Thiết bị lưu trữ gắn vào mạng là gì?
Thiết bị lưu trữ gắn vào mạng (NAS) là một thiết bị chuyên lưu trữ tệp đảm bảo nhân viên có thể truy cập dữ liệu vào mọi lúc để cộng tác hiệu quả trên một mạng. Bất kỳ mạng máy tính nào đều có các máy chủ và máy khách kết nối với nhau và gửi yêu cầu đến máy chủ. Các thiết bị NAS là những máy chủ chuyên dụng chỉ xử lý các yêu cầu lưu trữ dữ liệu và chia sẻ tệp. Những thiết bị này cung cấp dịch vụ lưu trữ nhanh chóng, bảo mật và đáng tin cậy cho các mạng riêng.
Vì sao các thiết bị NAS lại quan trọng?
Các công ty và doanh nghiệp nhỏ trong nhiều lĩnh vực đã chọn các giải pháp NAS vì chúng cung cấp kho lưu trữ hiệu quả, có thể mở rộng với giá thành thấp. So với những máy chủ khác, các máy chủ tệp NAS giúp truy cập dữ liệu nhanh hơn và dễ cấu hình cũng như quản lý hơn. Những máy chủ này hỗ trợ nhiều ứng dụng kinh doanh, bao gồm các hệ thống email riêng, cơ sở dữ liệu kế toán, bảng lương, ghi hình và chỉnh sửa video, ghi nhật ký dữ liệu và phân tích kinh doanh.
Một số lợi ích của NAS bao gồm:
Triển khai đám mây riêng cho các tổ chức
Đám mây riêng là đám mây lưu trữ tài nguyên từ trung tâm dữ liệu của một tổ chức. Có thể vận hành đám mây này bằng tài nguyên phần cứng nội bộ hoặc cơ sở hạ tầng riêng biệt do một bên thứ ba cung cấp. Bạn có thể dùng các thiết bị NAS để triển khai kho lưu trữ đám mây của riêng tổ chức bạn.
Giải pháp lưu trữ cục bộ linh hoạt cho các doanh nghiệp nhỏ
Hệ thống NAS có thể được tùy chỉnh dựa trên quy mô và yêu cầu của tổ chức. Cả những giải pháp lưu trữ có giá thấp, dung lượng nhỏ và các thiết bị cao cấp, đắt hơn đều được lưu hành trên thị trường.
Máy chủ lưu trữ kết nối với mạng có công dụng gì?
Các tổ chức sử dụng giải pháp NAS để thực hiện một số tác vụ, bao gồm:
- Lưu trữ và chia sẻ tệp
- Tạo các kho lưu trữ dữ liệu hoạt động hoặc để sao lưu dữ liệu và phục hồi sau thảm họa
- Lưu trữ cơ sở hạ tầng máy tính ảo.
- Thử nghiệm và phát triển các ứng dụng dựa trên web và ứng dụng web ở phía máy chủ
- Truyền phát tệp truyền thông và tệp siêu dữ liệu
- Lưu trữ hình ảnh và video cần truy cập thường xuyên
- Tạo kho dữ liệu in nội bộ
Ví dụ: một công ty truyền thông mỗi ngày đều tạo ra nhiều hình ảnh. Tuy nhiên, công ty không thể liên tục truyền phát dữ liệu này lên đám mây do độ trễ mạng. Thay vào đó, họ sử dụng thiết bị NAS cao cấp để lưu ảnh. Mọi nhân viên đều có thể truy cập và chỉnh sửa những bức ảnh này trên mạng công ty.
Một thiết bị NAS gồm những thành phần gì?
Thiết bị NAS thường bao gồm một số thành phần.
Ổ lưu trữ vật lý
Thiết bị NAS có thể bao gồm từ 2 đến 5 ổ cứng, mang lại dung lượng lưu trữ lớn. Nhiều ổ vật lý được sắp xếp theo logic thành bộ lưu trữ dự phòng (RAID). RAID là một công nghệ ảo hóa kết hợp nhiều thành phần lưu trữ vật lý thành một hoặc nhiều đơn vị logic. Công nghệ này giúp sao lưu dữ liệu và cải thiện hiệu suất.
Bộ xử lý trung tâm (CPU)
Các thiết bị NAS có một CPU cung cấp thông tin điện toán và khả năng quản lý hệ thống tệp. CPU sẽ đọc và ghi dữ liệu để xử lý cũng như gửi tệp, quản lý nhiều người dùng và tích hợp với đám mây nếu muốn.
Hệ điều hành
Hệ điều hành là một giao diện phần mềm giữa phần cứng của thiết bị lưu trữ và người dùng thiết bị đó.. Mặc dù các thiết bị lưu trữ kết nối mạng phức tạp có hệ điều hành riêng, một số thiết bị đơn giản hơn có thể không được trang bị hệ điều hành.
Giao diện mạng
Thiết bị NAS kết nối mạng thông qua giao diện mạng. Kết nối mạng có thể được thiết lập bằng cáp Ethernet hoặc Wi-Fi. Nhiều thiết bị NAS cũng có cổng USB để sạc hoặc kết nối thiết bị khác với thiết bị NAS.
Nguyên tắc lưu trữ cơ bản của thiết bị NAS là gì?
NAS là thiết bị lưu trữ gắn vào mạng dành cho dữ liệu dựa trên tệp. Có 3 phương pháp lưu trữ chính:
1. Lưu trữ tệp
Trong lưu trữ tệp, bạn có thể lưu trữ dữ liệu trong các tệp, sắp xếp tệp thành thư mục và đặt chúng theo hệ thống cấp bậc gồm các thư mục và thư mục con. Đây là kỹ thuật lưu trữ phổ biến và quen thuộc.
2. Lưu trữ khối dữ liệu
Lưu trữ khối dữ liệu chia tệp thành các khối dữ liệu nhỏ hơn và lưu trữ riêng từng khối theo một địa chỉ duy nhất. Máy tính có thể lưu trữ các khối dữ liệu ở bất kỳ đâu trên thiết bị. Hệ điều hành của máy chủ sử dụng địa chỉ duy nhất để tập hợp lại các khối dữ liệu thành tệp. Cách này nhanh hơn so với việc tìm kiếm trong hệ thống cấp bậc để truy cập một tệp.
3. Lưu trữ đối tượng
Đối tượng là những đơn vị dữ liệu riêng biệt được lưu trữ không theo cấu trúc hay hệ thống cấp bậc. Mỗi đối tượng gồm có dữ liệu, thông tin mô tả dữ liệu (siêu dữ liệu) và mã số nhận dạng duy nhất. Với thông tin này, phần mềm hệ thống có thể tìm và truy cập đối tượng.
Lưu trữ tệp và khối dữ liệu và đối tượng
Mỗi loại hình lưu trữ có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ: lưu trữ tệp để chia sẻ tệp cục bộ và lưu trữ khối dữ liệu cho các ứng dụng hiệu suất cao. Mặt khác, bạn có thể sử dụng lưu trữ đối tượng để lưu trữ dữ liệu không có cấu trúc như email, video, tệp hình ảnh, trang web và dữ liệu cảm biến tạo ra bởi Internet vạn vật (IoT).
NAS hoạt động như thế nào?
Hệ thống NAS kết hợp phần mềm và phần cứng với các giao thức (hoặc quy tắc) để hỗ trợ chia sẻ tệp qua mạng. Khi thực hiện theo các giao thức này, mọi máy tình đều có thể truy cập liền mạch các tệp từ thiết bị NAS như thể những tệp này được lưu trữ trên chính máy tính đó.
Giao thức giao tiếp
Các mạng có thể chạy nhiều giao thức truyền dữ liệu, nhưng phần lớn mạng đều có giao thức Internet (IP) và giao thức điều khiển truyền vận (TCP). IP là phần chứa địa chỉ để gửi dữ liệu tệp. Sau đó, TCP sẽ giao dữ liệu bằng cách kết hợp dữ liệu thành các gói rồi gửi qua mạng.
Giao thức xử lý định dạng tệp
Các máy trong mạng máy tính có thể có nhiều hệ điều hành cơ sở khác nhau như Windows, Linux hoặc Unix. Tất cả những hệ điều hành này đều muốn truy cập vào kho lưu trữ tệp NAS ở định dạng gốc của hệ điều hành. Do đó, các hệ thống tệp NAS sẽ xử lý định dạng của dữ liệu trước khi gửi đến mạng. Các giao thức xử lý định dạng để gửi tệp bao gồm:
Hệ thống tệp mạng (NFS)
Các hệ thống Linux và UNIX sử dụng giao thức này. NFS hoạt động trên bất kỳ phần cứng, hệ điều hành hay kiến trúc mạng nào.
Khối thông điệp máy chủ (SMB)
Các máy chạy Microsoft Windows sử dụng giao thức này.
Giao thức phân phối tệp Apple (AFP)
Đây là giao thức độc quyền của các thiết bị Apple chạy hệ điều hành macOS.
Có những loại thiết bị NAS nào?
NAS dựa trên máy chủ
Máy chủ NAS là thiết bị bạn sử dụng để thiết lập kho lưu trữ tệp tại chỗ. Máy chủ NAS có nhiều kích cỡ và loại khác nhau. Ví dụ: bạn có thể mua các bộ máy tính để bàn hoặc bộ máy chủ NAS gắn trên tủ mạng. Bạn có thể kiểm soát và cấu hình chúng qua mạng.
NAS tăng quy mô theo tài nguyên
Các thiết bị NAS tăng quy mô theo tài nguyên bao gồm các ổ lưu trữ nằm dưới sự quản lý của một cặp bộ điều khiển. Mỗi khi cần thêm dung lượng lưu trữ, bạn phải mua thêm ổ NAS. Tuy nhiên, bộ điều khiển có giới hạn hiệu năng và dung lượng. Các bộ điều khiển chỉ có thể quản lý tối ưu một số lượng ổ đĩa cố định. Khi đạt đến giới hạn, bạn phải mua một thiết bị tăng quy mô theo tài nguyên mới. Do đó tồn tại hai lô cốt lưu trữ tệp độc lập. Vì bạn phải phân phối và quản lý dữ liệu tệp giữa cả hai lô cốt theo cách thủ công nên chi phí gián tiếp tăng
NAS tăng quy mô theo phiên bản
Các thiết bị NAS tăng quy mô theo phiên bản chứa các nhóm máy chủ cung cấp số đơn vị logic hoặc nội dung chia sẻ tệp qua mạng. Những thiết bị này cũng có bộ điều khiển và ổ đĩa. Tuy nhiên, bộ điều khiển có thể liên kết nhiều đơn vị vật lý để đảm bảo chúng hoạt động như một đơn vị logic. Hệ thống điều chỉnh quy mô tuyến tính và hiệu năng tăng khi bạn thêm dung lượng.
NAS có gì khác biệt so với các kiến trúc mạng lưu trữ khác?
NAS là một trong những giải pháp lưu trữ mạng khác.
Mạng khu vực lưu trữ
Mạng khu vực lưu trữ (SAN) là một mạng tốc độ cao, chuyên dụng liên kết nhiều máy chủ với một loạt các thiết bị lưu trữ. Tổ chức sử dụng SAN để truy cập tập trung, sao chép và bảo vệ toàn bộ kho lưu trữ của họ dưới dạng tài nguyên tập hợp duy nhất. SAN cũng sử dụng các công nghệ bổ sung, chẳng hạn như RAID và chống trùng lặp dữ liệu để tối ưu hóa dung lượng lưu trữ cũng như độ tin cậy.
NAS so với SAN
Cả NAS và SAN đều là hệ thống lưu trữ kết nối mạng. Các hệ thống này nhóm dung lượng lưu trữ và chia sẻ với các máy chủ ứng dụng qua mạng tốc độ cao. Điểm khác biệt chính giữa hai hệ thống là cách người dùng nhận biết chúng. Đối với máy khách, NAS hoạt động như một hệ thống tệp còn SAN thì giống như hệ điều hành. NAS xử lý các yêu cầu tệp riêng lẻ, còn SAN quản lý các yêu cầu khối dữ liệu liền kề. NAS và SAN cũng sử dụng các giao thức và công nghệ cơ sở khác nhau. SAN đem lại tính linh hoạt cao hơn cho người dùng, nhưng chi phí thiết lập và quản lý có thể sẽ lớn hơn.
Thiết bị lưu trữ gắn trực tiếp
Thiết bị lưu trữ gắn trực tiếp (DAS) là thiết bị lưu trữ có thể gắn trực tiếp vào một thiết bị máy chủ. Ví dụ phổ biến nhất của DAS là một ổ cứng gắn ngoài kết nối bằng dây cáp. Chỉ máy chủ lưu trữ mới có thể truy cập trực tiếp dữ liệu. Những thiết bị khác phải yêu cầu dữ liệu từ thiết bị máy chủ.
NAS so với DAS
DAS là tiền thân của NAS. DAS gắn trực tiếp vào máy chủ nên các khe cắm mở rộng trong máy chủ hạn chế cả quy mô và khả năng kết nối của DAS. Kích cỡ DAS cũng hạn chế dung lượng lưu trữ và giới hạn ở một số lượng nhỏ các cổng hoặc kết nối máy chủ. Thiết bị này không thích hợp cho việc chia sẻ và cách quản lý cũng phức tạp.
NAS tại chỗ có những giới hạn gì?
Giới hạn của NAS là không thể mang lại hiệu suất trên quy mô lớn.
Quản lý phức tạp
Việc duy trì cơ sở hạ tầng NAS tại chỗ có thể gia tăng gánh nặng vận hành và làm hao tổn ngân sách CNTT của những tổ chức gặp khó khăn về ngân sách và tài nguyên.
Khó điều chỉnh quy mô nhanh chóng
Thiết bị NAS dựa vào ổ đĩa cứng (HDD) để phân phối dữ liệu. Đáng tiếc là nếu có quá nhiều người dùng gửi yêu cầu tệp vào cùng lúc, hệ thống NAS có thể bị quá tải.
Không đảm bảo dịch vụ
Thiết bị NAS không đưa ra bất kỳ bảo đảm nào về dịch vụ lưu trữ. Người dùng có thể gặp phải những vấn đề như dữ liệu bị trễ, thiếu hoặc mất. Thiết bị NAS không phải lúc nào cũng đủ độ tin cậy để sử dụng cho các hoạt động tối quan trọng.
NAS tại chỗ có những giới hạn gì?
Giới hạn của NAS là không thể mang lại hiệu suất trên quy mô lớn.
Quản lý phức tạp
Việc duy trì cơ sở hạ tầng NAS tại chỗ có thể gia tăng gánh nặng vận hành và làm hao tổn ngân sách CNTT của những tổ chức gặp khó khăn về ngân sách và tài nguyên.
Khó điều chỉnh quy mô nhanh chóng
Thiết bị NAS dựa vào ổ đĩa cứng (HDD) để phân phối dữ liệu. Đáng tiếc là nếu có quá nhiều người dùng gửi yêu cầu tệp vào cùng lúc, hệ thống NAS có thể bị quá tải.
Không đảm bảo dịch vụ
Thiết bị NAS không đưa ra bất kỳ bảo đảm nào về dịch vụ lưu trữ. Người dùng có thể gặp phải những vấn đề như dữ liệu bị trễ, thiếu hoặc mất. Thiết bị NAS không phải lúc nào cũng đủ độ tin cậy để sử dụng cho các hoạt động tối quan trọng.
Người dùng có thể làm gì để khắc phục những giới hạn của NAS?
Bạn có thể khắc phục những giới hạn của NAS bằng cách bổ sung thêm thiết bị NAS vào mạng, tích hợp với SAN hoặc thay thế thiết bị NAS bằng lưu trữ đám mây. Hãy tìm hiểu các lựa chọn dưới đây:
Bổ sung thêm thiết bị NAS
Để tăng dung lượng lưu trữ, bạn có thể tăng hoặc mở rộng quy mô cho kiến trúc NAS. Tăng quy mô tức là dùng phần mềm trình điều khiển lưu trữ để quản lý nhiều ổ vật lý trên cùng máy chủ NAS. Mở rộng quy mô tức là dùng một giao diện truyền thông phần mềm phổ biến có tên là API để quản lý nhiều máy chủ NAS. Bằng cách mở rộng quy mô, các tổ chức có thể tạo dung lượng để lưu trữ hàng tỷ tệp tin. Tuy nhiên, việc cấu hình, viết mã và quản lý hệ thống này cũng tốn nhiều chi phí.
Lưu trữ hợp nhất
Mặc dù có những điểm khác biệt nhưng SAN và NAS không loại trừ lẫn nhau. Bạn có thể kết hợp chúng để tạo thành kiến trúc lai SAN-NAS, cung cấp cho bạn các giao thức ở cả cấp độ tệp và khối dữ liệu từ cùng một hệ thống. Bạn cũng có thể chạy NAS bên cạnh hệ thống SAN để sử dụng dịch vụ hệ thống tệp. Bạn có thể tìm các thiết bị có thành phần lai SAN/NAS trên thị trường.
Lưu trữ đám mây
Bạn có thể tăng cường hoặc thay thế NAS vật lý bằng công nghệ lưu trữ tệp trên đám mây. Cổng đám mây tại biên của mạng trung tâm dữ liệu do một công ty sở hữu sẽ di chuyển dữ liệu ứng dụng giữa kho lưu trữ cục bộ và đám mây công cộng. Một nhà cung cấp đám mây quản lý và vận hành kho lưu trữ dữ liệu dưới dạng dịch vụ. Bạn có thể truy cập kho lưu trữ theo nhu cầu với dung lượng và chi phí tức thời, từ đó không cần mua và quản lý cơ sở hạ tầng kho lưu trữ dữ liệu của riêng bạn. Lưu trữ đám mây mang lại cho bạn sự linh hoạt, quy mô toàn cầu, độ bền cùng khả năng truy cập dữ liệu mọi lúc mọi nơi.
AWS có thể hỗ trợ các giải pháp lưu trữ bằng cách nào?
- Kho lưu trữ khối linh hoạt của Amazon (Amazon EBS) cung cấp dịch vụ lưu trữ khối dữ liệu dựa trên đám mây. Bạn có thể di chuyển khối lượng công việc SAN tại chỗ lên đám mây cho các ứng dụng tối quan trọng. EBS lưu trữ dữ liệu với chi phí rẻ hơn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
- Hệ thống tệp linh hoạt của Amazon (Amazon EFS) là một hệ thống tệp đơn giản, phi máy chủ, thiết lập một lần cho các dịch vụ điện toán AWS. Bạn có thể truy cập các tệp và mở rộng hoặc thu nhỏ quy mô lưu trữ khi cần một cách bảo mật và đáng tin cậy.
- Amazon FSx dành cho NetApp ONTAP cung cấp kho lưu trữ chung có độ tin cậy cao, hiệu năng cao, có quy mô linh hoạt và được quản lý toàn phần cho các khối lượng công việc Linux, Windows và MacOS.
- Amazon FSx for OpenZFS cung cấp không gian lưu trữ tệp chung được quản lý toàn phần, được xây dựng trên hệ thống tệp OpenZFS, sử dụng với dòng bộ xử lý AWS Graviton và có thể truy cập qua giao thức NFS (v3, v4, v4.1, v4.2).
- Amazon FSx dành cho Windows File Server cung cấp dịch vụ lưu trữ chung được quản lý toàn phần, được xây dựng trên Windows Server.
- Dịch vụ lưu trữ đơn giản của Amazon (Amazon S3) là một dịch vụ lưu trữ đối tượng cung cấp khả năng điều chỉnh quy mô, tính khả dụng của dữ liệu, độ bảo mật và hiệu năng hàng đầu trong ngành.
- Đám mây riêng ảo của Amazon (Amazon VPC) cho phép bạn kiểm soát hoàn toàn môi trường mạng ảo, bao gồm vị trí đặt tài nguyên, khả năng kết nối và bảo mật.
- Cổng lưu trữ AWS cung cấp các ứng dụng tại chỗ với quyền tiếp cận vào bộ lưu trữ đám mây gần như không giới hạn.
- Dịch vụ lưu trữ đám mây AWS cung cấp đầy đủ các dịch vụ để lưu trữ, truy cập, kiểm soát và phân tích dữ liệu.
- Nhận quyền sử dụng Kho lưu trữ đám mây miễn phí bằng cách mở Tài khoản AWS ngay hôm nay!
Các bước tiếp theo trên AWS
Bắt đầu xây dựng với AWS trên bảng điều khiển quản lý AWS.