NAS для дома: сетевые хранилища данных

Автор: Олег Нечай

Опубликовано 08 апреля 2011 года

NAS - это внешние устройства с одним или несколькими 3,5-дюймовыми (реже - 2,5-дюймовыми) винчестерами, оснащённые процессором, операционной системой, сетевым интерфейсом Ethernet (у всех современных моделей - гигабитным) и обладающие функциональностью мини-сервера.

Накопители NAS представляют собой сетевые файловые серверы, основная функция которых заключается в предоставлении доступа к хранящимся в них данным для любого компьютера, входящего в состав локальной сети. В отличие от обычных компьютеров, в них отсутствует поддержка мощных графических ускорителей, мышей и клавиатур, а пользовательский интерфейс операционной системы, доступный через любой браузер, предельно аскетичен и лишён различных красивостей, типичных для универсальных ОС.

При этом многие из таких устройств обладают функциональностью "настоящего" сервера, способного подключаться к интернету и осуществлять обмен данными по протоколам FTP и HTTP. Благодаря этому для пользователя не имеет значения ни файловая система хранилища, ни операционная система компьютера, с которого он подключается к NAS - все операции с файлами осуществляются через сетевые протоколы.

NAS обеспечивают удалённый доступ к файлам через интернет: вы сможете не только пользоваться своим архивом с любого подключённого в Сети компьютера, но и, к примеру, слушать музыку или просматривать сохранённые на нём фотографии и видеозаписи через смартфон. Для этого NAS должен иметь статический IP-адрес, по которому его можно найти через любой компьютер в интернете. Если у вас динамический IP-адрес, то статический можно получить у интернет-провайдера за дополнительную плату.

Существует и альтернативный вариант: сервис DynDNS совершенно бесплатно предоставляет для вашего сетевого устройства доменное имя третьего уровня и соответствующий ему "виртуальный" IP-адрес. Зарегистрировавшись на этом сайте, можно бесплатно получить два доменных имени, привязанных к вашему компьютеру, серверу, роутеру или веб-камере. Работает эта услуга следующим образом: на сетевое устройство устанавливается программа-клиент, которая постоянно отправляет на DNS-сервер DynDNS сведения о текущем IP-адресе этого устройства, а DNS-cервер, в свою очередь, перенаправляет на него запросы, адресуемые к соответствующему доменному имени.

Возможности NAS можно существенно расширить программными средствами при помощи разнообразных пакетов, как коммерческих, так и бесплатных. При этом в большинстве моделей уже предустановлено программное обеспечение с весьма широкой функциональностью - не секрет, что большая часть стоимости NAS приходится именно на специализированный софт. Так, во многие NAS встроены мультимедийные серверы, позволяющие воспроизводить и транслировать хранящийся на винчестерах контент по локальной сети. В некоторых моделях имеется штатный сервер iTunes, благодаря которому можно через сеть воспроизводить любые аудиофайлы с компьютеров, где есть эта программа. Возможна и потоковая трансляция файлов на плееры iPod и смартфоны iPhone - для этого на гаджеты нужно установить бесплатное приложение DS audio из интернет-магазина Apple App Store.

Встроенный сервер печати означает, что подключённые к NAS принтеры будут доступны всем компьютерам, входящим в сеть. Многие модели могут также работать с одной или несколькими IP-камерами и позволяют организовать видеонаблюдение: изображение будет записываться на жёсткий диск, а картинку в реальном времени можно посмотреть через интернет в окне браузера. Кроме того, NAS умеют выступать в роли веб-сервера, доступного через интернет: вы можете "хостить" свои сайты и форумы у себя дома, не прибегая к услугам профессионального хостинга.

Однако наиболее востребованная функция, ради которой чаще всего приобретают или собирают NAS-накопители - это встроенный (или устанавливаемый дополнительно) пиринговый клиент, благодаря которому можно загружать и скачивать файлы из сетей BitTorrent и eMule, не включая компьютер. Такие устройства способны работать в круглосуточном режиме, потребляя значительно меньше электроэнергии, чем полноценный ПК, и почти не издавая шума (впрочем, это зависит от конкретной модели).

Наконец, NAS прекрасно выполняют типичные функции обычных внешних накопителей, одна из которых заключается в автоматическом резервном копировании информации. В случае с NAS возможно автоматическое резервное копирование данных в фоновом режиме с любого компьютера, подключённого к локальной сети. Кроме того, в большинстве моделей предусмотрена функция мгновенного "бэкапа" данных с внешнего накопителя, подключаемого по интерфейсу USB - это может быть флэш-драйв, внешний винчестер или картридер с флэш-картой. Обычно для такого копирования достаточно нажать специальную кнопку на лицевой панели NAS.

По скоростным показателям при работе в сети накопители NAS нередко уступают даже медленным 2,5-дюймовым внешним винчестерам. На скорость сетевого доступа влияет множество факторов - от производительности аппаратной части (мощности процессора, объёма оперативной памяти) до количества пользователей в локальной сети и, при удалённом подключении, от ширины интернет-канала. Разумеется, при прямом подключении к компьютеру через интерфейсы USB 2.0 или eSATA накопители NAS демонстрируют вполне обычные для внешних винчестеров показатели.

Аппаратная основа современных NAS - ARM-процессоры, а также x86-процессоры AMD Geode и Intel семейства Atom, в том числе двуядерные. Объём оперативной памяти варьируется от 128 Мбайт до 1 Гбайта. NAS чрезвычайно редко комплектуется винчестерами - выбор дисков остаётся на усмотрение владельца. Количество винчестеров в моделях, адресованных индивидуальным пользователям, может составлять от одного до четырёх, реже - шести, поддерживаются дисковые массивы JBOD и RAID уровней 0 и 1, если дисков три и более, то и уровней 5, 6 и 10. Дорогие модели поддерживают "горячую замену" жёстких дисков.

Вкратце напомним о том, что представляет собой технология RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks - "избыточный массив недорогих дисков"). Прежде всего, она позволяет представить весь массив винчестеров в системе как единый диск. В зависимости от особенностей организации массива, выделяются несколько уровней. Первый уровень, обозначаемый цифрой "0", предназначен для ускорения доступа к дисковой подсистеме, полное его название - "дисковый массив с чередованием без обеспечения отказоустойчивости". При работе в этом режиме данные разбиваются на блоки одинакового объёма, которые параллельно пишутся (и читаются) на разные диски, в результате чего обеспечивается существенное ускорение как записи, так и чтения. Чем больше дисков объединено в массив уровня RAID 0, тем быстрее работает дисковая подсистема. Недостаток этого уровня - невысокая отказоустойчивость из-за отсутствия дублирования данных: при выходе из строя одного из дисков может быть повреждена или даже утрачена информация на всем массиве.

От этого недостатка свободен RAID-массив уровня 1, который называется также "зеркалированием". В данном случае одинаковые данные параллельно записываются на пару дисков, то есть каждые два диска полностью дублируют друг друга. В случае отказа одного из пары винчестеров все данные остаются на другом, и система продолжает работать. Достаточно заменить вышедший из строя винчестер, как массив снова восстановится. Недостатки массива уровня 1 - оборотная сторона его достоинств: ёмкость пары дисков становится равной ёмкости одного винчестера, а скорость работы дисковой подсистемы несколько замедляется.

Достоинства RAID-массивов уровней 0 и 1 можно объединить, создав массив 0+1 из четырёх винчестеров: диски объединяются попарно в массивы уровня 0, а оба этих массива как логические диски объединяются в массивы-зеркала уровня 1. Обратная разновидность такого комплексного массива - уровень 10, при котором, наоборот, сначала диски объединяются в зеркальные массивы уровня 1, а затем эти "зеркала" объединяются в массив 0 с чередованием. Заметное преимущество массива уровня 10 - в ускорении восстановления, поскольку, в отличие от уровня 0+1, при выходе из строя одного диска необходимо восстанавливать данные только на одном винчестере, а не на двух.

Eщё один распространённый тип RAID-массивов - уровень 5, он же "массив независимых дисков с распределенной чётностью". В этом случае несколько дисков используются в режиме чередования, а ещё один, равный каждому из дисков массива по объёму, применяется для записи контрольной суммы, при помощи которой можно восстановить данные на любом вышедшем из строя диске.

RAID уровня 6 - разновидность RAID 5 с более высокой степенью надёжности: под контрольные суммы выделяется два диска, рассчитывая две суммы по различным алгоритмам. При этом гарантируется сохранность данных при выходе из строя сразу двух дисков, но общая производительность дисковой системы падает на 10-15% по сравнению с RAID 5.

Массивы JBOD ("просто связка дисков") формально не относятся к технологии RAID и представляют собой простое объединение двух независимых винчестеров в один логический том, при котором данные последовательно записываются сначала на один, а потом на другой диск. В результате при выходе из строя одного из дисков теряются только те данные, которые записаны на нём.

NAS в обязательном порядке оснащаются одним или двумя портами Ethernet 10/100/1000 Мбит/с, во многих моделях предусмотрены один или два порта USB 2.0, некоторые накопители дополнительно оснащаются портом eSATA. На лицевой панели устанавливаются индикаторы активности дисков и сети, кнопка быстрого копирования со внешних накопителей, а в дорогих моделях - информационный дисплей. Все NAS, даже однодисковые модели, снабжаются активной системой охлаждения - как правило, это один или два кулера, расположенные в задней или передней части корпуса. Сетевой блок питания обычно внешний, "ноутбучного" типа.

Цены на NAS-накопители варьируются в довольно широких пределах: предельно простые однодисковые модели стоят примерно от 4000 рублей, а многофункциональные системы с поддержкой пяти винчестеров с "горячей заменой" могут обойтись более чем в 30 000 рублей. При этом за гораздо меньше деньги можно самостоятельно собрать NAS из старого компьютера или из недорогих комплектующих для неттопов. Для такого "самосбора" часто используют специальную бесплатную сборку операционной системы FreeBSD, носящую название FreeNAS. Это ПО позволяет настроить сетевое хранилище данных практически с любой необходимой функциональностью.

На следующей странице: несколько моделей NAS разного класса и различных ценовых категорий, которые можно использовать в качестве домашних файловых серверов.