راهنمای ذخیره سازی تحت شبکه و انتخاب دستگاه NAS

سیستم‌های ذخیره سازی تحت شبکه که به اختصار NAS (Network-Attached Storage) نامیده می‌شوند، ابزارهایی حیاتی برای مدیریت داتا در عصر دیجیتال هستند. بسیاری از کاربران با روش‌های سنتی پشتیبان‌گیری در ویندوز آشنایی دارند، اما یک دستگاه NAS مدرن فراتر از یک میزبان ساده برای فایل‌های بکاپ عمل می‌کند. امروزه این تجهیزات در ابعاد و ظرفیت‌های بسیار متنوعی تولید می‌شوند؛ از مدل‌های دسکتاپ اقتصادی با دو جایگاه هارد دیسک گرفته تا سرورهای Rackmount پیشرفته با ده‌ها Bay و کارت‌های شبکه پرسرعت.

اگر بخواهیم ساختار داخلی یک سیستم ذخیره سازی تحت شبکه NAS را کالبدشکافی کنیم، باید بدانیم که این دستگاه در واقع یک کامپیوتر تخصصی و بهینه‌سازی شده است. این سیستم سخت‌افزاری دقیقاً مانند یک لپ‌تاپ، دسکتاپ یا سرور دارای اجزای اصلی زیر است:

• مادربرد (Motherboard)
• پردازنده مرکزی (CPU)
• حافظه موقت (RAM)
• سیستم‌عامل اختصاصی (OS)

اصلی‌ترین وجه تمایز یک سیستم ذخیره سازی شبکه از یک کامپیوتر معمولی، سیستم‌عامل اختصاصی آن و توانایی پشتیبانی از حجم عظیمی از هارد دیسک‌ها نسبت به ابعاد فیزیکی دستگاه است. شما حتی می‌توانید با قطعات مجزا یک سیستم شخصی بسازید، اما در بازار معمولاً این دستگاه‌ها به صورت کیس‌های آماده (Enclosure) عرضه می‌شوند که کاربر با توجه به نیاز خود، هارد دیسک یا درایوهای SSD را روی آن نصب می‌کند.

سیستم‌عامل و نرم‌افزارهای مدیریت در تجهیزات ذخیره سازی تحت شبکه NAS

سیستم‌عامل‌های معروفی مانند TrueNAS (FreeNAS سابق)، HexOS و Synology DiskStation Manager (DSM) به گونه‌ای طراحی شده‌اند که نیازی به اتصال مستقیم کیبورد، ماوس یا مانیتور ندارند. در عوض، کاربران از طریق یک وب‌پورتال یا اپلیکیشن اختصاصی در شبکه به مدیریت سیستم می‌پردازند. از طریق این پنل نرم‌افزاری می‌توان پیکربندی آرایه‌های ذخیره سازی، مانیتورینگ سلامت درایورها و اجرای سرویس‌های هاستینگ را انجام داد.

از آنجا که تمرکز اصلی این دستگاه‌ها بر روی پردازش‌های سنگین نیست و وظیفه اصلی آن‌ها مدیریت فایل است، معمولاً از CPUهای کم‌مصرف و میزان RAM محدودتری نسبت به سرورهای محاسباتی استفاده می‌کنند. با این حال، قابلیت‌های ارتباطی و پایداری سخت‌افزاری آن‌ها در بالاترین سطح قرار دارد.

ظرفیت سخت‌افزاری و قابلیت‌های Redundancy

بخش عمده‌ای از بدنه یک دستگاه ذخیره سازی تحت شبکه NAS را جایگاه‌های هارد (Drive Bays) تشکیل می‌دهند. این دستگاه‌ها معمولاً بین ۴ تا ۱۲ جایگاه برای نصب هاردهای ۳.۵ اینچی یا ۲.۵ اینچی SSD دارند. در مدل‌های سازمانی و Rackmount این تعداد بسیار بالاتر است. برخی برندها حتی امکان اتصال زنجیره‌ای (Daisy-Chain) چندین پلتفرم را برای دسترسی به فضاهای عظیم‌تر فراهم می‌کنند که البته این کاربری بیشتر در بخش Enterprise رایج است.

یکی از بزرگ‌ترین مزایای این سیستم‌ها، پشتیبانی از فناوری Redundancy (هم‌پوشانی و حفاظت از داتا) است. این قابلیت تضمین می‌کند که در صورت خرابی یک یا چند هارد دیسک، اطلاعات شما به هیچ وجه از دست نرود. این کار از طریق روش‌های ساده‌ای مانند Mirroring (تکثیر اطلاعات روی دو هارد) یا روش‌های پیشرفته‌تری نظیر محاسبه Parity انجام می‌شود. البته باید توجه داشته باشید که فعال‌سازی قابلیت‌های حفاظتی RAID، بخشی از فضای خالص درایوهای شما را اشغال خواهد کرد.

پورت‌های شبکه نیز رکن اساسی این تجهیزات هستند. مدل‌های پایه معمولاً دارای پورت 1GbE هستند، اما برای سرعت‌های بالاتر و ایجاد پایداری بیشتر، پورت‌های متعدد و سرعت‌های بالاتر نیز در دسترس قرار دارند تا فرآیند ذخیره سازی بدون تاخیر انجام شود.

کاربرد سیستم‌های ذخیره سازی تحت شبکه NAS در محیط‌های خانگی

در یک خانه مدرن، حجم فایل‌های مالتی‌مدیا، عکس‌ها و اسناد خانوادگی به سرعت افزایش می‌یابد. استفاده از NAS به شما کمک می‌کند تا فضای لپ‌تاپ و دسکتاپ خود را خالی نگه دارید و فایل‌های سنگین را به شبکه منتقل کنید. این امر به ویژه برای عکاسان فریلنسر و ادیتورهای ویدیو که با حجم عظیمی از پروژه‌های مشتریان سروکار دارند، یک ضرورت است.

مزیت دیگر، سرعت بالا و صرفه اقتصادی شدید آن نسبت به سرویس‌های ابری (Cloud) است. به عنوان مثال، اشتراک ۲۰ ترابایتی گوگل‌وان (Google One) سالانه نزدیک به ۱۲۰۰ دلار هزینه دارد. در حالی که خرید یک دستگاه NAS با ظرفیت ۲۰ ترابایت (با احتساب فضای Redundancy) ممکن است کمتر از ۲۰۰۰ دلار هزینه داشته باشد. این یعنی دستگاه در کمتر از دو سال هزینه‌های خود را جبران کرده و تا سال‌ها بدون هزینه اشتراک به کار خود ادامه می‌دهد.

علاوه بر این، بسیاری از این دستگاه‌ها می‌توانند به عنوان پلتفرم رسانه‌ای Plex یا سرورهای کوچک وب و ایمیل خانگی عمل کنند. البته هنگام نصب باید به موقعیت مکانی آن توجه کنید؛ چرا که چرخش دیسک‌های مکانیکی هاردها مقداری نویز صوتی تولید می‌کند. بنابراین بهتر است دستگاه را در محیطی نزدیک به پریز برق و سوییچ شبکه و دور از اتاق خواب قرار دهید.

کاربرد راهکارهای ذخیره سازی تحت شبکه در کسب‌وکارهای کوچک

یک کسب‌وکار کوچک نیازمند اشتراک‌گذاری سریع و امن اطلاعات بین کارمندان است. در این محیط‌ها، تعداد کاربران همزمان بیشتر است؛ بنابراین نیاز به سرعت شبکه بالاتر و ظرفیت ذخیره سازی بزرگ‌تری احساس می‌شود. از دست رفتن داتا در شرکت‌ها عواقب مالی سنگینی دارد، بنابراین استفاده از آرایه‌های امن‌تر RAID که توانایی تحمل خرابی همزمان دو هارد را دارند، کاملاً منطقی است.

برای امنیت بیشتر، شرکت‌ها نباید به یک دستگاه واحد متکی باشند. استراتژی ایده آل، استفاده از دو دستگاه NAS در موقعیت‌های جغرافیایی مجزا یا پشتیبان‌گیری منظم از اطلاعات دستگاه روی کلاود (Cloud Storage) است. دسترسی از راه دور (Remote Access) برای کارمندانی که در سفر هستند یا به صورت دورکاری فعالیت می‌کنند نیز از ویژگی‌های حیاتی نرم‌افزاری این سیستم‌ها در شرکت‌ها است.

شاید یک شرکت نیازی به مدیا سرور خانگی نداشته باشد، اما قابلیت‌های نظارتی نظیر ذخیره سازی ویدیوهای دوربین‌های مداربسته (Surveillance Footage) بسیار کاربردی است. سیستم‌های پیشرفته‌ای مانند Surveillance Station کمپانی Synology به شما اجازه می‌دهند تا صدها دوربین امنیتی را به صورت متمرکز از طریق شبکه مدیریت و آرشیو کنید.

سیستم‌های ذخیره سازی سازمانی (Enterprise Storage)

زمانی که مقیاس یک سازمان فراتر از شرکت‌های کوچک می‌رود، یک دستگاه NAS معمولی پاسخگوی نیازها نخواهد بود. در این سطح، سازمان‌ها به سراغ ته‌نشین‌های نرم‌افزاری یا همان Software-Defined Storage (به اختصار SDS) می‌روند. سیستم‌های SDS ساختاری شبیه به ورک‌استیشن‌های فوق‌حرفه‌ای یا کلاسترهای پردازشی (HPC) دارند.

این ساختارهای پیشرفته سازمانی دارای ویژگی‌های زیر هستند:

• سرعت انتقال داتا بسیار بالا و تاخیر نزدیک به صفر
• رمزنگاری‌های پیشرفته سخت‌افزاری (Encryption)
• سیستم‌های مانیتورینگ هوشمند پایداری داتا
• انتقال از ساختار فولدری ساده به پروتکل‌های پیچیده File، Block و Object-based

راه‌اندازی این تجهیزات نیازمند مشاوره فنی تخصصی و کادر مجرب IT است تا زیرساخت‌های شبکه سازمان به درستی کانفیگ شوند.

بررسی انواع درایوها در دستگاه‌های ذخیره سازی تحت شبکه NAS

هنگام تجهیز سیستم خود، دو انتخاب اصلی برای رسانه ذخیره سازی پیش رو دارید:

۱. هارد دیسک‌های مکانیکی (HDDs): این درایوها بالاترین ظرفیت را با کمترین قیمت ممکن ارائه می‌دهند. اما سرعت آن‌ها به ویژه در دسترسی‌های همزمان چند کاربر (Random Access) محدود است. به دلیل داشتن قطعات متحرک، نویز صوتی و استهلاک بیشتری دارند. با این حال، اگر به دنبال حجم‌های بالا (تا ۲۰ ترابایت به ازای هر درایو) با بودجه محدود هستید، بهترین انتخاب هستند.

۲. درایوهای حالت جامد (SSDs): این درایوها بسیار سریع‌تر، بی‌صدا و قابل اعتمادتر هستند. SSDهای مورد استفاده در این بخش معمولاً مبتنی بر اینترفیس SATA هستند. هرچند سرعت آن‌ها به پای درایوهای NVMe M.2 موجود در دسکتاپ‌ها نمی‌رسد، اما از آنجا که گلوگاه اصلی معمولاً پهنای باند شبکه است، همین سرعت نیز کاملاً پاسخگوی نیازها خواهد بود. ظرفیت این درایوها معمولاً بین ۱ تا ۸ ترابایت است.

در بسیاری از مدل‌های جدید، از درایوهای فوق سریع NVMe به عنوان حافظه کش (Cache) استفاده می‌شود. این قابلیت به طرز چشمگیری سرعت خواندن و نوشتن فایل‌های پرکاربرد را افزایش داده و کندی هاردهای مکانیکی را در دسترسی‌های همزمان جبران می‌کند.

راهنمای پیکربندی آرایه‌های RAID

برای سیستم‌های کوچک با ۲ جایگاه هارد، تنها یک روش حفاظت وجود دارد که به آن Mirroring یا RAID 1 می‌گویند. در این حالت، تمام اطلاعات عیناً روی هارد دوم کپی می‌شود. اگر یکی از هاردها بسوزد، داتای شما روی هارد دیگر امن است، اما فضای در دسترس شما دقیقاً نصف مجموع ظرفیت هاردها خواهد بود.

در دستگاه‌های با ۳ جایگاه و بیشتر، روش‌های مبتنی بر Parity کارآمدتر هستند:

• RAID 5 (تک هاردی): ظرفیت یک هارد را به بخش Parity اختصاص می‌دهد و برای سیستم‌های کوچک تا متوسط فوق‌العاده است.
• RAID 6 (دو هاردی): با افزایش تعداد هاردها، ریسک خرابی همزمان بالا می‌رود. در سیستم‌های بالای ۴ جایگاه، استفاده از RAID 6 پیشنهاد می‌شود که می‌تواند خرابی همزمان دو هارد دیسک را بدون از دست رفتن اطلاعات تحمل کند.

فرمول محاسبه تعداد هارد مورد نیاز بر اساس ظرفیت مدنظر به شرح زیر است:

$$\text{Total Drives} = \left( \frac{\text{Desired Usable Capacity}}{\text{Capacity Per Drive}} \right) + \text{Redundant Drives}$$

همواره در محاسبات خود فضای ناشی از فرمت شدن هارد و سیستم‌عامل را در نظر بگیرید و عدد نهایی را کمی رو به بالا گرد کنید.

بهینه‌سازی زیرساخت و پهنای باند شبکه

داشتن ظرفیت بالای ذخیره سازی بدون داشتن یک شبکه پرسرعت بی‌فایده است. سرعت شبکه معمولاً بر حسب بیت بر ثانیه (Gbps/Mbps) سنجیده می‌شود، در حالی که حجم فایل‌ها بر حسب بایت (GB/MB) است. نسبت این دو ۱ به ۸ است (هر ۸ بیت معادل ۱ بایت). بنابراین، اگر به سرعت انتقال پایدار ۲۵۰ مگابایت بر ثانیه (250MB/s) نیاز دارید، پهنای باند شبکه شما باید حداقل ۲۰۰۰ مگابیت بر ثانیه (2000Mbps یا 2Gbps) باشد.

استانداردهای رایج شبکه اترنت شامل موارد زیر است:

• ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه (قدیمی و منسوخ شده)
• ۱ گیگابیت بر ثانیه یا 1Gbps (معادل ۱۰۰۰ مگابیت)
• ۱۰ گیگابیت بر ثانیه یا 10Gbps

برای جلوگیری از ایجاد گلوگاه (Bottleneck) در شبکه، جدول زیر حداقل سرعت شبکه پیشنهادی را بر اساس نوع و تعداد درایوها نشان می‌دهد:

برای دستیابی به سرعت‌های بالای ۲۰ گیگابیت، معمولاً از چندین پورت شبکه به صورت Link Aggregation یا پورت‌های تخصصی SFP+ استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که برای بهره‌مندی از این سرعت‌ها، تمام تجهیزات شبکه شما شامل روتر، سوئیچ‌ها، کابل‌ها (کاتالوگ‌های Cat6 یا Cat7) و کارت شبکه کامپیوتر مقصد باید از این فناوری پشتیبانی کنند؛ در غیر این صورت، ضعیف‌ترین بخش شبکه، سرعت کل سیستم را کاهش خواهد داد.

مدل‌های دسکتاپ به دلیل سهولت در جابجایی محبوب‌ترین نوع دستگاه‌های NAS هستند، اما مدل‌های Rackmount پلتفرم مناسب‌تری برای دیتاسنترها و اتاق‌های سرور به شمار می‌روند؛ چرا که صدای فن‌های پرسرعت آن‌ها در محیط کاری مجزا قفل شده و گرمای تولیدی نیز توسط سیستم‌های تهویه مطبوع کنترل می‌شود. انتخاب نهایی بستگی به نیاز، ابعاد فضا و بودجه سازمان شما دارد.