Storage

Cos'è lo storage NAS (Network Attached Storage)?

Con storage NAS (Network Attached Storage) si intende un'architettura di storage a livello di file nella quale uno o più server con dischi dedicati archiviano e condividono i dati con i diversi client connessi a una rete. È una delle tre principali architetture di storage, insieme alle reti SAN (Storage Area Network) e allo storage DAS (Direct Attached Storage), ed è l'unica a essere di per sé in rete e totalmente dedicata allo storage dell'intera rete.

Possiamo paragonarla ai volumi di storage più noti, quali il disco rigido del PC, un'unità esterna, un CD o un'unità flash USB. Un'architettura NAS consente di archiviare e condividere dati basati su file, in modo analogo a qualsiasi altro volume di storage. Un disco rigido piuttosto che un'unità esterna, un CD o un'unità flash USB permettono la connessione di un solo dispositivo alla volta, mentre lo storage NAS è connesso in rete e supporta numerosi dispositivi contemporaneamente.

Le unità NAS sono create per presentare i dati in forma di file. Sebbene possano tecnicamente completare alcune attività server generiche, esse eseguono software dedicati alla protezione dei dati e alla gestione delle autorizzazioni di accesso. Per questa ragione non richiedono un sistema operativo dotato di tutte le funzioni, ma possono contenere invece un sistema operativo integrato e ottimizzato, adatto per lo storage e la presentazione dei dati.

Per la presentazione dei file, un'unità NAS usa protocolli standard basati su file quali NFS (Network File System), SBM (Server Message Block), CIFS (Common Internet File System) e/o AFP (Apple Filing Protocol), ovvero i protocolli in uso per comunicare, rispettivamente, con dispositivi Linux® e UNIX, Microsoft Windows e Apple.

Di seguito sono elencati alcuni tra i principali vantaggi offerti da un'unità NAS:

  • Scalabilità orizzontale: aggiungere ulteriore capacità di storage a una NAS è semplice come aggiungere più dischi rigidi. Non è necessario aggiornare o sostituire i server esistenti, ed è possibile abilitare il nuovo storage senza interrompere l'operatività della rete.
  • Prestazioni: poiché l'unità NAS è dedicata al file serving, solleva da questo compito gli altri dispositivi presenti sulla rete. Essendo inoltre ottimizzata per casi di utilizzo specifici (ad esempio Big Data o storage multimediale), in genere offre ai client prestazioni migliori.
  • Configurazione semplificata: solitamente le architetture NAS vengono consegnate con script semplificati o come dispositivi su cui è preinstallato un sistema operativo semplificato; ciò riduce il tempo necessario alla configurazione e alla gestione del sistema.
  • Accessibilità: ogni dispositivo connesso in rete può accedere allo storage NAS.
  • Tolleranza di errore: a garanzia dell'integrità dei dati, un'unità NAS può essere formattata affinché supporti dischi replicati, dischi RAID o funzioni di erasure coding.

Come funziona lo storage NAS?

Sostanzialmente l'approccio NAS mira a rendere i dati archiviati più accessibili ai dispositivi presenti in una rete. Installando software specifico su un hardware dedicato, le aziende possono trarre vantaggio da un unico punto di accesso condiviso e dotato di capacità integrate di protezione, gestione e tolleranza di errore. La comunicazione tra lo storage NAS e gli altri dispositivi avviene tramite protocolli basati su file, e rappresenta un formato di esplorazione dei dati più semplice rispetto allo storage di blocchi od oggetti.

Hardware

A seconda degli utenti, l'hardware NAS viene definito in modi diversi: pacchetto NAS, unità NAS, server NAS o server ottimizzato NAS. Sostanzialmente, il server stesso è configurato con dischi o unità di storage, processori e RAM, come qualsiasi altro server. È possibile configurare un'unità NAS con ulteriore RAM, ma anche le tipologie e la capacità dei drive possono essere definite in base a specifici requisiti d'uso. Le differenze principali tra i server di storage NAS e quelli generici vanno individuate nel software.

Software

Un pacchetto NAS include software implementato su un sistema operativo semplificato, in genere integrato nell'hardware. Può essere paragonato a un server generico che utilizza un sistema operativo completo e che invia e riceve ogni secondo centinaia o migliaia di piccole richieste univoche. Il sistema operativo di un server NAS invece si occupa di due sole attività: lo storage dei dati e la condivisione dei file.

Protocolli

Un pacchetto NAS è formattato con protocolli per il trasferimento dei dati, ovvero modalità standard per l'invio dei dati tra dispositivi. Grazie allo switch di rete, un server centrale che si collega a tutti i componenti e indirizza le richieste, i client possono accedere ai protocolli di trasferimento dei dati. Questi protocolli consentono di accedere ai file su un altro computer come se fossero sul proprio.

Sulle reti possono essere eseguiti diversi protocolli di trasferimento dei dati, ma sono due quelli principali: il protocollo IP (Internet Protocol) e il protocollo TCP (Transmission Control Protocol). Quest'ultimo converte i dati in pacchetti prima di inviarli a un IP. Possiamo immaginare i pacchetti TCP come file zip compressi e l'IP come un indirizzo di posta elettronica. Se i nonni non hanno un account sui social media e non possono accedere a un cloud personale, le foto delle vacanze dovranno essere inviate loro tramite e-mail. Invece di inviarle una alla volta, è più facile comprimere le foto in alcuni file zip e inviare questi un po' alla volta. In modo analogo, il protocollo TCP comprime i file in pacchetti prima di inviarli su una rete tramite gli IP.

I possibili formati dei file trasferiti dai protocolli sono indicati di seguito:

  • NFS (Network File Systems): un protocollo usato regolarmente su sistemi Linux e UNIX. È indipendente dal produttore e pertanto funziona su qualsiasi hardware, sistema operativo o architettura di rete.
  • SMB (Server Message Blocks): nella maggior parte dei sistemi che utilizzano il formato SMB viene eseguito Microsoft Windows, ecco perché è anche definito come protocollo per reti di Microsoft Windows Network. Poiché ha origine dal protocollo CIFS per la condivisione dei file Internet, in alcuni casi è anche denominato protocollo CIFS/SMB.
  • AFP (Apple Filing Protocol): protocollo proprietario per i dispositivi Apple che eseguono macOS.

Breve storia dello storage NAS

Negli anni Ottanta Brian Randell, informatico inglese, sviluppò un software capace di connettere più sistemi UNIX in modo che funzionassero in modo non distinguibile gli uni dagli altri. Noto nel linguaggio informale come Newcastle Connection, il software portò allo sviluppo dei protocolli di trasferimento dei dati (ad esempio NFS), che iniziarono a essere utilizzati nelle aziende per archiviare i dati in posizioni centralizzate.

Con l'evoluzione della rete, un numero sempre maggiore di protocolli consentiva ai client di utilizzare e condividere i file con facilità. Prese avvio lo sviluppo di soluzioni progettate per gestire situazioni di storage specifiche, accelerando lo sviluppo del NAS. La tecnologie sottostante è ancora oggi in evoluzione. In passato dominio dei dischi magnetici, oggi il NAS integra unità SSD (Solid State Drive) e perfino memoria di SSDnon volatile per accelerare le prestazioni dei dati ad accesso frequente. Processori multicore sempre più veloci e RAM sempre più affidabile assicurano allo storage NAS prestazioni e scalabilità più elevate.

In breve tempo il software NAS è diventato la soluzione di storage aziendale standard, mentre le startup iniziano ormai a ottimizzare le modalità di archiviazione, organizzazione e accesso ai dati in rete. Una di queste, particolarmente dedita al clustering di file NAS per attività molto esigenti, come il backup e l'archiviazione, o dalle elevate prestazioni, come l'analisi e la virtualizzazione, è poi diventata Red Hat® Gluster Storage.


Con NAS si può intendere una tipologia di cloud?

No, il NAS non è un tipo di cloud. I cloud sono pool di risorse virtuali (come lo storage) orchestrati da software di gestione e automazione. Consentono agli utenti di accedere alle risorse on-demand, mediante l'assegnazione di risorse dinamiche e portali self-service dotati di scalabilità automatica. Per poter essere definito cloud, lo storage NAS deve essere virtualizzato in pool di risorse. Tali pool devono essere orchestrati da software di gestione e automazione, per poter rientrare nella definizione di cloud computing.

Possiamo immaginare il NAS come una via di mezzo tra lo storage locale e lo storage su cloud. Il NAS ha alcune caratteristiche dello storage locale (connessioni in loco, cablate) e alcune dello storage su cloud (accesso self-service e in rete), ma non include il software di gestione e automazione necessario per una rapida scalabilità e per fornire servizi misurabili. Non è quindi un cloud, ma può avere un ruolo fondamentale nel cloud computing.


Confronto tra SNA (storage network-attached) e altri storage

Rete SAN (Storage Area Network)

Una rete SAN fornisce le funzionalità necessarie per lo storage a blocchi. Nello storage a blocchi, i volumi di storage quali dischi rigidi, nodi di storage virtualizzati o pool di risorse di storage su cloud, vengono suddivisi in volumi più piccoli anche detti blocchi, ognuno dei quali può essere formattato con un protocollo differente. È possibile ad esempio formattare un blocco per il protocollo NFS, un altro per il protocollo AFP e un terzo per il protocollo SMB. In questo modo la flessibilità offerta agli utenti è maggiore, ma questi dovranno esplorare i dati manualmente, poiché lo storage a blocchi raggruppa i dati usando classifiche arbitrarie.

Storage DAS (Direct-attached Storage)

Con storage DAS si intende uno storage direttamente collegato a un singolo computer. Non essendo connesso a una rete non è facilmente accessibile da parte di altri dispositivi. L'approccio DAS è precursore del NAS, ma ogni dispositivo DAS deve essere gestito in modo distinto, mentre il NAS gestisce ogni componente. L'esempio più comune di DAS è il disco rigido di un unico computer. Affinché un altro computer possa accedere ai file presenti sull'unità, questa deve essere fisicamente rimossa dal computer di origine e collegata al nuovo computer; in alternativa è necessario stabilire una qualche forma di connessione tra i due dispositivi.

Storage SDS (Software Defined Storage)

Con storage SDS si definisce un software di gestione dello storage che opera in modo indipendente rispetto all'hardware sottostante. È pertanto possibile installare lo storage SDS in un pacchetto NAS, ottenendo quindi un hardware ottimizzato per carichi di lavoro specifici. Con l'SDS installato, l'hardware di storage viene organizzato in cluster, consentendo così a più server di operare come un unico sistema per una finalità specifica. È ad esempio possibile configurare un cluster server per contenere le directory utente e le cartelle NFS/CIFS e un altro per lo storage a blocchi, su cui archiviare foto e contenuti multimediali. Alcune soluzioni NAS/SDS sono in grado di consolidare ed erogare oltre un petabyte di dati in circa 30 minuti.

Tutto ciò che occorre per configurare una rete di storage

Una piattaforma di storage software-defined per file, in grado di gestire attività esigenti in termini di capacità come il backup e l'archiviazione e attività ad alte prestazioni come l'analisi e la virtualizzazione. Particolarmente adatta a container e streaming multimediale.

Una piattaforma di storage software-defined per oggetti, che offre anche le interfacce per lo storage di file e di blocchi. Supporta infrastrutture cloud, repository multimediali, sistemi di backup e ripristino e Data Lake. Particolarmente adatta a Red Hat OpenStack® Platform.

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Lo storage si presta a molti altri utilizzi