Serwery plików NAS

Najpierw Synology DSM

Zanim przystąpimy do pracy z serwerem konieczna jest instalacja systemu DiskStation Manager. To standardowa procedura, która jest wymagana by uruchomić serwer NAS w sieci domowej czy firmowej. Do procesu instalacji możemy wykorzystać aplikację Synology Assistant lub po prostu wpisać adres serwera NAS w przeglądarce internetowej opcjonalnie adres: find.synology.com. W tym ostatnim przypadku kreator samodzielnie wyszuka wszystkie dostępne serwery NAS Synology.

Pozostaje przejść kreator instalacji i poczekać na ponowne uruchomienie serwera.

W trakcie instalacji możemy zostać poproszeni o określenie identyfikatora QuickConnect. To usługa pozwalająca na dostęp do serwera NAS spoza sieci LAN i za NAT-em. Warto ustawić identyfikator by móc kontrolować urządzenie zdalnie ale także ułatwić kontakt z NAS-em dla wielu usług sieciowych i aplikacji mobilnych.

Po zalogowaniu do NAS-a wita nas znajomy wygląd systemu DiskStation Manager w wersji 6.2. Oczywiście w pierwszej kolejności powinniśmy wykonać aktualizację systemu do najnowszej bieżącej wersji – o ile jej nie posiadamy lub instalacja DSM była prowadzona np. w środowisku offline.

Po aktualizacji czas na wstępną konfigurację serwera Synology. Co mamy na myśli mówiąc wstępną? Przede wszystkim chodzi o główne 5 elementów ustawień:

  • kreowanie przestrzeni dyskowej
  • tworzenie wolumenów
  • konfigurację sieci
  • konfigurację usług sieciowych
  • konfigurację kont użytkowników.

Na początek warto dokładnie przeanalizować sposób organizacji przestrzeni dyskowej nie tylko pod kątem liczby posiadanych dysków ale także przeznaczenia serwera DS1817.

Wykorzystując 8 zatok mamy ogromne pole do popisu ale i nie lada dylemat. Jakie pule dyskowe utworzyć, jakie wolumeny i jakie dyski wybrać. Synology bardzo elastycznie podchodzi do konfiguracji przestrzeni dyskowej dzięki temu użytkownik ma wiele możliwości wyboru a do tego dość rozsądnie gospodarować przestrzenią dyskową.

Filozofię obrazuje poniższa grafika – która powinna być dobrze znana użytkownikom serwerów NAS. Kluczowym elementem są nośniki danych – dyski. Kolejnym elementem są pule dyskowe (pule pamięci). To klasyczne systemy z wieloma poziomami RAID (0, 1, 5, 6 orz 10) a także dyski pojedyncze, JBOD oraz autorski mechanizm SHR oraz SHR-2.

W ramach utworzonych puli dyskowych możemy tworzyć jeden duży wolumen z całej puli dyskowej lub też kreować wiele wolumenów. A już na wolumenach tworzyć foldery udostępnione czy też jednostki LUN. Wybierając odpowiedni typ puli dyskowej będziemy mogli skorzystać z jeszcze dwóch elementów – migracji macierzy RAID – czyli zmianie typu macierzy oraz powiększaniu wolumenu wykorzystując nowe dyski twarde.

Plusem posiadania 8-zatokowego NAS-a jest znacznie swobodniejsza możliwość wykorzystania różnych nośników danych oraz dodatkowych technologii jakie zostały zaimplementowane w DS1817. Możemy skorzystać tylko z nośników mechanicznych SATA lub część kieszeni przeznaczyć na szybką pamięć SSD wzbogacając NAS o nowe technologie. Jakie?

Mowa o dyskach Hot Spare oraz o pamięci podręcznej SSD. Pierwsza funkcja pozwala na wykorzystanie wolnych dysków jako nośników oczekujących w gotowości, które umożliwiają naprawę zdegradowanej puli pamięci, automatycznie zastępując dysk, który uległ awarii. By można było wykorzystać dyski jako Hot Spare pula pamięci spełnia następujące kryteria:

  • typ RAID puli pamięci musi być typem z ochroną danych (np. RAID 1, 5, 6 lub 10)
  • pojemność dysku Hot Spare musi być co najmniej równa pojemności najmniejszego dysku w puli pamięci.

Dysk Hot Spare przypisujemy do puli pamięci i możemy być pewni, że w przypadku awarii jednego z nośników będących członkiem puli dyskowej mechanizm automatycznie wykorzysta zapasowy nośnik.

Gdy wykorzystujemy klasyczne dyski mechaniczne w serwerach z interfejsem 10 GbE musimy liczyć się z faktem, że maksymalną wydajność NAS-a będą ograniczać właśnie nośniki mechaniczne. Szybkość odczytu i zapisu danych na dyskach bvSATA wynosi ok. 150-170 MB/s. W sieci gigabit ethernet nie będzie to problemem.

Co w takim przypadku zrobić? Można sięgnąć po nośniki SSD i wypełnić nimi zatoki NAS-a. Jednak z punktu widzenia ekonomiki koszt przechowywania 1 GB danych będzie kilkukrotnie wyższy niż na klasycznych nośnikach.

Rozwiązaniem problemu jest wykorzystanie Pamięci podręcznej SSD. Pamięć podręczna SSD może zwiększyć wydajność losowego dostępu przez zapisanie często wykorzystywanych danych na nośniki SSD do wolumenu lub jednostki LUN na poziomie bloku. Czy faktycznie wzrasta szybkość odczytu i zapisu? O tym przekonamy się w trakcie testów, gdzie sprawdzimy 3 scenariusze kopiowania danych poprzez sieć 10 GbE (nośniki mechaniczne, nośniki mechaniczne + Cache SDD oraz nośniki SSD).

Oprócz tworzenia wolumenów NAS Synology umożliwia również tworzenie jednostek LUN i wykorzystanie przestrzeni dyskowej NAS-a dla zdalnych systemów operacyjnych. Idealnym przykładem są tu hypervisory wirtualizacji ale także klasyczne scenariusze wykorzystania iSCSI i LUN do mapowania dysków np. dla komputerów PC. O ile w tym drugim przypadku mechanizm iSCSI działa na wszystkich NAS-ach Synology o tyle wykorzystanie przestrzeni dyskowej dla hypervisorów powinno odbywać się przy użyciu kompatybilnych serwerów NAS, które są certyfikowanymi rozwiązaniami przeznaczonymi do wirtualizacji VMware vSphere, Microsoft Hyper-V, Citrix XenServer i OpenStack Cinder.

W przypadku Vmware DS1817 posiada certyfikat potwierdzający obsługę nie tylko Vmware vSpehre ale przede wszystkim VAAI dzięki któremu zyskujemy m.in.:

  • szybsze działanie (operacje) maszyn wirtualnych dzięki przeniesieniu ich działań na macierz a nie na hypervisora
  • bardziej wydajne wykorzystanie macierzy pamięci masowej zapewniane przez maszyny wirtualne z obsługą rozwiązania VAAI.

Podobnie ma się sytuacja w przypadku Microsoft Hyper-V. Tu wykorzystywana jest funkcjonalność ODX. ODX przyspiesza edycję danych, a ze względu na przeniesienie transferu danych do serwera Synology znacząco spada zużycie procesora serwera hosta i wykorzystanie przepustowości. Plus takiego rozwiązania? Niższe zużycie CPU, niższe zużycie sieci oraz szybsze wartości kopiowania danych. Przykład? W jednym scenariuszu utworzyliśmy jednostkę LUN bez wykorzystywania zaawansowanych mechanizmów LUN. W drugim włączone zostały zaawansowane funkcje dla LUN. Obie jednostki podłączyliśmy do hypervisora Hyper-V. Na sformatowanych przestrzeniach dyskowych zainstalowaliśmy Windows Server 2012 R2, w takiej samej konfiguracji. W przypadku wykorzystania jednostki LUN bez ODX szybkość transmisji danych na hoście wynosiła zaledwie 40-45 MB/s. Z kolei serwer zainstalowany na przestrzeni dyskowej z ODX mógł pochwalić się transferami rządu 160-170 MB/s.

W przypadku zaawansowanych jednostek LUN możemy liczyć na jeszcze jedną funkcjonalność zwiększającą bezpieczeństwo. Chodzi o migawki. Migawka to nic innego jak kopia jednostki iSCSI LUN odzwierciedlająca określony punkt w czasie i przeznaczona tylko do odczytu.

Migawki mogą być tworzone ręcznie lub wykorzystując harmonogram tworzenia migawek. Również liczba wykonywanych migawek i ich długość przechowywania może być konfigurowana. Z funkcji dodatkowych mamy także możliwość klonowania jednostek LUN. Niestety DS1817 nie wspiera funkcji replikacji migawek na inny serwer.

Po dość krótkiej prezentacji możliwości w zakresie tworzenia przestrzeni dyskowej pora na przyjrzenie się możliwościom sieci i usług sieciowych. W DS1817 mamy do dyspozycji aż 4 interfejsy Ethernet, w tym dwa o szybkości 10 Gb/s. Po ośmiu zatokach dyskowych to kolejny element wart uwagi i przemyślenia konfiguracji NAS-a. Tym bardziej, że możliwości DSM w tym zakresie są ogromne.

Wykorzystując 4 interfejsy sieciowe możemy odpowiednio zaplanować nie tylko sposób ich konfiguracji i połączenia w warstwie fizycznej ale także logicznej i komunikacyjnej. Jeśli serwer NAS będzie wykorzystywany do podłączenia do hypervisora to najrozsądniej będzie wykorzystać 2 interfejsy 10 GbE do komunikacji jednostek LUN z systemem wirtualizacji. Z kolei pozostałe usługi można rozłożyć na dwa interfejsy gigabitowe.

Pomocnym w tym będzie system sterowania ruchem oraz możliwości kreowania łącza zagregowanych. Jeśli w sieci LAN znajduje się wielu użytkowników korzystających z usług NAS-a to warto zaimplementować połączenie zagregowane z wykorzystaniem protokołu 802.3ad. W takim scenariuszu po prawidłowej konfiguracji ruch sieciowy pomiędzy NAS-em a klientami zostanie rozłożony na dwa interfejsy sieciowe co poprawi nie tylko szybkość ale i wydajność połączeń.

Z kolei wykorzystując Sterowanie ruchem możemy precyzyjne określić jaki rodzaj transferu dla usług będzie kierowany przez jaki port sieciowy serwera NAS.

Jeśli w dalszym ciągu jesteśmy głodni połączeń sieciowych w serwerze DS1817 to Synology pozwala jeszcze na jeden typ połączeń sieciowych. Wykorzystując kompatybilny adapter USB w postaci bezprzewodowej karty sieciowej możemy:

  • przekształcić NAS w punkt dostępowy
  • uruchomić router bezprzewodowy
  • podłączyć NAS-a do sieci LAN z użyciem interfejsu bezprzewodowego.

W ramach dostępu zewnętrznego prócz usługi QuickConnect mamy do dyspozycji jeszcze dwa mechanizmy ułatwiające komunikację. Pierwszy z nich to usługa DDNS wraz z możliwością ustawienia przyjaznej nazwy DNS z wykorzystaniem kilkunastu dostawców w tym również w domenie Synology.me. Drugą funkcją jest mechanizm UPnP, dzięki któremu w prosty sposób można m.in. skonfigurować przekierowania na routerze brzegowym z wykorzystaniem NAS-a

W standardowej konfiguracji DS1817 możemy jeszcze wykorzystać urządzenie jako pełnoprawny serwer DHCP. Oprócz możliwości wprowadzenia zakresu adresów czy czasu dzierżawy mamy także podgląd na klientów DHCP. Ogromnym plusem jest funkcjonalność tworzenia wielu klas adresowych dla poszczególnych podsieci – idealne rozwiązanie np. w przypadku segmentacji sieci z wykorzystaniem VLAN-ów. Dodatkowo NAS może działać jako serwer PXE (Pre-Boot Execution Environment). PXE to środowisko sieciowe umożliwiające urządzeniom klienckim rozruch za pomocą sieci zamiast np. nośnika danych.