ストレージ

ネットワークアタッチトストレージ (NAS) とは

ネットワークアタッチトストレージ (NAS) は、ファイルレベルのストレージ・アーキテクチャで、専用ディスクを備えた 1 台以上のサーバーがデータを保存し、ネットワークに接続された多数のクライアントと共有します。NAS は、Storage Area Network (SAN)ダイレクトアタッチト・ストレージ (DAS) と共に、3 つの主要なストレージ・アーキテクチャの 1 つですが、本質的にネットワークでつながれ、ネットワークのストレージ全体を完全に受け持つことができるのはこのストレージだけです。

NAS を、PC のハードドライブ、外付けドライブ、CD、USB フラッシュドライブなど、より一般的なストレージボリュームと比較してみましょう。NAS アーキテクチャを使用すると、他のストレージボリュームと同様に、ファイルベースのデータを保存および共有できます。しかし、ハードドライブ、外付けドライブ、CD、フラッシュドライブなどは一度に 1 つのデバイスにしか接続できませんが、NAS はネットワークに接続されるため、多くのデバイスを同時にサポートできます。

NAS ユニットは、データをファイルとして保管および提供するように構築されています。技術的には NAS ユニットは一般的なサーバーのタスクを実行することもできますが、データを保護し、権限を処理するソフトウェアのみを実行します。このため、NAS ユニットにはフル機能のオペレーティング・システムは必要ありません。ほとんどの NAS ユニットには、データの保存と提供のために微調整された、軽量のオペレーティング・システムが組み込まれています。

NAS ユニットはこれらのファイルを提供するために、ネットワーク・ファイル・システム (NFS)、サーバー・メッセージ・ブロック (SMB)、Common Internet File System (CIFS)、Apple Filing Protocol (AFP) など、標準のファイルベースのプロトコルを使用します。これらはそれぞれ、Linux® および UNIX、Microsoft Windows、Apple デバイスと通信するために使用されるプロトコルです。

NAS の主なメリットは次のとおりです。

  • 容量の拡張:NAS へのストレージ容量の追加は、ハードディスクを追加するときのように簡単に行えます。既存のサーバーのアップグレードや交換の必要はなく、またネットワークをシャットダウンすることなく新しいストレージを使用できます。
  • パフォーマンス:NAS はファイルのサーバーとして機能するため、ネットワーク上の他のデバイスはファイル管理の責任から解放されます。NAS は特定のユースケース (ビッグデータやマルチメディア・ストレージなど) に合わせて調整できるため、クライアントのパフォーマンスは向上します。
  • 容易なセットアップ:NAS アーキテクチャは多くの場合、単純化されたスクリプト、または最適化されたオペレーティング・システムが事前にインストールされたアプライアンスとして提供されることが多く、システムのセットアップと管理にかかる時間を大幅に短縮します。
  • アクセシビリティ:ネットワーク上のすべてのデバイスが NAS にアクセスできます。
  • フォールトトレランス:データの整合性を保証するために、複製ディスク、RAID (Redundant Array of Independent Disks)、またはイレイジャー・コーディングをサポートするように NAS をフォーマットすることができます。

ネットワークアタッチトストレージ (NAS) の機能

簡単に言えば NAS は、ネットワーク上のデバイス間で、保存データへのアクセスを容易にするためのアプローチです。専用ハードウェアに専用のソフトウェアをインストールすることで、企業はセキュリティ、管理、およびフォールトトレラント機能が組み込まれた、共有のシングルポイント・アクセスを利用できます。NAS はファイルベースのプロトコルを使用して他のデバイスと通信します。これは、ブロックやオブジェクトストレージと比較して、最も簡単なフォーマットの 1 つです。

ハードウェア

NAS ハードウェアは、NAS ボックス、NAS ユニット、NAS サーバー、または NAS ヘッドとも呼ばれることがあります。サーバー自体は本質的に、他のサーバーと同様、ストレージディスクまたはドライブ、プロセッサ、ランダムアクセス・メモリ (RAM) で構成されています。大抵、NAS ユニットにはより多くの RAM が設定され、ドライブのタイプと容量は特定の用途のニーズを満たすよう同様に設定されます。しかし、NAS と汎用サーバーストレージの主な違いは、ソフトウェアにあります。

ソフトウェア

NAS ボックスには、必要最低限のオペレーティング・システム上にデプロイされた (通常はハードウェアに組み込まれた) ソフトウェアが含まれます。フル機能のオペレーティング・システムを使用する汎用サーバーの場合、毎秒数百から数千の小さな個別のリクエストを送受信します。対照的に、NAS オペレーティング・システムが扱うのは、データの保管とファイル共有の 2 つだけです。

プロトコル

NAS ボックスは、デバイス間でデータを送信する標準的な方法である、データ転送プロトコルでフォーマットされています。クライアントは、ネットワークスイッチを介してこれらのプロトコルにアクセスできます。ネットワークスイッチは、すべてを接続して要求をルーティングする中央サーバーの役割を果たします。つまり、データ転送プロトコルにより、別のコンピュータ上のファイルにも、自分のコンピュータ上にあるかのようにアクセスできます。

ネットワークは複数のデータ転送プロトコルを実行できますが、ほとんどのネットワークで必須となるのが、インターネット・プロトコル (IP) と伝送制御プロトコル (TCP) の 2 つです。TCP は、IP 経由でデータを送信する前にデータをパケットに結合します。TCP パケットを圧縮された zip ファイルとして、IP を E メールアドレスとして考えてみてください。ソーシャルメディアを使用せず、あなたの個人用クラウドにもアクセスできない祖父母に、E メールで休暇の写真を送信するとします。写真を 1 枚ずつ送信する代わりに、写真を zip ファイルにまとめて、何枚かを一度に送信することができます。同様に、IP を介してファイルをネットワークに送信する前に、TCP はファイルをパケットにまとめます。

このプロトコルでは、以下のようなフォーマットのファイルを転送できます。

  • ネットワーク・ファイル・システム (NFS):このプロトコルは通常、Linux および UNIX システムで使用されます。ベンダーに依存しないプロトコルとして、NFS はあらゆるハードウェア、オペレーティング・システム、またはネットワーク・アーキテクチャ上で動作します。
  • サーバー・メッセージ・ブロック (SMB):SMB を使用するほとんどのシステムでは Microsoft Windows が実行され、これは「Microsoft Windows ネットワーク」とも呼ばれます。SMB は一般的なインターネット・ファイル共有 (CIFS) プロトコルから開発されたため、CIFS/SMB プロトコルと呼ばれることがあります。
  • Apple filing protocol (AFP):macOS を実行している Apple デバイス用のプロプライエタリーなプロトコルです。

ネットワークアタッチトストレージ (NAS) の歴史の概略

1980 年代、英国のコンピュータ科学者 Brian Randell は、複数の UNIX システムを機能的に区別できないように接続したソフトウェアを開発しました。これはニューキャッスル・コネクション (Newcastle Connection) として知られ、NFS などのデータ転送プロトコルの開発につながりました。そして、企業がデータを一元的に保存するために、このプロトコルを使用し始めました。

ネットワーキングが進化するにつれ、クライアントがファイルを簡単に使用し共有できるプロトコルが増えました。その後間もなく、特定のストレージ状況を処理するためのソリューションが開発され、NAS の開発が進められました。今日でも、基盤となるテクノロジーは進化し続けています。NAS では、かつては磁気回転ディスクが利用されていましたが、現在はより高速なソリッドステート・ドライブソリッドステート・ドライブ不揮発性メモリが組み込まれ、頻繁にアクセスされるデータのパフォーマンスが向上しています。マルチコア・プロセッサはますます高速化しており、より手頃な価格の RAM で NAS のパフォーマンスや規模がアップしています。

NAS ソフトウェアはすぐにエンタープライズ標準のストレージ・ソリューションとなり、新興企業はネットワーク接続されたデータの保存、整理、アクセスの手法を最適化し始めました。これらの新興企業の 1 つは、バックアップやアーカイブなどの大容量タスク用の NAS ファイルのクラスタリング、また、分析や仮想化などの高パフォーマンスタスクに特に熟練していました。その企業は、Red Hat® Gluster Storage へと成長を遂げました。


NAS はクラウドなのか

いいえ、NAS 自体はクラウドではありません。クラウドとは、仮想化されたリソース (ストレージなど) のプールのことで、管理および自動化ソフトウェアによりオーケストレーションを行います。ユーザーは自動的なスケーリングや動的なリソース割り当てをサポートするセルフサービス・ポータルを通じて、オンデマンドでアクセスすることができます。NAS がクラウドと呼ばれるには、リソースプールに仮想化される必要があります。これらのプールに対し、管理および自動化ソフトウェアでオーケストレーションを行うことで初めて、クラウド・コンピューティングとみなされるようになります。

スペクトラムの一方にローカルストレージ、もう一方にクラウドストレージがあるとすれば、NAS はその中間に当たります。NAS には、ローカルストレージの特性 (オンサイト、物理的な接続) とクラウドストレージの特性 (セルフサービス、ネットワークアクセス) がありますが、迅速なスケーリングや測定対象サービスの提供に必要な管理ソフトウェアと自動化ソフトウェアは含まれていません。NAS はクラウドではありませんが、クラウド・コンピューティングの基本的な役割を果たすことができます。


ネットワークアタッチトストレージ (NAS) と他のストレージタイプの比較

Storage Area Network

Storage Area Network は、いわゆるブロックストレージを提供します。ブロックストレージは、ハードディスク、仮想化ストレージノード、またはクラウドベースのストレージリソースのプールなどのストレージボリュームを、ブロックと呼ばれる小さなボリュームに分割します。各ブロックは異なるプロトコル用にフォーマットできます。たとえば、NFS 用に 1 ブロック、AFP 用に 1 ブロック、SMB 用に 1 ブロックをフォーマットすることができます。これにより、ユーザーは柔軟な使い方ができる一方、ブロックストレージは任意の分類によってデータをバンドルするため、すべてを手動でナビゲートする必要があります。

ダイレクトアタッチト・ストレージ (DAS)

ダイレクトアタッチト・ストレージは、1 台のコンピュータに直接接続されたストレージです。ネットワーク接続されていないため、他のデバイスからは簡単にアクセスできません。DAS は NAS の前身であり、(すべてのデバイスを管理する NAS とは異なり) 各 DAS デバイスは個別に管理する必要があります。DAS の最も一般的な例は、単一のコンピュータのハードドライブです。別のコンピュータがそのドライブ上のファイルにアクセスするには、元のコンピュータからドライブを物理的に取り外して新しいコンピュータに接続するか、ユーザーが 2 つのデバイス間で何らかの接続を設定する必要があります。

ソフトウェア・デファインド・ストレージ

ソフトウェア・デファインド・ストレージ (SDS) は、基盤となるハードウェアとは独立して動作するストレージ管理ソフトウェアです。つまり、NAS ボックスに SDS をインストールすることができます。これにより、ハードウェアを特定のワークロードに合わせて使用できます。SDS をインストールすると、ストレージ・ハードウェアをクラスタ化することができ、複数のサーバーを特定の目的のために単一のシステムとして動作させることができます。たとえば、1 つのサーバークラスタをユーザーディレクトリと NFS/CIFS フォルダを保持するように設定し、別のサーバークラスタを写真とマルチメディアを保持するブロックストレージ用に設定できます。 一部の NAS/SDS ソリューションでは、30 分以内に 1 ペタバイト以上のデータを統合して提供することもできます。

ストレージ・ネットワークの構築に必要なものすべてがここに

バックアップ、アーカイブなどの大容量タスクや、分析、仮想化などの高パフォーマンスタスクを処理する、ソフトウェア・デファインドのファイルストレージ・プラットフォーム。コンテナやメディア・ストリーミングに最適です。

ブロックストレージおよびファイルストレージ用のインタフェースも提供する、ソフトウェア・デファインド・オブジェクトストレージ・プラットフォーム。これは、クラウド・インフラストラクチャ、メディアリポジトリ、バックアップと復元システム、およびデータレイクをサポートしています。Red Hat OpenStack® プラットフォームに最適です。

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