Home Lab Deep Dive: duik in opslag

Nu we de servers achter ons hebben gelaten , heb je waarschijnlijk gekozen voor een paar energieverslindende beesten die je kleine thuiskantoor flink opwarmen. Ooit wil ik weer in een huis met een kelder wonen, want dat lijkt me een fantastische plek voor zulke dingen, tenzij je een aparte serverkast in je huis hebt. We gaan nu een ander belangrijk onderdeel van je thuislab bespreken: opslag. Er zijn verschillende beslissingen te nemen met betrekking tot opslag, en elk daarvan heeft een iets andere invloed op je lab. In dit artikel bespreken we de verschillen tussen schijftypen, controllers, opslag en opslagprotocollen, zodat je volledig voorbereid bent om de beste beslissing te nemen.

Schijven

Schijven zijn een onderdeel van uw opslag. Er worden tegenwoordig verschillende soorten schijven gebruikt, en elk kan een andere impact hebben op uw opslaginfrastructuur. We hebben de afgelopen twee decennia veel vooruitgang geboekt op het gebied van diskdrives en SSD's en we zullen niet snel vertragen. Hoewel ik er niet was voor de originele diskdrives, begonnen ze als indrukwekkende machines die kleine hoeveelheden gegevens bevatten in vergelijking met de huidige. De 4 belangrijkste soorten schijven die ik zal bespreken zijn:

1. SATA-schijven
2. SAS-schijven
3. SSD's
4. M.2-schijven

SATA

SATA staat voor Serial Advanced Technology Attachment. De meeste van uw thuiscomputers gebruiken SATA-schijven. Ze zijn goedkoop en kunnen grote hoeveelheden gegevens bevatten. Op het moment van schrijven van dit artikel geloof ik dat de grootste ongeveer 16 Terabytes is. Toen SATA 1.0 in 2003 werd geïntroduceerd, waren ze een grote sprong voorwaarts ten opzichte van de harde schijftechnologie die ze vervingen, PATA of Parallel Advanced Technology Attachment. Ze konden veel sneller overdragen (oorspronkelijk 1.5 Gbit/s of 150 MB/s) dan de uitgaande schijven, die maximaal 133 MB/s bereikten. Ze boden bovendien functies zoals een betere hot-pluggable (een harde schijf aansluiten terwijl het systeem aan staat) en een veel kleinere kabelconnector die slechts 7 pinnen gebruikt in plaats van 40 of 80. Sinds de introductie heeft SATA verschillende revisies ontwikkeld tot waar we nu zijn Vandaag. SATA 3.0 of Serial ATA-600 is de huidige iteratie en heeft de prestaties aanzienlijk verbeterd. Zoals je misschien al geraden hebt, zijn de huidige overdrachtssnelheden tot 600 MB/s en hebben de tussentijdse versies meer functies toegevoegd, zoals Native Command Queueing, wat de prestaties heeft verbeterd. Zoals in het begin vermeld, is de belangrijkste drijfveer voor deze schijven de hoeveelheid gegevens die ze bevatten en de prijs. Ze bieden goede prestaties en zijn meer dan genoeg voor de meeste thuislabs.

SAS

De volgende zijn SAS-schijven. SAS-schijven of Serial Attached SCSI waren een vervanging voor de oudere parallelle SCSI-schijven. SAS kwam in 2004 op de markt met de SAS-1. SCSI- of Small Computers System Interface-schijven werken anders dan SATA. SAS heeft veel van de oorspronkelijke problemen weggenomen van het moeten geven van adressen aan de schijven en andere problemen waar systeembeheerders mee te maken hadden. SAS-drives gebruiken een andere commandoset op basis van de originele SCSI-commandoset en zijn intelligenter. SAS-schijven zijn ook sneller dan SATA. Dit komt deels door de commandoset, maar ook door de interface zelf en de spilsnelheid van de schijfschotel. SAS is ook full-duplex, wat betekent dat het tegelijkertijd kan verzenden en ontvangen. De platters van de harde schijf die ze gebruiken, kunnen wel 15,000 RPM draaien. SATA-schijven draaien met 7,200 RPM of langzamer. Ze gebruiken ook hogere spanningen waardoor kabellengtes langer kunnen zijn. De huidige snelheden van SAS-4 (huidige versie) zijn 22.5 Gbits/s of ongeveer 2500 MB/s. We vinden SAS-schijven in bedrijfsservers en ze zijn duurder. Deze zijn geweldig om in uw thuislab te gebruiken, maar ze kosten u meer en zijn meestal kleinere schijven.

Er is één schijftype dat verwarrend kan zijn. NL-SAS-schijven. Dit zijn SATA-schijven met een SAS-interface erop. Ze werden geïntroduceerd als een goedkope manier om meer opslagruimte op bedrijfsservers te krijgen. Ze zijn betrouwbaarder dan gewone SATA-schijven en de prijs valt ergens in het midden.

SSD's

SSD's zijn snel. Geen twijfel mogelijk, ik zou alles in mijn thuislab SSD's hebben als ik het kon betalen. SSD staat voor Solid State Drives en ze gebruiken geen schijfschotels; ze gebruiken geheugenchips om uw gegevens op te slaan. Hierdoor zijn ze ordes van grootte sneller dan de eerder besproken schijven. Aangezien SSD voornamelijk de opslagtechnologie beschrijft, vindt u SSD's met SATA-, SAS-, NVMe- en andere interfaces. SSD's gebruiken een paar verschillende chips en hun snelheden variëren afhankelijk van welke chips en controllers worden gebruikt. Hoewel ik niet inga op de diepere niveaus van SSD-technologie, laat ik het volgende achter. Er zijn SLC-, MLC-, TLC- en QLC-chips. De volgorde waarin ik ze heb vermeld, is de volgorde van snelheid. Hoe langzamer de chip, hoe goedkoper hij zal zijn, dus als je ze gebruikt, kun je dienovereenkomstig kiezen.

M.2

Het laatste type schijf dat we zullen bespreken, zijn M.2 SSD's. Ze gebruiken ook SSD's en kunnen zowel SATA-opdrachtensets als NVMe-opdrachtensets gebruiken. Als u de gewone SATA-commandoset gebruikt (er is ook een verschil in de fysieke interface), zal deze ongeveer dezelfde snelheid hebben als een gewone SATA SSD, met een maximum van ongeveer 600 MB/s. NVMe SSD's kunnen snelheden tot 5 GB/s halen met de nieuwe moederborden van AMD. Zelfs met "oudere" technologie halen we nog steeds leessnelheden van 3500 MB/s. NVMe-schijven gebruiken directe paden naar de processor om hun indrukwekkende snelheid te bereiken. De prijs hiervan is de afgelopen maanden veel gedaald, maar ze zijn nog steeds ongeveer $ 100USD voor de goedkoopste 1 Terabyte NVMe-schijven. Houd er rekening mee dat ook op deze schijven verschillende snelheidschips (QLC enz.) Worden gebruikt, aangezien het SSD's zijn.

Op basis van bovenstaande informatie kunt u een goede keuze maken uit welk type aandrijving u wilt bestaan. Onthoud ook dat het heel goed mogelijk is om de bovenstaande typen te combineren op basis van behoefte en moederbord- of RAID-kaartondersteuning. De meeste bedrijven zullen inderdaad NL-SAS- of SATA-schijven gebruiken voor hun opslag van archieven of oudere informatie en SAS of SSD's of een mix daarvan gebruiken voor hun belangrijkste gegevens. Op veel verschillende opslagapparaten kunt u verschillende serviceniveaus maken. Zoals warme en koude opslag en het apparaat zal gegevens tussen hen verplaatsen, afhankelijk van hoe vaak de gegevens worden gebruikt. Experimenteer er een beetje mee.

Regelaars

Nadat u schijven hebt gekocht, moet u ze kunnen bedienen. Net als schijven hebben controllers verschillende prestatieniveaus. Over het algemeen kiest u er een op basis van de interface die u moet ondersteunen en het beschermingsniveau dat u wilt gebruiken.

De naamgeving kan soms wat verwarrend zijn. Gelukkig is er meestal goede documentatie beschikbaar om u te helpen bij uw keuze. Dell heeft een webpagina waar u kunt uitzoeken welke controller u nodig hebt. Daar vindt u een handige vergelijkingstabel met alle functies van hun huidige controllers. De meeste controllers die u voor oudere servers koopt, hebben doorgaans iets minder functies. Sommige kolommen zijn misschien niet direct duidelijk, dus die zal ik even toelichten.

• Model = Naam van de kaart
• Interface Support = dit is welk type harde schijven de kaart ondersteunt.
• PCI-ondersteuning = Dit is de versie van het slot op het moederbord dat de kaart nodig heeft om te werken
• SAS-connectoren = aantal ondersteunde harde schijven en of ze intern zijn voor de server of extern (verbonden via een poort)
• Cache Memory Size = Dit is belangrijk omdat het een grote rol speelt in de prestaties. Op een hoog niveau ontlaadt de kaart hier opdrachten van het besturingssysteem en houdt deze vast totdat deze ze uitvoert. Hoe groter de cache, hoe sneller u de controle terugkrijgt over uw besturingssysteem of applicatie om naar de volgende bewerking te gaan. Dus groter is meestal beter in dit geval.
• Write Back Cache = Zo worden de gegevens in uw cache (hierboven vermeld) beschermd in geval van stroomuitval. Oudere kaarten, zoals de H700, gebruikten batterijen voor het geval de server geen stroom meer had om opdrachten vast te houden die ze nog niet op de schijf hadden gekregen. Beperking was dat als de stroom niet snel zou worden hersteld, je batterij zou sterven en dat ze moeten worden vervangen als de batterij niet meer goed was. Flash Backed heeft die beperking niet en gebruikt condensatoren om stroom te leveren om naar de cache te schrijven en de informatie vast te houden totdat de opdrachten naar schijf kunnen worden gespoeld.
• RAID-niveaus = Dit is het RAID-beveiligingsniveau dat de controller ondersteunt
• Max Drive Support = Dit is het aantal stations dat de kaart ondersteunt.
• RAID-ondersteuning = Deze kolom geeft aan of het RAID-proces wordt uitgevoerd via hardware of software. Als het via software wordt gedaan, welke software wordt ondersteund. Hoewel software-RAID sneller is geworden, zal hardware-RAID altijd sneller zijn. Er zijn bepaalde omstandigheden waarin u ervoor zou kunnen kiezen om software te gebruiken (bijvoorbeeld als u schijven van verschillende grootte wilt combineren), maar ik raad u ten zeerste aan om op hardware gebaseerd te blijven als uw budget dit toelaat.

De meest relevante matrix die ik kon vinden voor HP-controllers was de volgende. Hier is de Gen10 (de nieuwste controllers op dit moment) en hier de Gen 8-controllers, de generatie die in de meeste goedkope servers op eBay te vinden is. Deze marketingdocumenten bevatten iets meer technische informatie over de controllers, maar de belangrijkste velden hierboven worden nog steeds gebruikt. De afkorting FWBC (Flash Based Write Cache) wordt hier gebruikt.

Verschillende benaderingen: commerciële NAS, zelfgebouwde NAS of lokale opslag

Nu heb je een beter begrip van de hardware die betrokken is bij je thuislabopslag. Waardoor je voor een nieuwe beslissing komt te staan. Wil je alleen lokale opslag (schijven in je server), of wil je gedeelde opslag gebruiken? We moeten natuurlijk wat meer op deze opties ingaan.

• Lokale opslag – Dit is opslag die rechtstreeks aan uw server is gekoppeld. Dit wordt ook wel Direct Attached Storage of DAS genoemd. Het kunnen schijven zijn die zich in de server bevinden of een behuizingseenheid die is aangesloten met een SAS-kabel. Het voordeel hiervan is dat u geen extra hardware of servers hoeft aan te schaffen. Een andere is de eenvoud van installatie. U kunt het RAID-niveau en -formaat instellen in het besturingssysteem en gaan. Dan is er snelheid. Direct Attached is altijd sneller dan gedeelde opslag. Nadelen zijn dat je de opslag alleen rechtstreeks op die server kunt gebruiken.
• Gedeelde opslag - Deze opslag bestaat uit harde schijven in een behuizing met een soort opslagbesturingssysteem. Deze opslag wordt verdeeld over het te gebruiken netwerk. Er zijn twee soorten gedeelde opslag in gebruik door thuislabs.
  • Opslag op blokniveau - Dit gebruikt meestal een protocol dat iSCSI wordt genoemd. In wezen SCSI-commando's verzenden via het netwerk. Dit protocol wordt gebruikt om opslag te presenteren die voor het besturingssysteem lijkt op onbewerkte harde schijven. U moet ze formatteren om ze te kunnen gebruiken. Controle van het bestandssysteem en bestanden op de schijven wordt gedaan door de externe servers waarmee het wordt gedeeld. Er is andere opslag op blokniveau, zoals Fibre Channel, maar ik zal ze hier niet bespreken omdat ze niet gebruikelijk zijn voor thuislabs.
  • Opslag op bestandsniveau - Dit maakt gebruik van het protocol NFS of SMB. NFS is een acroniem voor Network File System en SMB staat voor Server Message Block. Elk van deze protocollen is verbeterd en er wordt meestal naar verwezen met de versie die ze gebruiken, namelijk NFSv3 of SMBv3. Elke nieuwe versie bouwt voort op de voorgaande functies en mogelijkheden. In plaats van onbewerkte opslag aan het besturingssysteem te presenteren, presenteert File Level Storage een share of mount aan servers. De computer die de schijven bestuurt, bestuurt ook het bestandssysteem en de bestanden erop.

Wat is beter? Zoals hierboven al gezegd, hangt het ervan af. Als je maar één server hebt, is lokale opslag prima en waarschijnlijk de snelste optie voor jouw behoeften. Als je opslag wilt delen tussen servers, is het verstandig om een ​​gedeelde opslagoplossing aan te schaffen. Van de twee probeer ik zelf het bedrijfsmodel te monitoren dat ik wil leren. Als mijn bedrijf iSCSI gebruikt, wil ik dat leren. Persoonlijk geef ik de voorkeur aan iSCSI. De belangrijkste reden is de snelheid. iSCSI is over het algemeen iets sneller en ondersteunt multipathing (meer dan één datapad naar de opslag) beter dan NFS. SMB wordt over het algemeen alleen in Windows-omgevingen gebruikt en is momenteel niet erg gangbaar in bedrijfsomgevingen. Je mag het gerust oneens zijn met mijn mening over iSCSI versus NFS. Ik baseer mijn onderzoek op een aantal zaken, zoals dit artikel . Er zijn genoeg voorstanders voor beide kanten. NFS is eerlijk gezegd wel makkelijker te configureren. Maar dat is stof voor een ander blogbericht.

Vooraf gebouwde gedeelde opslag versus doe-het-zelf

Als je zover bent gekomen, moet je beslissen of je wilt proberen je eigen gedeelde opslagoplossing te bouwen of dat je een kant-en-klare oplossing wilt kopen.

Er zijn diverse goede oplossingen op de markt, gemaakt door bedrijven zoals QNAP en Synology, om er maar een paar te noemen. Er zijn nogal wat bedrijven die deze oplossingen produceren en ze bieden allemaal veel van dezelfde functies. StorageReview.com heeft er ook een aantal beoordeeld , wat u kan helpen bij uw keuze. Enkele punten om in gedachten te houden zijn welke functies u nodig of wilt hebben en toekomstige uitbreidbaarheid. De meeste kant-en-klare units ondersteunen NFS/SMB/en iSCSI. Sommige kleinere units hebben mogelijk moeite om voldoende bandbreedte te leveren voor uw omgeving, dus u moet daar rekening mee houden. De meeste units hebben veel gemeen. Ze zijn meestal kleiner dan servers en verbruiken minder stroom. Elk bedrijf heeft zijn eigen besturingssysteem, meestal een variant van Linux die specifiek in eigen huis is ontwikkeld. Er kan wat configuratie nodig zijn, maar over het algemeen is het eenvoudiger dan een zelfbouwoplossing. Persoonlijk geef ik de voorkeur aan deze aanpak, omdat het eenvoudig is en, tenzij u opslagservers gaat ondersteunen, er eigenlijk geen "noodzaak" is om zelf iets te ontwerpen.

Er zijn echter goede redenen om zelf een opslagoplossing te bouwen. De meeste kant-en-klare systemen zijn relatief duur en bovendien lastig te upgraden. Als het al mogelijk is, moet je meestal dezelfde hardware gebruiken voor de upgrade. Als deze redenen je niet bevallen, dan is zelf bouwen wellicht een goede optie. Je kunt een standaard towerbehuizing of zelfs een rackbehuizing kopen. Je kunt een gewone pc gebruiken of er zelf een bouwen. Je moet beslissen welk besturingssysteem je wilt gebruiken. Windows of Linux zijn meestal de twee beste opties. De software die je gebruikt om de opslag te delen is wat lastiger, omdat er verschillende mogelijkheden zijn. Veel thuisgebruikers gebruiken FreeNAS. De installatie is iets complexer, maar er is veel hulp online te vinden. FreeNAS is verreweg een van de populairste opties en, zoals de naam al aangeeft, gratis. De software is volledig gratis, afgezien van de tijd die je besteedt aan de installatie. Je kunt natuurlijk ook Windows Server gebruiken, maar daar zijn uiteraard kosten aan verbonden. De top 5 softwarepakketten volgens how2shout.com zijn als volgt:

1. FreeNAS
2. NAS4Free / XigmaNAS
3. OpenMediaVault (OMV)
4. Openfiler
5. rockstore

Persoonlijk heb ik momenteel twee eenheden. De eerste is een Synology en heeft 4 "bays" of kan 4 harde schijven accepteren. Dit zorgt voor een behoorlijke hoeveelheid snelheid en heeft 2 netwerkverbindingen voor multi-pathing of een stand-by netwerkverbinding. Harde schijven tot 14 Terabyte zijn momenteel beschikbaar, maar ik wilde een paar meer mogelijkheden, dus heb ik nu een QNAP-eenheid. Deze heeft 9 bays en kan 5 schijven van het grotere 3.5-inch formaat en 4 van het kleinere 2.5-inch formaat accepteren. Het biedt ook iets dat Smart Tiering wordt genoemd. Tiering is een concept dat oorspronkelijk op duurdere opslageenheden werd toegepast. Tiering is het nemen van twee of meer snelheden van schijven en deze intelligent gebruiken. De software op de opslagunit kijkt hoe vaak data wordt gebruikt. Als het veel wordt gebruikt, wordt het naar een snellere schijf verplaatst, zodat het sneller is voor de gebruikers. Het concept maakt gebruik van de ideeën van "warme" en "koude" opslag. Hoe meer iets wordt gebruikt, hoe meer het wordt verplaatst naar hot storage. Omgekeerd, hoe minder iets wordt gebruikt, hoe kouder het is en het wordt verplaatst naar de koude opslagschijven of de langzamere prestatieschijven. Hierdoor kan een bedrijf goedkopere schijven zoals SATA-schijven kopen voor gegevens die niet veel worden gebruikt.

Dit dekt het opslaggedeelte. Ik zal u vanaf het begin door de installatie van mijn QNAP-eenheid leiden wanneer we bij het installatiegedeelte van deze blogserie komen. Op die manier kunt u via die blog en ook van anderen hier op StorageReview.com een ​​beter idee krijgen om te beslissen over de beste opslagoplossing voor uw thuislab.

– Mike Wilson @IT_Muscle

Discussieer op Reddit

Dit bericht maakt deel uit van een door gebruikers ingediende serie over het plezier en de uitdagingen van het bouwen, onderhouden en soms opnieuw bouwen van een thuislab. Deze serie is een samenwerking met onze vrienden van /r/homelab . Als je je setup wilt delen, stuur dan een e-mail naar info@storagereview.com.