Home Lab Deep Dive: Sumérjase en el almacenamiento

Ya hemos hablado de los servidores y, si eres como yo, habrás elegido algunos equipos que consumen mucha energía y que calientan tu pequeña oficina en casa. En algún momento quiero volver a vivir en una casa con sótano, ya que me parece un lugar ideal para este tipo de cosas, a menos que tengas un armario de cableado integrado en la casa. Ahora vamos a repasar otro elemento importante para tu laboratorio doméstico: el almacenamiento. Hay varias decisiones que debes tomar al respecto, y cada una afectará a tu laboratorio de forma diferente. En esta publicación, analizaremos las diferencias entre los tipos de discos, controladores, almacenamiento y protocolos de almacenamiento para que estés completamente preparado para tomar la mejor decisión.

Unidades

Las unidades son una pieza de su almacenamiento. En la actualidad, se utilizan varios tipos de unidades y cada una puede tener un impacto diferente en su infraestructura de almacenamiento. Hemos hecho muchos avances en unidades de disco y SSD en las últimas dos décadas y no vamos a desacelerarlo pronto. Si bien no estuve cerca de las unidades de disco originales, comenzaron como impresionantes piezas de maquinaria que contenían pequeñas cantidades de datos en comparación con las actuales. Los 4 tipos principales de discos que revisaré son:

1. Unidades SATA
2. Unidades SAS
3. SSD
4. Unidades M.2

SATA

SATA significa accesorio de tecnología avanzada en serie. La mayoría de las computadoras de su hogar usan unidades SATA. Son económicos y pueden contener grandes cantidades de datos. Al momento de escribir este artículo, creo que el más grande es de alrededor de 16 Terabytes. Cuando se introdujo SATA 1.0 en 2003, fueron un gran salto con respecto a la tecnología de disco duro que reemplazaron, PATA o Parallel Advanced Technology Attachment. Podían transferir mucho más rápido (originalmente 1.5 Gbit/s o 150 MB/s) que las unidades salientes, que alcanzaban un máximo de 133 MB/s. Además, ofrecieron características como una mejor conexión en caliente (conectar un disco duro mientras el sistema está encendido) y un conector de cable mucho más pequeño que solo usa 7 pines en lugar de 40 u 80. Desde su introducción, SATA ha evolucionado varias revisiones hasta donde estamos. hoy. SATA 3.0 o Serial ATA-600 es la iteración actual y ha mejorado mucho el rendimiento. Como habrás adivinado, las velocidades de transferencia actuales son de hasta 600 MB/s y en las versiones provisionales se han agregado más funciones, como Native Command Queueing, que ha mejorado el rendimiento. Como se mencionó al principio, el principal impulsor de estos discos es la cantidad de datos que contienen y el precio. Ofrecen un buen rendimiento y son más que suficientes para la mayoría de los laboratorios domésticos.

SAS

Las siguientes son las unidades SAS. Las unidades SAS o SCSI conectado en serie fueron un reemplazo para los discos SCSI paralelos más antiguos. SAS ingresó al mercado en 2004 con el SAS-1. Los discos SCSI o Small Computers System Interface funcionan de manera diferente a SATA. SAS ha solucionado muchos de los problemas originales de tener que dar direcciones a los discos y otros dolores de cabeza con los que tenían que lidiar los administradores de sistemas. Las unidades SAS utilizan un conjunto de comandos diferente basado en el conjunto de comandos SCSI original y son más inteligentes. Las unidades SAS también son más rápidas que las SATA. Parte de esto se debe al conjunto de comandos, pero también a la interfaz en sí y a la velocidad del eje del disco. SAS también es full dúplex, lo que significa que puede transmitir y recibir al mismo tiempo. Los platos de disco duro que utilizan pueden girar hasta 15,000 RPM. Los discos SATA giran a 7,200 RPM o menos. También usan voltajes más altos que permiten que las longitudes de los cables sean más largas. Las velocidades actuales de SAS-4 (versión actual) son 22.5 Gbits/s o aproximadamente 2500 MB/s. Encontramos discos SAS en servidores empresariales y son más caros. Estos son excelentes para usar en su laboratorio doméstico, pero le costarán más y, por lo general, serán discos más pequeños.

Hay un tipo de unidad que puede resultar confuso. Unidades NL-SAS. Estas son unidades SATA con una interfaz SAS en ellas. Se introdujeron como una forma económica de obtener más almacenamiento en servidores empresariales. Son más confiables que las unidades SATA normales y el precio se encuentra en algún punto intermedio.

SSD

Los SSD son rápidos. Sin duda, tendría todo en los SSD de mi laboratorio doméstico si pudiera permitírmelo. SSD significa Unidades de estado sólido y no usan platos de disco; utilizan chips de memoria para almacenar sus datos. Debido a esto, son órdenes de magnitud más rápidas que las unidades anteriores discutidas. Dado que SSD describe principalmente la tecnología de almacenamiento, puede encontrar SSD con SATA, SAS, NVMe y otras interfaces. Los SSD emplean algunos chips diferentes y sus velocidades varían según los chips y controladores que se utilicen. Si bien no entraré en los niveles más profundos de la tecnología SSD, les dejaré lo siguiente. Hay chips SLC, MLC, TLC y QLC. El orden en que los enumeré es el orden de la velocidad. Cuanto más lento sea el chip, más barato será, por lo que si los usa, puede elegir en consecuencia.

M.2

El último tipo de unidad que discutiremos son las SSD M.2. También usan SSD y pueden usar conjuntos de comandos SATA o conjuntos de comandos NVMe. Si usa el conjunto de comandos SATA normal (también hay una diferencia en la interfaz física), tendrá aproximadamente la misma velocidad que un SSD SATA normal, con un máximo de aproximadamente 600 MB/s. Los SSD NVMe pueden alcanzar velocidades de hasta 5 GB/s con las nuevas placas base de AMD. Incluso usando tecnología "más antigua", aún podemos alcanzar velocidades de lectura de 3500 MB/s. Las unidades NVMe utilizan rutas directas al procesador para lograr su impresionante velocidad. El precio de estos ha disminuido mucho en los últimos meses, pero todavía cuestan aproximadamente $ 100 USD para las unidades NVMe de 1 Terabyte más baratas. Tenga en cuenta que también se utilizan chips de velocidad diferente (QLC, etc.) en estas unidades, ya que son SSD.

Con base en la información anterior, puede tomar decisiones acertadas sobre el tipo de unidades que desea incluir. Recuerde también que es muy posible mezclar los tipos anteriores en función de las necesidades y la compatibilidad con la placa base o la tarjeta RAID. De hecho, la mayoría de las empresas usarán unidades NL-SAS o SATA para el almacenamiento de archivos o información más antigua y usarán SAS o SSD o una combinación de ellos para sus datos principales. En muchos dispositivos de almacenamiento diferentes, puede crear diferentes "niveles" de servicio. Como el almacenamiento en caliente y en frío, y el dispositivo moverá los datos entre ellos dependiendo de la frecuencia con la que se acceda a los datos. Experimenta un poco con eso.

Control

Una vez que haya comprado las unidades, debe poder controlarlas. Al igual que las unidades, los controladores tienen diferentes niveles de rendimiento. Por lo general, elige uno según la interfaz que necesita admitir y el nivel de protección que desea usar.

La nomenclatura puede resultar un poco confusa. Afortunadamente, suele haber buena documentación disponible para ayudarte a tomar una decisión. Dell tiene una página web que te ayuda a determinar cuál necesitas. En ella encontrarás una excelente tabla comparativa con todas las características de sus controladores actuales. La mayoría de los controladores que podrías comprar para servidores más antiguos tendrán algunas características menos. Algunas columnas pueden resultar confusas, así que las explicaré.

• Modelo = Nombre de la tarjeta
• Soporte de interfaz = este es el tipo de discos duros que admite la tarjeta.
• Soporte PCI = Esta es la versión de la ranura en la placa base que la tarjeta requiere para operar
• Conectores SAS = Número de discos duros admitidos y si son internos al servidor o externos (conectados por un puerto)
• Tamaño de memoria caché = Esto es importante ya que juega un papel importante en el rendimiento. En un nivel alto, aquí es donde la tarjeta descarga los comandos del sistema operativo y los retiene hasta que los ejecuta. Cuanto mayor sea el caché, más rápido recuperará el control de su sistema operativo o aplicación para pasar a la siguiente operación. Por lo general, más grande es mejor en este caso.
• Write Back Cache = Así es como se protegen los datos en su caché (mencionado anteriormente) en caso de un corte de energía. Las tarjetas más antiguas, como la H700, usaban baterías en caso de que el servidor se quedara sin energía para retener los comandos que aún no habían llegado al disco. La limitación era que si la energía no se restablecía pronto, la batería se agotaría y necesitarían ser reemplazadas cuando la batería ya no estuviera en buen estado. Flash Backed no tiene esa limitación y utiliza condensadores para proporcionar energía para escribir en el caché y retener la información hasta que los comandos puedan descargarse en el disco.
• Niveles RAID = Este es el nivel de protección RAID que admite el controlador
• Max Drive Support = Esta es la cantidad de unidades que admite la tarjeta.
• Compatibilidad con RAID = Esta columna indica si el proceso de RAID se realiza mediante hardware o software. Si se hace a través de software, qué software es compatible. Si bien el software RAID se ha vuelto más rápido, el hardware RAID siempre será más rápido. Hay ciertas circunstancias en las que puede elegir usar software (por ejemplo, si tiene discos de diferentes tamaños para combinar), pero le recomiendo que se quede con el hardware si su presupuesto lo permite.

La matriz más parecida que pude encontrar para los controladores HP fue la siguiente. Aquí están los controladores Gen10 (los más recientes actualmente) y aquí los Gen 8, que es la generación que vendrá en la mayoría de los servidores económicos de eBay. Contienen información técnica adicional sobre los controladores, ya que son documentos de marketing, pero los campos importantes mencionados anteriormente siguen siendo relevantes. Abrevian la caché de escritura basada en memoria flash como FWBC.

Diferentes enfoques: NAS comercial, NAS casero o almacenamiento local

Ahora tiene una mejor comprensión del hardware involucrado en el almacenamiento de su laboratorio doméstico. Lo que te deja con una nueva decisión. ¿Desea tener solo almacenamiento local (unidades en su servidor) o desea utilizar almacenamiento compartido? Obviamente, necesitamos profundizar un poco más en estas opciones.

• Almacenamiento local: este es un almacenamiento conectado directamente a su servidor. Esto también se puede denominar almacenamiento adjunto directo o DAS. Pueden ser discos alojados dentro del servidor o una unidad de gabinete y conectados con un cable SAS. Las ventajas de esto son que no necesita comprar ningún hardware o servidor adicional. Otro es la simplicidad de configuración. Puede configurar el nivel de RAID y el formato en el sistema operativo y listo. Luego está la velocidad. Direct Attached siempre será más rápido que el almacenamiento compartido. Las desventajas son que solo puede usar el almacenamiento directamente en ese servidor.
• Almacenamiento compartido: este almacenamiento consiste en discos duros en un gabinete que ejecuta algún tipo de sistema operativo de almacenamiento. Este almacenamiento se comparte a través de la red para ser utilizado. Los laboratorios domésticos utilizan dos tipos de almacenamiento compartido.
  • Almacenamiento a nivel de bloque: por lo general, se usa un protocolo llamado iSCSI. Esencialmente enviando comandos SCSI a través de la red. Este protocolo se utiliza para presentar almacenamiento que para el sistema operativo se ve como discos duros sin procesar. Deberá formatearlos para usarlos. El control del sistema de archivos y los archivos en los discos lo realizan los servidores remotos con los que se comparte. Hay otro almacenamiento a nivel de bloque, como Fibre Channel, pero no los analizaré aquí debido a que no son comunes para los laboratorios domésticos.
  • Almacenamiento a nivel de archivo: utiliza el protocolo NFS o SMB. NFS es un acrónimo de Network File System y SMB significa Server Message Block. Cada uno de estos protocolos se ha mejorado y, por lo general, se hace referencia a la versión que utilizan, es decir, NFSv3 o SMBv3. Cada nueva versión se basa en las características y capacidades de la anterior. En lugar de presentar almacenamiento sin procesar al sistema operativo, el almacenamiento a nivel de archivos presenta un recurso compartido o montaje a los servidores. La computadora que controla los discos también controla el sistema de archivos y los archivos que contiene.

¿Cuál es mejor? Bueno, como se mencionó anteriormente, depende. Si solo va a tener un servidor, el almacenamiento local es suficiente y probablemente la opción más rápida para sus necesidades. Si necesita compartir almacenamiento entre servidores, debería considerar adquirir algún tipo de solución de almacenamiento compartido. De las dos opciones, me gusta intentar monitorear el modelo empresarial que estoy tratando de aprender. Si mi empresa usa iSCSI, entonces quiero aprender sobre eso. Personalmente, prefiero iSCSI. La razón principal es la velocidad. iSCSI es generalmente un poco más rápido y admite rutas múltiples (más de una ruta de datos al almacenamiento) mejor que NFS. SMB generalmente solo se usa en entornos Windows y actualmente no se usa mucho en entornos empresariales. Puede estar en desacuerdo conmigo sobre iSCSI vs NFS. Estoy basando mi investigación en un par de cosas, como este documento . Hay muchos defensores para ambas partes. NFS ES más fácil de configurar, para ser justos. Pero eso es tema para otra publicación del blog.

Almacenamiento compartido prediseñado frente a bricolaje

Si ha llegado hasta aquí, debe decidir si desea intentar crear su propia solución de almacenamiento compartido o si desea comprar una solución prefabricada.

Existen varias buenas soluciones en el mercado, fabricadas por empresas como QNAP y Synology, entre otras. Hay bastantes empresas que fabrican estas soluciones y todas comparten muchas características. StorageReview.com también ha analizado varias de ellas , lo que puede ayudarte a decidir. Algunos puntos a tener en cuenta son las características que necesitas o deseas y la capacidad de expansión futura. La mayoría de las unidades preconfiguradas son compatibles con NFS/SMB e iSCSI. Algunas de las unidades más pequeñas podrían tener problemas para proporcionar suficiente ancho de banda de datos para tu entorno, por lo que deberás elegir en consecuencia. La mayoría comparte bastantes características en común. Suelen ser más pequeñas que los servidores y consumen menos energía. Cada empresa tiene su propio sistema operativo, generalmente alguna distribución de Linux desarrollada internamente. Puede que requiera cierta configuración, pero suele ser más sencilla que la de un equipo de montaje propio. Personalmente, prefiero esta opción porque es sencilla y, a menos que vayas a dar soporte a servidores de almacenamiento, no hay necesidad de diseñar algo por tu cuenta.

Sin embargo, existen buenas razones para optar por una solución de almacenamiento DIY (hágalo usted mismo). La mayoría de las unidades prefabricadas tienen un precio elevado y, en la mayoría de los casos, son difíciles de actualizar. Si es posible, normalmente necesitará usar su hardware para la actualización. Si estas razones no le convencen, entonces esta es su opción. Puede comprar una caja de torre estándar o incluso una caja para montaje en rack. Puede usar una PC estándar o construir una desde cero. Deberá decidir qué sistema operativo usar. Windows o Linux suelen ser las dos opciones principales. El software que utilice para compartir el almacenamiento es un poco más complejo, ya que existen varias opciones. Muchos aficionados a los laboratorios domésticos utilizan un sistema operativo llamado FreeNAS. Su configuración es algo más compleja, pero encontrará mucha ayuda disponible en internet. FreeNAS es, con diferencia, una de las opciones más populares y, como su nombre indica, es gratuito. El software es completamente gratuito, salvo el tiempo que dedique a la configuración. También podría usar Windows Server, pero, por supuesto, esto tiene un coste. Los 5 mejores paquetes de software, según how2shout.com, son los siguientes:

1. FreeNAS
2. NAS4Free / XigmaNAS
3. OpenMediaVault (OMV)
4. archivo abierto
5. rocator

Personalmente tengo dos unidades actualmente. El primero es Synology y tiene 4 “bahías” o puede aceptar 4 discos duros. Esto permite una cantidad decente de velocidad y tiene 2 conexiones de red para proporcionar rutas múltiples o una conexión de red en espera. Actualmente hay disponibles discos duros de hasta 14 terabytes, pero quería algunas capacidades más, así que ahora tengo una unidad QNAP. Este tiene 9 bahías y puede aceptar 5 unidades del tamaño más grande de 3.5” y 4 del tamaño más pequeño de 2.5”. También ofrece algo llamado Smart Tiering. La organización en niveles es un concepto originalmente puesto en unidades de almacenamiento más caras. La organización en niveles consiste en tomar dos o más velocidades de discos y usarlas de manera inteligente. El software de la unidad de almacenamiento analiza la frecuencia con la que se utilizan los datos. Si se usa mucho, lo moverá a un disco de mayor velocidad para que sea más rápido para los usuarios. El concepto utiliza las ideas de almacenamiento "caliente" y "frío". Cuanto más se usa algo, se traslada al almacenamiento en caliente. Por el contrario, cuanto menos se usa algo, más frío está y se traslada a las unidades de almacenamiento en frío oa las unidades de rendimiento más lento. Esto permite que una empresa compre discos menos costosos, como unidades SATA, para datos que no se usan mucho.

Esto cubre la sección de almacenamiento. Lo llevaré a través de la configuración de mi unidad QNAP desde cero cuando lleguemos a la sección de configuración de esta serie de blogs. De esa manera, puede obtener una mejor idea a través de ese blog y también de otros aquí en StorageReview.com para decidir cuál es la mejor solución de almacenamiento para su laboratorio doméstico.

– Mike Wilson @IT_Muscle

Discutir en Reddit

Esta publicación forma parte de una serie continua de contenido enviado por usuarios, dedicada a explorar la diversión y los desafíos de construir, mantener y, a veces, reconstruir un laboratorio doméstico. Esta serie se realiza en colaboración con nuestros amigos de /r/homelab . Si te interesa compartir tu configuración, envía un correo electrónico a info@storagereview.com.