Almacenamiento conectado a la red o NAS

¿Para qué se utiliza el almacenamiento conectado a la red?

El propósito de NAS es permitir a los usuarios colaborar y compartir datos de manera más efectiva. Es útil para equipos distribuidos que necesitan acceso remoto o trabajan en diferentes zonas horarias. El NAS se conecta a un enrutador inalámbrico, lo que facilita que los trabajadores distribuidos accedan a los archivos desde cualquier escritorio o dispositivo móvil con una conexión de red. Las organizaciones suelen implementar un entorno NAS como base para una nube personal o privada.

Algunos productos NAS están diseñados para su uso en grandes empresas. Otros son para oficinas en casa o pequeñas empresas. Los dispositivos suelen contener al menos dos bahías de unidad, aunque los sistemas de una sola bahía están disponibles para datos no críticos. El equipo NAS empresarial está diseñado con más funciones de datos de gama alta para ayudar a la administración del almacenamiento y, por lo general, viene con al menos cuatro bahías de unidad.

Antes del NAS, las empresas tenían que configurar y administrar cientos o incluso miles de servidores de archivos. Para ampliar la capacidad de almacenamiento, los dispositivos NAS están equipados con discos más grandes o más, conocidos como NAS escalables. Los dispositivos también se agrupan para el almacenamiento escalable.

Además, la mayoría de los proveedores de NAS se asocian con proveedores de almacenamiento en la nube para brindar a los clientes la flexibilidad de una copia de seguridad redundante.

Si bien la colaboración es una virtud del NAS, también puede ser problemática. El almacenamiento conectado a la red se basa en unidades de disco duro (HDD) para entregar datos. La contención de entrada / salida (E/S) puede ocurrir cuando demasiados usuarios abruman el sistema con solicitudes al mismo tiempo. Los sistemas más nuevos utilizan un almacenamiento flash más rápido, ya sea como un nivel junto con los discos duros o en configuraciones totalmente flash.

Con un sistema NAS, los entornos de trabajo distribuidos pueden acceder fácilmente a archivos y carpetas desde cualquier dispositivo conectado a la red.

Casos de uso y ejemplos de NAS

Las aplicaciones que se utilizarán determinan el tipo de HDD seleccionado para un dispositivo NAS. Compartir hojas de cálculo de Microsoft Excel o documentos de Word con compañeros de trabajo es una tarea rutinaria, al igual que realizar copias de seguridad periódicas de los datos. Por el contrario, el uso de NAS para manejar grandes volúmenes de archivos multimedia de transmisión requiere discos de mayor capacidad, más memoria y un procesamiento de red más potente.

En casa, la gente usa un sistema NAS para almacenar y servir archivos multimedia y para automatizar copias de seguridad. Los usuarios domésticos confían en NAS para hacer lo siguiente:

• administrar el almacenamiento de televisores inteligentes;
• administrar sistemas de seguridad y actualizaciones de seguridad;
• gestionar componentes de internet de las cosas (IoT) basados ​​en el consumidor;
• crear un servicio de transmisión de medios;
• administrar archivos torrent;
• alojar un servidor en la nube personal; y
• crear, probar y desarrollar un sitio web personal.

En la empresa, NAS se utiliza:

• como destino de copia de seguridad, utilizando una matriz NAS, para archivado y recuperación ante desastres;
• para probar y desarrollar aplicaciones web basadas en la web y del lado del servidor;
• para alojar aplicaciones de mensajería;
• para alojar aplicaciones de código abierto basadas en servidor, como aplicaciones de gestión de relaciones con los clientes, gestión de recursos humanos y planificación de recursos empresariales; y
• para servir correo electrónico, archivos multimedia, bases de datos y trabajos de impresión.

Un ejemplo de cómo las empresas utilizan la tecnología es cuando una empresa importa muchas imágenes todos los días. La empresa no puede transmitir estos datos a la nube debido a la latencia. En su lugar, utiliza un NAS de clase empresarial para almacenar las imágenes y el almacenamiento en caché en la nube para mantener las conexiones con las imágenes almacenadas en las instalaciones.

Los productos NAS de gama alta tienen suficientes discos para admitir una matriz redundante de discos independientes, o RAID, que es una configuración de almacenamiento que convierte varios discos duros en una unidad lógica para aumentar el rendimiento, la alta disponibilidad y la redundancia.

Categorías de productos NAS

Los dispositivos NAS se agrupan en tres categorías según la cantidad de unidades, el soporte de la unidad, la capacidad de la unidad y la escalabilidad.

De gama alta o empresarial

La gama alta del mercado está impulsada por organizaciones que necesitan almacenar grandes cantidades de datos de archivos, incluidas imágenes de máquinas virtuales (VM). Los dispositivos empresariales proporcionan capacidades de agrupación y acceso rápido. El concepto de agrupación en clústeres aborda los inconvenientes asociados con el NAS tradicional.

Por ejemplo, un dispositivo asignado al espacio de almacenamiento principal de una organización crea un punto único potencial de falla. Distribuir aplicaciones de misión crítica y datos de archivos en múltiples casillas y adherirse a las copias de seguridad programadas reduce el riesgo.

Los sistemas NAS agrupados también reducen la expansión de NAS. Un sistema de archivos distribuido se ejecuta simultáneamente en varios dispositivos NAS. Este enfoque proporciona acceso a todos los archivos del clúster, independientemente del nodo físico en el que resida.

Midmarket

El mercado medio se adapta a empresas que requieren varios cientos de terabytes (TB) de datos. Sin embargo, estos dispositivos no se pueden agrupar, lo que puede generar silos en el sistema de archivos si se requieren varios dispositivos NAS.

De gama baja o de escritorio

La gama baja está dirigida a usuarios domésticos y pequeñas empresas que requieren almacenamiento compartido local. Este mercado está cambiando hacia un modelo de servicios en la nube, con productos como SoftNAS Cloud de Buurst y almacenamiento definido por software (SDS) de proveedores de almacenamiento heredados.

Implementaciones de NAS para empresas

El cuadro a continuación describe cinco formas diferentes de implementar el almacenamiento conectado a la red y enumera los pros y los contras de cada enfoque. Cada implementación puede ser administrada fácilmente por un solo administrador de red.

Los diferentes enfoques de implementación incluyen:

• Puertas de enlace NAS. Estos son los mejores para usuarios grandes de clase empresarial que tienen una SAN.
• NAS integrado. Este enfoque funciona bien para usuarios de todos los tamaños sin SAN.
• Sistemas de archivos agrupados. Los usuarios de clústeres de cómputo grandes que necesitan acceso de alto rendimiento a los datos de archivos encuentran estos sistemas de archivos agrupados
• Sistemas de archivos paralelos. Estos también funcionan bien para usuarios de clústeres de cómputo grandes que requieren acceso a datos de archivos de alto rendimiento o cualquier organización que necesite acceso paralelo a datos de archivos.
• Agregadores NAS. Son ideales para entornos de múltiples casillas y proveedores.

¿Cuál es el futuro del almacenamiento conectado a la red?

La funcionalidad básica de los dispositivos NAS se ha ampliado para admitir la virtualización. Los productos NAS de gama alta también pueden admitir la deduplicación de datos, el almacenamiento flash, el acceso multiprotocolo y la replicación de datos.

Algunos dispositivos NAS ejecutan un sistema operativo estándar, como Microsoft Windows, mientras que otros ejecutan el sistema operativo propietario de un proveedor. IP es el protocolo de transporte de datos más común, pero algunos productos NAS de mercado medio pueden admitir protocolos adicionales, como:

• Sistema de archivos de red
• Intercambio de paquetes entre redes
• Interfaz de usuario ampliada NetBIOS
• Bloque de mensajes del servidor (SMB)
• Sistema común de archivos de internet (CIFS)

Además, los dispositivos NAS de gama alta pueden admitir Gigabit Ethernet para una transferencia de datos aún más rápida a través de la red.

Algunas empresas más grandes están cambiando al almacenamiento de objetos por razones de capacidad. Sin embargo, se espera que los dispositivos NAS sigan siendo útiles para las pequeñas y medianas empresas.

NAS de escalado vertical y horizontal frente al almacenamiento de objetos

La ampliación y la ampliación son dos versiones de NAS. El almacenamiento de objetos es una alternativa al NAS para manejar datos no estructurados.

NAS de ampliación

En una implementación de almacenamiento conectado a la red, el cabezal NAS es el hardware que realiza las funciones de control. Proporciona acceso al almacenamiento de fondo a través de una conexión a Internet. Esta configuración se conoce como arquitectura escalable. Un sistema de dos controladores amplía la capacidad con la adición de estantes de unidades, según la escalabilidad de los controladores.

NAS escalable

Con los sistemas de escalamiento horizontal, el administrador de almacenamiento instala cabezales más grandes y más discos duros para aumentar la capacidad de almacenamiento. La ampliación proporciona la flexibilidad para adaptarse a las necesidades comerciales de una organización. Los sistemas de escalamiento horizontal empresarial pueden almacenar miles de millones de archivos sin la compensación de rendimiento de realizar búsquedas de metadatos.

Almacenamiento de objetos

Algunos expertos de la industria especulan que el almacenamiento de objetos superará al NAS de escalamiento horizontal. Sin embargo, es posible que las dos tecnologías sigan funcionando en paralelo. Ambas metodologías de almacenamiento se ocupan de la escala, pero de diferentes formas.

Los archivos NAS se administran de forma centralizada a través de la interfaz del sistema operativo portátil (POSIX). Proporciona seguridad de datos y garantiza que varias aplicaciones puedan compartir un dispositivo escalable sin temor a que una aplicación sobrescriba un archivo al que acceden otros usuarios.

El almacenamiento de objetos es un nuevo método para el almacenamiento fácilmente escalable en entornos de escala web. Es útil para datos no estructurados que no se pueden comprimir fácilmente, particularmente archivos de video grandes.

El almacenamiento de objetos no utiliza POSIX ni ningún sistema de archivos. En cambio, todos los objetos se presentan en un espacio de direcciones plano. Se agregan bits de metadatos para describir cada objeto, lo que permite una identificación rápida dentro de un espacio de nombres de dirección plana.

NAS contra DAS

El almacenamiento de conexión directa (DAS) se refiere a un servidor dedicado o dispositivo de almacenamiento que no está conectado a una red. El disco duro interno de una computadora es el ejemplo más simple de DAS. Para acceder a los archivos DAS, el usuario debe tener acceso al almacenamiento físico.

DAS tiene un mejor rendimiento que NAS, especialmente para programas de software de uso intensivo de cómputo. En su forma más básica, DAS puede ser nada más que las unidades que van en un servidor.

Con DAS, el almacenamiento en cada dispositivo debe administrarse por separado, lo que agrega una capa de complejidad. A diferencia de NAS, DAS no se presta bien al almacenamiento compartido por varios usuarios.

NAS contra SAN

¿Cuáles son las diferencias entre SAN y NAS? Una SAN organiza los recursos de almacenamiento en una red independiente de alto rendimiento. El almacenamiento conectado a la red maneja las solicitudes de E/S para archivos individuales, mientras que una SAN administra las solicitudes de E/S para bloques contiguos de datos.

El tráfico NAS se mueve a través del Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet (TCP/IP), como Ethernet. SAN, por otro lado, enruta el tráfico de red a través del protocolo Fibre Channel (FC) diseñado específicamente para redes de almacenamiento. Las SAN también pueden utilizar el protocolo de interfaz de sistemas informáticos pequeños de internet (iSCSI) basado en Ethernet en lugar de FC.

Mientras que NAS puede ser un solo dispositivo, una SAN proporciona acceso a nivel de bloque completo a los volúmenes de disco de un servidor. Dicho de otra manera, un sistema operativo cliente verá NAS como un sistema de archivos, mientras que una SAN aparece en el disco como el sistema operativo cliente.

Convergencia SAN/NAS

Hasta hace poco, las barreras tecnológicas han mantenido separados los mundos de almacenamiento de archivos y bloques. Cada uno ha tenido su propio dominio de gestión y sus propias fortalezas y debilidades. La opinión predominante de los administradores de almacenamiento fue que el almacenamiento en bloque es de primera clase y el almacenamiento de archivos es de clase económica. El origen de esta noción fue la prevalencia de bases de datos críticas para el negocio alojadas en SAN.

Con la aparición del almacenamiento unificado, los proveedores buscaron mejorar el almacenamiento de archivos a gran escala con la convergencia SAN/NAS. Esto consolida datos basados ​​en bloques y archivos en una matriz de almacenamiento. La convergencia admite E/S de bloques SAN y E/S de archivos NAS en el mismo conjunto de conmutadores.

El concepto de hiperconvergencia apareció por primera vez en 2014, promovido por los líderes del mercado Nutanix y SimpliVity Corp., ahora parte de Hewlett Packard Enterprise (HPE). La infraestructura hiperconvergente (HCI) agrupa los recursos informáticos, de red, SDS y de virtualización en un solo dispositivo.

Los sistemas HCI agrupan niveles de diferentes medios de almacenamiento y los presentan a un hipervisor como un punto de montaje NAS. Lo hacen a pesar de que el recurso compartido subyacente es el almacenamiento basado en bloques. Sin embargo, un inconveniente de HCI es que solo se proporcionan los servicios de archivo más básicos. Eso significa que es posible que un centro de datos aún necesite implementar una red separada con almacenamiento de archivos adjunto.

La infraestructura convergente (CI) empaqueta servidores, redes, almacenamiento y recursos de virtualización en hardware que el proveedor ha validado previamente. A diferencia de HCI, que consolida los dispositivos en un chasis, CI son dispositivos separados. Esto brinda a los clientes una mayor flexibilidad a la hora de crear su arquitectura de almacenamiento. Las organizaciones que buscan simplificar la gestión del almacenamiento pueden optar por sistemas CI o HCI para reemplazar un entorno NAS o SAN.

Proveedores de almacenamiento de archivos y NAS

A pesar del crecimiento del almacenamiento flash, los sistemas NAS todavía se basan principalmente en medios giratorios. La lista de proveedores es extensa y la mayoría ofrece más de una configuración para ayudar a los clientes a equilibrar la capacidad y el rendimiento.

Los sistemas NAS vienen completamente equipados con discos o como un chasis sin disco donde los clientes agregan discos duros de su proveedor preferido. Los fabricantes de unidades Seagate Technology, Western Digital y otros trabajan con los proveedores de NAS para desarrollar y calificar los medios.

Entre los proveedores de dispositivos NAS o almacenamiento de archivos escalable se incluyen los siguientes:

• Accusys Storage Ltd. suministra flash compartido escalable con ExaSAN basado en Peripheral Component Interconnect Express. Los dispositivos Accusys Gamma y T-Share son dispositivos diseñados por Thunderbolt 2 con RAID integrado.
• Asustor es una subsidiaria del gigante taiwanés de electrónica informática Asus. Ofrece modelos de NAS para uso personal y comercial.
• Buffalo Americas Inc. ofrece dispositivos NAS de escritorio y de montaje en rack TeraStation. Los dispositivos NAS LinkStation de Buffalo están destinados a pequeñas empresas y particulares.
• El producto exclusivo de software Buurst SoftNAS Cloud NAS permite a los clientes escalar la migración de datos a Amazon Web Services, Microsoft Azure y VMware vSphere.
• ClearSky Data agregó una opción NAS de ampliación como servicio administrado para complementar su almacenamiento en bloque y protección de datos híbridos.
• DataDirect Networks se especializa en sistemas de almacenamiento para computación de alto rendimiento, incluidos los arreglos ExaScaler diseñados para una alta paralelización.
• DataOn Storage certificó su servidor de archivos escalable para habilitar el almacenamiento en clúster compartido y optimizable para Windows Server 2019.
• Dell EMC Isilon es un NAS de escalamiento horizontal que se ofrece en un modelo de disco y todo flash.
• Drobo 5N NAS es un complemento de gama baja para los arreglos de gama media iSCSI Drobo B810i y B1200i.
• Excelero Inc. saltó al mercado en 2017 con el software NVMesh Server SAN, que se encuentra entre unidades de bloque y sistemas de archivos lógicos. Escribe datos directamente en dispositivos exprés de memoria no volátil utilizando su patentado Remote Direct Drive Access.
• Los servidores NAS de Fujitsu Celvin son adecuados para casos de integración de SAN, intercambio de archivos, copia de seguridad y nube.
• Hitachi Vantara ofrece la plataforma NAS de Hitachi, que combina los arreglos de la plataforma de almacenamiento virtual de Hitachi y el sistema operativo de virtualización de almacenamiento y está orientado a entornos VMware de gran tamaño.
• HPE pasó a NAS con modelos StoreEasy en distintas capacidades y precios.
• Huawei OceanStor 9000 presenta una arquitectura distribuida simétricamente que escala de tres a 288 nodos.
• IBM Spectrum NAS combina IBM Spectrum SDS con hardware de almacenamiento. Spectrum NAS se ejecuta en servidores x86. IBM Spectrum Scale maneja el almacenamiento de archivos para la informática de alto rendimiento. Spectrum Scale es una SDS basada en el sistema de archivos paralelo general de IBM.
• Infinidat construyó el arreglo NAS y SAN unificado InfiniBox de escala de petabytes predominantemente con disco. Usó una arquitectura de árbol B que almacena en caché datos y metadatos en SSD, lo que permite lecturas directamente en los nodos.
• IXSystems Inc. diseña FreeNAS y TrueNAS orientados al consumidor para empresas. Los clientes pueden comprar el software IXSystems TrueOS y el hardware TrueNAS incluidos o descargar e instalar FreeOS en los servidores que prefieran.
• Microsoft Avere Systems FXT Edge Filer, con un sistema de archivos diseñado para el almacenamiento de objetos, ofrece almacenamiento híbrido integrado en la nube que funciona con el NAS de una organización y Azure Blob Storage.
• NetApp Inc. ayudó a ser pionero en el uso de un sistema de archivos extensible con su almacenamiento adjunto a la estructura y All Flash FAS.
• Netgear ReadyNAS está disponible en modelos de escritorio y de montaje en rack como almacenamiento para nubes híbridas y privadas.
• Nexenta NexentaStor es SDS que también es compatible con FC y NAS. El software se ejecuta en hosts VMware, bare metal o dentro de VM en hardware hiperconvergente.
• Los arreglos centrados en la durabilidad de Nexsan Unity manejan protocolos SAN y NAS, lo que permite que los medios híbridos admitan cargas de trabajo mixtas, especialmente en ubicaciones físicas difíciles.
• El sistema de escalamiento horizontal híbrido paralelo Panasas ActiveStor ejecuta el sistema de archivos PanFS.
• Pure Storage posiciona su FlashBlade totalmente flash como una plataforma altamente escalable para análisis de big data.
• QNAP Systems Inc. tiene una amplia cartera de NAS que abarca pequeñas y medianas empresas, así como empresas de gama media y alta. También tiene productos para usuarios domésticos.
• Quantum Corp. lanzó el NAS escalable Xcellis para competir con Dell EMC Isilon y NetApp FAS. Xcellis utiliza el sistema de archivos escalable Quantum StorNext.
• El almacenamiento de archivos central de Qumulo Inc. fue desarrollado por varios de los creadores de la tecnología Dell EMC Isilon. El Core OS se ejecuta en arreglos de marca Qumulo C-series y P-series, así como en servidores básicos.
• Los servicios empresariales de Rackspace incluyen un NAS dedicado basado en el sistema operativo OnTap de NetApp para el almacenamiento administrado a nivel de bloque y de archivo.
• RackTop Systems integra el almacenamiento unificado BrickStor con el disco Seagate y los gabinetes StorOne y lo vende como la plataforma segura de protección de datos.
• Los arreglos empresariales Seagate BlackArmor NAS 220 escalan de 1 TB a 6 TB, y los modelos BlackArmor más pequeños superan los 2 TB. Seagate Personal Cloud NAS se dirige al mercado de consumidores con una capacidad de hasta 5 TB.
• Spectra Logic presentó BlackPearl NAS que van desde 48 TB a 420 TB de flash híbrido opcional en un rack de 4U.
• StorageCraft Technology Corp. técnicamente no tiene NAS, pero posiciona la plataforma OneXafe como una alternativa de escalamiento horizontal.
• Synology Inc. ofrece dispositivos NAS para uso comercial y personal, incluidos DiskStation NAS, Serie FS / XS, Serie J, Serie Plus y Serie Value.
• Thecus Technology Corp. comercializa una gama de dispositivos NAS.
• Verbatim Corp. PowerBay NAS admite cuatro cartuchos de disco duro intercambiables en caliente que se pueden configurar para varios niveles de RAID. Verbatim es una subsidiaria de Mitsubishi Chemical Corp.
• El software NAS implementado por VM de WekaIO se instala en servidores x86 habilitados para flash, utilizando su sistema de archivos paralelo para escalar a billones de archivos.
• Western Digital Corp. My Cloud NAS viene en varios modelos con HDD de helio de marca HelioSeal. NAS portátil y resistente también está disponible a través de la subsidiaria G-Technology de Western Digital.
• El NAS en la nube de Zadara Storage proporciona almacenamiento de archivos escalable como un servicio con Zadara VPSA Storage Array definido por software.

Almacenamiento de archivos basado en la nube

Además de los dispositivos NAS, algunos centros de datos aumentan o reemplazan el NAS físico con almacenamiento de archivos basado en la nube. Amazon Elastic File System es el almacenamiento escalable en Amazon Elastic Compute Cloud. De manera similar, Microsoft Azure File Service proporciona recursos compartidos de archivos administrados basados ​​en SMB y CIFS que las implementaciones locales y basadas en la nube pueden usar.

Las puertas de enlace NAS, que no son tan comunes ahora, permitían que los archivos accedan al almacenamiento externo conectado, ya sea conectándose a una red de área de alto rendimiento a través de FC o simplemente a un grupo de discos en servidores adjuntos. Las puertas de enlace NAS todavía se utilizan, pero con menos frecuencia; es más probable que los clientes utilicen una puerta de enlace de almacenamiento en la nube, almacenamiento de objetos o NAS escalable.

Una puerta de enlace en la nube se encuentra en el borde de la red del centro de datos de una empresa, transportando aplicaciones entre el almacenamiento local y la nube pública. Nasuni Corp. creó el software de sistema de archivos UniFS nativo de la nube, incluido en los servidores Dell PowerEdge o disponible como un dispositivo de almacenamiento virtual.

El rival de Nasuni, Panzura, ofrece un servicio similar con su sistema de archivos Panzura CloudFS y los dispositivos de caché Freedom Filer.