Serwery plików NAS

QNAP QTS – dziel jak chcesz

Jeśli nasza decyzja o zakupie NAS-a została podjęta spontanicznie i staliśmy się szczęśliwymi posiadaczami urządzenia, to w tym miejscu jest dobry moment by zastanowić się nad jego odpowiednim wykorzystaniem. System operacyjny QTS w tym zakresie daje nam ogromną elastyczność i niezwykłą konfigurowalność.

Sposób wykorzystania urządzenia będzie zależał od nas. Dla jednych będzie to centrum danych, dla innych wygodna platforma multimedialna. Osoby ścisłej związane z sieciami z pewnością docenią wieloportowe rozwiązania Ethernet. Administratorzy i deweloperzy zaczną zacierać ręce na myśl o wirtualizacji, konteneryzacji i ogromnej liczbie pakietów.

Zanim jednak rozpoczniemy przygodę z NAS-em konieczna będzie instalacja systemu QTS w wersji 4.3.5. Użytkownicy QNAP-ów już od kliku miesięcy mogli testować nowe możliwości QTS 4.3.5 w wersji beta. A zmian jest naprawdę wiele. Wśród nich kilka najważniejszych:

  • definiowany programowo over-provisioning SSD
  • przywracanie danych z przechowywanych zdalnie migawek
  • elastyczna konfiguracja i konwersja woluminów
  • zwiększenie wydajności VJBOD dzięki iSER
  • zmodernizowany i bardziej intuicyjny wirtualny switch
  • rozbudowane wsparcie dla SmartNIC
  • protokół VPN QBelt
  • nowe Notification Center
  • Security Counselor - sprawdza QNAP NAS pod kątem ewentualnych problemów z bezpieczeństwem

Więcej informacji o nowym QTS 4.3.5 można znaleźć na stronie producenta.

Po zalogowaniu do systemu możemy przystąpić do konfiguracji systemu. W jaki sposób wykreujemy przestrzeń, jak NAS będzie funkcjonował w sieci i jak przydzielimy uprawnienia zależy tylko i wyłączenie od nas i naszych potrzeb. Scenariuszy może być tysiące i w praktyce każda instalacja będzie inna.

Zobaczmy główne elementy systemu QTS. Po pierwsze warto zwrócić uwagę na konfigurację przestrzeni dyskowej – w zależności od potrzeb możemy tworzyć Pule dyskowe a na nich wolumeny. W przypadku puli dyskowych mamy do dyspozycji macierze:

  • RAID 0
  • RAID 1
  • RAID 5
  • RAID 6
  • RAID 10
  • RAID 50
  • RAID 60
  • JBOD
  • Dyski pojedyczne

Oczywiście kieszenie dyskowe są wyposażone w mechanizm hot swap także można je wymieniać podczas pracy system. Warto jednak pamiętać, że w przypadku JBOD, dysków pojedynczych i RAID 0 wyjmowanie dysków podczas pracy uszkodzi pule dyskowe.

Kolejną funkcją, w którą został wyposażony QNAP jest funkcja hot spare. To rozwiązanie pozwalające na przypisanie do puli dysków nośników zapasowych, które nie są aktywnymi członkami danej puli. W przypadku awarii dysku w puli zostaje aktywowany dysk hot spare i macierz zostanie przebudowana.

Biorąc pod uwagę stosowane nośniki danych możemy utworzyć klasyczny system NAS złożony tylko z dysków SATA 3,5 i 2,5 cala. To idealne rozwiązanie dla osób potrzebujących dużej przestrzeni dyskowej. Ciekawszym rozwiązaniem jest wykorzystanie dwóch mechanizmów poprawiających wydajność NAS-a:

  • Przyspieszenie pamięci podręcznej – to funkcja pozwalająca na utworzenie pamięci podręcznej z szybkich dysków SSD, które zwiększą wydajność odczytu i zapisu na serwerze. Do prawidłowego działania niezbędna jest obecność co najmniej jednego dysku SSD.

  • Technologia Qtier 2.0 umożliwia agregowanie do puli różnych typów dysków twardych SSD, SATA czy SAS. Dzięki temu dane, które są często używane są przenoszone automatycznie na szybkie nośniki z koli dane używane rzadziej znajdą swoje miejsca na wolniejszych nosnikach np. SATA. Tworząc pulę z technologa Qtier w pierwszej kolejności wybieramy nośniki SSD/SAS w drugiej SATA i konfigurujemy pulę jak klasyczną macierz. Domyślnie pula z Qtier jest widoczna jako jedna pula ale za to z dwoma grupami RAID.

QNAP w Qtier 2.0 przewidział jeszcze jedną rzecz – warstwowanie na żądanie. Qtier można wyłączyć dla określonych folderów czy jednostek LUN. Dlaczego? To doskonałe rozwiązanie ułatwiające kontrolowanie stanu Qtier dla poszczególnych wolumenów i zasobów.

Dla przykładu aktywny Qtier dla wolumenu z folderem gdzie przechowujemy filmy i często z nich korzystamy szybko może zapełnić się niepotrzebnymi danymi. A przecież tego typu dane mogą być przechowywane na nośnikach SATA. Dodatkowo proces warstwowania możemy kontrolować z użyciem harmonogramów.

Do zestawu technologii przyspieszających operacje plikowe i dyskowe należy jeszcze dołączyć jeden element jakim jest profilowanie dysków SSD. Dzięki niemu użytkownicy mogą sprawdzić działanie swoich dysków SSD. Narzędzie do profilowania SSD wyświetla zalecane ustawienia dodatkowej przestrzeni over-provisioning. Oczywiście over-provisioning jest określany przez producenta, jednak dzięki QTS można dodatkowo ustawić przestrzeń dla alokacji nadmiarowej. Dzięki temu można uzyskać odpowiednią wydajność i wydłużyć czas użytkwoania nośników SSD.

Po utworzeniu pul dyskowych pora na tworzenie wolumenów. Tu także QNAP oferuje dużą elastyczność. Mamy do dyspozycji 3 typy wolumenów:

  • Wolumen statyczny – przydzielane jest miejsce na stałe z całej powierzchni dyskowej. Wolumen taki cechuje się wyższą wydajnością ale nie obsługuje migawek czy jednostek LUN opartych na sektorach
  • Wolumen pełny – wolumen utworzony ze wstępnie przydzielonego miejsca z puli. Wolumen obsługuje migawki i możliwość rozszerzania powierzchni
  • Wolumen uproszczony – alokuje powierzchnię stopniowo do zadeklarowanej wartości. To idealne rozwiązanie dla wielu wolumenów i elastycznego przydziału powierzchni dyskowej

Dodatkowym plusem wolumenów pełnych i uproszczonych jest funkcja tworzenia migawek. Migawki są zapisem stanu wolumenu lub jednostki LUN w określonym punkcie czasu. Proces ochrony odbywa się na poziome sektorów. Dzięki temu w błyskawiczny sposób można przywrócić określone zasoby np. po ich przypadkowym usunięciu czy awarii.

By zwiększyć bezpieczeństwo przechowanych migawek możemy dodatkowo wdrożyć replikację migawek. Funkcja replikacji pozwala na zapisywanie ich na innym serwerze NAS. Co ważne zapisywane są tylko wprowadzone zmiany.  

Przy okazji omawiania funkcji sprzętowych wspomnieliśmy o wielu możliwościach rozszerzania powierzchni dyskowej za przy użyciu jednostek czy kart z portami M.2. Jednak to nie wszystkie okazje do rozbudowy pojemności NAS-a. W TS-677 znajdziemy jeszcze dwa mechanizmy „programowe” Jednym z nich jest VJBOD. Funkcja wirtualnej grupy JBOD umożliwia podłączenie do 8 dodatkowych serwerów QNAP i korzystanie z ich wolnej przestrzeni.

Zaletą VJBOD oraz wykorzystania kompatybilnych kart sieciowych jest aktywna technologia iSER (iSCSI i RDMA) umożliwiająca pomijanie standardowych sterowników sieciowych i bezpośrednią komunikację np. hypervisora (np. VMware) i pamięci masowej.  W przypadku gdy nie zostanie spełniona kompatybilność iSER system połączy się z wykorzystaniem protokołu TCP.

Po utworzeniu jednostki LUN iSCSI na zdalnym serwerze NAS wprowadzamy informacje o jego poświadczeniach i wybieramy utworzoną jednostkę LUN dla VJBOS. Następnie tworzymy nową pulę pamięci dyskowej oraz wolumen dyskowy.

Po połączeniu w sekcji Dyski/VJBOD możemy znaleźć podłączoną jednostkę VJBOD.

Drugą opcją, która nie jest uzależniona od posiadania drugiego serwera QNAP a wykorzystująca protokół iSCSI jest funkcja Zdalny dysk. Umożliwia ona podłączenie zdalne do odległego serwera udostępniającego dane z użyciem iSCSI. Różnicą w stosunku do VJBOD jest odmienny sposób gospodarowania przestrzenią. W VJBOD mieliśmy możliwość tworzenia puli i wolumenów. W przypadku dysku zdalnego podłączony LUN będzie traktowany jako folder współdzielony.

Na koniec możliwości kreowania powierzchni dyskowych nie należy zapomnieć o pełnym wsparciu TS-677 dla potrzeb wirtualizacji. QNAP obsługuje jednostki LUN oparte na bloku co idealnie nadaje się do wykorzystania jako przestrzeń dyskowa dla maszyn wirtualnych obsługiwanych przez VMware, Citrix  czy Hyper-V. Dodatkowe mechanizmy Vmware VAAI czy Microsoft ODX zwiększają wydajność połączeń i operacji dyskowych odciążając w ten sposób hypervisory w trakcie pracy.

Przy okazji omawiania zarządzania powierzchnią dyskową nie powinniśmy zapomnieć o bezpieczeństwie. Prócz systemu tworzenia migawek i ich replikowania QNAP jest wyposażony w szereg narzędzi do wykonywania kopii zapasowych danych. Tu z pewnością na pierwszy plan wysuwa się Hybrid Backup Sync. Rozwiązanie, które pozwala na utworzenie backupów na lokalne nośniki, nośniki USB, zdalne serwery a także do chmury.

Z kolei jeśli posiadamy drugi serwer NAS może on z powodzeniem służyć jako przestrzeń dyskowa do przechowywania kopii zapasowych.

Środowisko QNAP-a nie zamyka się tylko na hostowanie przestrzeni dyskowej dla hypervisorów. Dzięki dwóm pakietom do tworzenia kopii zapasowych maszyn wirtualnych możemy zwiększyć bezpieczeństwo środowiska wirtualnego. Pierwszym z nich jest NAKIVO Backup & Replication pozwalające na tworzenie kopii zapasowych Hypver-V, VMware oraz AWS C2. Drugim narzędzie Xopero Pro – wspierające środowiska VMware oraz Hyper-V.