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ストレージ

NAS (Network Attached Storage) とは

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NAS (Network Attached Storage / ネットワークアタッチドストレージ) とは、ネットワーク経由でファイルにアクセスしやすくするファイルストレージ基盤のこと。NAS は、SAN (Storage Area Network)、DAS (Direct Attached Storage) と並ぶ 3 大ストレージ・アーキテクチャの 1 つです。セキュリティ運用管理、およびフォールトトレラント (障害復旧) 機能が組み込まれたストレージ用の単一のアクセスポイントをネットワークに提供します。


NAS の仕組み

ハードウェア

事前構成済みのストレージソフトウェアが専用のハードウェアにインストールされます。このハードは NAS ボックス、NAS ユニット、NAS サーバー、あるいは NAS ヘッドなどと呼ばれますが、基本的にはストレージディスクまたはドライブ、プロセッサー、およびランダムアクセスメモリ (RAM) を含む単なるサーバーです。

ソフトウェア

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。NAS ソフトウェアは、通常ハードウェアに組み込まれている軽量のオペレーティングシステム (OS) にデプロイされます。汎用サーバーには完全な OS があり毎秒数千のリクエスト (ストレージに関連するのはそのほんの一部) を送受信しますが、NAS ボックスが送受信するのはデータストレージとファイル共有の 2 種類のリクエストのみです。

プロトコル

NAS アーキテクチャの図解

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、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、OS、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。

NAS のメリット

  • 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。

NAS とクラウド

NAS 自体はクラウドではありません。クラウドとは、ネットワーク上でスケーラブルなリソースを抽象化、プール、共有する IT 環境です。NAS は、特にクラウドプロバイダーIaaS (Infrastructure-as-a-Service) 契約の一部としてクライアントにストレージを提供する場合に、クラウド環境にとって重要になる可能性があります。


ストレージタイプの比較

Storage Area Network

Storage Area Network (SAN) は、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、仮想ストレージノード、またはクラウドストレージ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、ユーザーはより柔軟な使い方ができる一方、ブロックは任意の分類によってデータをバンドルするため、ナビゲートが困難になります。

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 (DAS) 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 の前身でした。DAS デバイスはそれぞれ個別に管理されますが、NAS では NAS ボックスがすべてを管理します。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。そのように接続された状態になると、DAS と NAS を明確に区別するのは難しくなります。

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。


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