולא נעשית באמצעות שרת שעושה עיבודים אחרים. עם זאת שיפור זה תלוי במידה רבה במהירות זרימת המידע ברשת ובכמות זיכרון המטמון על מחשבי הלקוחות ועל התקני NAS
• NAS נוטה להגדיל את ניצול יכולת האחסון, משום שריבוי שרתים יכולים לחלוק מאגר אחסון (ולעיתים ניתן אף לבטל כפילויות של המידע באופן שקוף למשתמש)
• NAS נוטה לייעל תהליכי התאוששות מאסון (Disaster recovery) וזאת על ידי הקלת האפשרות לבצע שכפול מידע והורדת העומס הנגזר ממנה ממחשבי הלקוח

חסרונות

• בשל התמיכה בריבוי פרוטוקולים ובשל היכולות הפחותות של המעבד ושל מערכת ההפעלה יש ל־NAS מגבלות לעומת DAS/SAN אליהם ניתן להגיע על ידי גישה של משתמשים רבים מדי, פעולות קלט/פלט רבות מדי, או על ידי שימוש בכוח עיבוד רב מדי (למשל באמצעות defrag של דיסקים רבים). בעוד מערכת שרת רגילה ניתנת לשדרוג בקלות על ידי הוספת שרת אחד או יותר לאשכול, כך שקל לשדרג את המעבד, הרי ש־NAS מוגבל לחומרה ספיציפית, אשר ברוב המקרים לא ניתן לשדרוג (עם זאת הגרסאות האחרונות של Cellara ו-NetApp תומכות באשכולות של התקני NAS כך שמגבלה זו פחות משמעותית).
• התקני NAS מסוימים נכשלים בסיפוק השירותים האופייניים של שרת קבצים או מספקים אותם בצורה לא יעילה. דוגמאות לכך הן: היכולת לחשב את השימוש בדיסק של ספריות, היכולת לאתר קבצים במהירות, יכולת גיבוי ביעילות עם rsync. אפשר עדיין להשתמש ב־rsync, אבל דרך שרת הלקוח; אולם במקרה כזה תוכנת ה־rsync לא מצליחה לעבור על היררכיות מערכת הקבצים במהירות של כוננים מקומיים וגורמת לתעבורת הרשת ניכרת; לעומת זאת שימוש בתוכנת הרפליקציה של ההתקן עשוי להיות מהיר יותר מאשר השימוש ב־rsync על דיסק מקומי.
• האמינות של התקן NAS היא פונקציה של טיב התכנון הפנימי - ללא אמצעי גישה יתירים לנתונים, בקרים יתירים, ספקי כוח יתירים, הוא כנראה פחות אמין מאשר התקן DAS המחובר לשרת שבו יש יתירות עבור הרכיבים העיקריים שלו (ולו רק בשל הצורך גם ברשת הנתונים באמצע)

שימושים

NAS לעומת DAS ו-SAN

שילוב של DAS, NAS ו־SAN

• NAS שימושי בפישוט האחסון המרכזי של מידע בסביבות עם כמויות גדולות של נתונים במחשבי הלקוח ומרבית ההתקנים הקיימים היום נועדו לספק שירותים בסביבות כאלו
• NAS מאפשר לספק שרותי אחסון פשוטים יותר וזולים יותר שעדיין תומכים ביכולות כמו איזון עומסים ועמידות לתקלות עבור משימות כמו מערכות דוא"ל ושירות אינטרנט
• המחיר של התקני NAS צנח בשנים האחרונות, כך שהם מציעים אחסון מבוסס רשת גמיש עבור השוק הביתי עם מחיר קצת יותר גבוה מהמחיר של דיסק ה-USB הרגיל או דיסק ה-FireWire החיצוני. רבים ממכשירי הצריכה הביתיים בנויים סביב מעבד ARM, PowerPC, או MIPS ומשתמשים בגרסה מינימלית של לינוקס.

מערכות נפוצות

התקני NAS ייעודיים:

• NetApp filer - שרת ייעודי המכיל דיסקים פנימים
• EMC Celerra - שרת המספק גישת NAS לדיסקים השמורים על CLARiiON או על Symmatrix
• Synology - שרת NAS מבית סינולוג'י המספק שרותי אחסון/גיבוי/המשכיות עסקית עבור משתמשים ביתיים, משרדיים, חברות, ארגונים גדולים וקונצרנים

תוכנות NAS המיועדות לשימוש על חומרת מחשב רגילה:

• FreeNAS - גרסה של FreeBSD עבור NAS
• NASLite היא הפצה של לינוקס הפועלות מתקליטון
• NexentaStor - מבוססת על הגרעיון של מערכת ההפעלה החופשית Nexenta

השוואה ל-SAN

היתרון העיקרי של NAS על פני SAN הוא אי הצורך לנהל רשת תקשורת נפרדת לחלוטין עבור החיבור לרכיבי האחסון, דבר המאפשר להוסיף בקלות מחשבים ורכיבי אחסון וזאת מבלי צורך לשנות את הרשת הפיזית. לעומת זאת מכיוון שרשת התקשורת הרגילה בה משתמש NAS מנוהלת באמצעות פרוטוקול שאיננו מותאם במיוחד לזרימת נתונים רציפה, אלא על ידי רשת שתוכננה לצרכים אחרים, (אינטרנט למשל) הרי יש צורך בפס רחב יותר על מנת להעביר את הנתונים באותו הקצב. כמו כן ישנם שירותים מסוימים (Exchange, Sybase למשל) שאינם יכולים לנצל את מערכת ה-NAS במלואה בשל אי היכולת שלהם להשתמש במערכות קבצים מרוחקות, בעיה זו נפוצה במיוחד בסביבת חלונות וזאת בשל מגבלות של פרוטוקול CIFS. חסרון נוסף של NAS הוא שבניגוד ל-SAN אין אפשרות לאתחל מחשב סטנדרטי מבלי שיש לו כונן מקומי.

NAS מספק גם ניהול של הקבצים וזאת בניגוד SAN שלרוב, המספק רק גישה מבוססת בלוקים לקבצים (כך שניתן להפעיל אותם בצורה הדומה לכונן מקומי) ומשאיר את ניהול הקבצים ללקוח.

עם זאת ההפרדה בין NAS ל-SAN איננה תמיד חד משמעית, לחלק מהתקני ה-NAS יש גם יכולת SAN (בעיקר באמצעות iSCSI) ולהפך. ישנם גם שרתי SAN (למשל CLARiiON) שניהולם נעשה באמצעות הרשת הרגילה, דבר המקל על מגבלת החיבור אליהם בנושא זה.