Domača podatkovna shramba

Kako si izdelamo svojo omrežno podatkovno shrambo? Katere so prednosti domačega NASa?

Če se izdelave omrežnega diska NAS lotimo doma, lahko prihranimo. Domači izdelek bomo tudi lažje vzdrževali, saj bomo potrebno strojno in programsko opremo sestavili sami. Odprtokodne rešitve obenem ponujajo več možnosti za kasnejše nadgradnje.

Doma narejeni NAS iz starega PC za igre. Paziti moramo predvsem na dober pretok zraka, še posebej, če so diski tako skupaj!

Strojna osnova

Štiri ali pet let star namizni PC, ki ga še ni načel zob časa, je za »srce« oziroma glavni računalnik NAS naravnost idealen. Pomembno je, da je v ohišju veliko prostora za pogone, dovolj zmogljivo hlajenje, ki preprečuje pretirano segrevanje pogonov in drugih komponent, dober napajalnik in krmilnik pogonov z vodiloma SATA (zaporedni vmesnik ATA, angl. Serial ATA) in/ali SAS (zaporedno priklopljen vmesnik SCSI, angl. Serial attached SCSI) s čim več priključki in dovolj delovnega pomnilnika.

RAID lahko zgradimo tudi na podlagi računalnika z enostavnim krmilnikom pogonov (na primer na majhnih in poceni osnovnih ploščah, mikro ATX) in zmogljive programske opreme. Rešitve so na voljo tako za Microsoftov Windows kot za številne druge operacijske sisteme, med katerimi so najbolj priljubljene izpeljanke Linuxa in FreeBSD. Za slednja so na voljo tudi brezplačne celovite rešitve, ki zajemajo operacijski sistem ter drugo sistemsko in aplikacijsko programsko opremo za podporo delovanju NAS.

Namesto »programskega« RAID lahko uporabimo tudi kak dražji vgradni krmilnik pogonov SATA in/ali SAS za manjše strežnike. Čeprav ni poceni, zmanjšuje potrebe po velikem pomnilniku glavnega računalnika NAS. Obenem polje RAID vzpostavimo že na ravni BIOSa. Operacijski sistem RAID »vidi« kot enega ali več logičnih pogonov, zato ne potrebuje posebnega pogona ali particije. Kljub temu krmilniki pogonov z vgrajeno podporo RAID pogosto podpirajo le dokaj omejen nabor povsem enakih pogonov (diskov ali SSD). Zato bomo ob morebitni okvari enega izmed njih čez nekaj let težko nadomestili z novim, če jih ne bomo že na začetku kupili na zalogo.

Velika podatkovna shramba (NAS) na podstrešju

Število pogonov in tip RAID

Razmisliti moramo tudi o tem, koliko pogonov bomo dali v RAID. Če bomo kupili le dva pogona/diska, lahko izbiramo med RAID0 ali RAID1. Medtem ko RAID0 ne zagotavlja večje, temveč prej manjšo varnost podatkov, saj jih razporedi enakomerno na oba diska le zaradi hitrejšega dostopa, RAID1 (zrcaljenje) podvaja podatke. To pomeni, da se vsak podatek hkrati zapiše na oba diska. Zato se ob odpovedi enega izmed diskov podatki ohranijo na drugem disku, v prvem primeru pa izgubimo vse podatke. Prednost RAID1 je tudi hitrejši bralni dostop do podatkov, kot če bi uporabljali en sam disk.

Trije diski že omogočajo tudi RAID5, ki »preživi« odpoved enega izmed diskov. Pri tem izgubimo zgolj 1/3 skupne zmogljivosti. Toda zapisovanje podatkov je počasnejše kot pri RAID1. Za RAID10 ali RAID6 potrebujemo vsaj štiri diske.

Pogon za operacijski sistem

Pri izvedbi RAID na ravni operacijskega sistema potrebujemo zagonski logični pogon, ki ni del RAID, nanj pa namestimo operacijski sistem in drugo sistemsko in aplikacijsko programsko opremo za podporo delovanju NAS. Pri nekaterih operacijskih sistemih moramo RAID sestaviti iz namenskih pogonov, zato potrebujemo fizično ločen pogon za operacijski sistem. Pri drugih je dovolj že ločena particija na enem izmed pogonov, ki so sicer del RAIDa. Vendar moramo enak prostor odškrniti na vseh pogonih, saj morajo imeti enako zmogljivost.

Manj zahtevne operacijske sisteme z vso potrebno programsko opremo lahko pogosto namestimo že na podatkovni ključek, ki ga vtaknemo v ena izmed prostih vrat USB. S tem na krmilniku pogonov SATA in/ali SAS prihranimo priključek. To je še posebej pomembno, če ne želimo na osnovno ploščo glavnega računalnika NAS vgrajevati dodatnih krmilnikov pogonov.

Statistika uporabe v FreeNAS

Windows, Linux in drugi

Microsoftov Windows omogoča dokaj enostavno vzpostavljanje NAS prek vgrajenih sistemskih orodij, vendar moramo licence zanj kupiti. Za zahtevnejše podvige z več kot le dvema diskoma bo nujno uporabiti vsaj Windows Server 2012 R2 Essentials (v prosti prodaji stane okoli 400 evrov), v katerem lahko programski RAID5 vzpostavimo kar v vgrajeni skrbniški aplikaciji Disk Management. Izbira vzpostavljanja RAID5 se prikaže, če imamo na voljo tri enako velike nerazdeljene in neformatirane fizične ali navidezne dinamične pogone. Slednje lahko programsko povežemo v RAID5 tako, da izberemo možnost »Create RAID5 volume«, nato moramo novi logični pogon še formatirati.

Windows 7 podpore za RAID 5 nima, v Windows 8 pa se moramo zanesti na sistemsko aplikacijo Storage Spaces Manager, v kateri sicer ne bomo našli izbire za ustvarjanje RAID5, temveč podobno možnost, imenovano »Parity« (slov. pariteta). Poleg te je za skupino treh ali več diskov na voljo še navadno zrcaljenje (angl. »two-way mirror«) in zrcaljenje na tri diske (angl. »three-way mirror«). Vendar gre pri slednjem le za kopiranje podatkov na tri diske hkrati, namesto samo na dva, kar je precej neekonomično. Z RAID5 izgubimo samo 1/3 diskovnega prostora, pri »trojnem zrcaljenju« pa kar 2/3.

Tvorbo omrežnih pogonov in »programski« RAID podpirajo tudi številne različice Linuxa, FreeBSD in drugih operacijskih sistemov. Toda vzpostavitev RAID pogosto ni najenostavnejša. Pogosto je treba določene storitve, kot so omrežni pogoni za Windows ali Mac OS X, namestiti posebej in nemalo stvari postoriti prek skrbniške konzole, saj ni grafičnega vmesnika.

Celoviti programski paketi

Vzpostavitev programskega polja RAID v operacijskem sistemu Linux je za manj izkušene uporabnike lahko zamudna in neprijetna, saj vnos napačnih parametrov lahko pomeni, da bomo morali postopek večkrat ponoviti. Slednje velja še toliko bolj, če želimo doseči optimalno delovanje.

Večini začetniških težav se izognemo, če iz spleta »potegnemo« katerega izmed zastonjskih celovitih programskih paketov: OpenMediaVault (OMV), FreeNas, NAS4Free itn. Prvi temelji na Linuxu, druga dva pa sta zasnovana na FreeBSD.

RAID 5 v Windows: Kljub odpovedi pogona podatki niso izgubljeni.

OpenMediaVault

Ko s spletne strani www.openmediavault.org prenesemo zadnjo različico datoteke ISO s sliko pogona CD (250 MB), jo moramo prenesti na zagonski pogon. Zagonski ključek USB lahko ustvarimo s programom UNetbootin za Windows ali Linux. Zadnjo različico dobimo na spletni strani unetbootin.sourceforge.net. OMV po namestitvi zasede okoli 750 MB. Nato moramo ključek USB le še vtakniti v NAS, še prej pa (začasno) priklopiti omrežni kabel, monitor in tipkovnico ter v BIOS (osnovni vhodni-izhodni sistem, angl. basic input-output system) nastaviti zagon s podatkovnega ključka, oziroma iz enote CD ali DVD.

Ob prvi prijavi z uporabniškim imenom »admin« in geslom »openmediavault« nastavimo naslov IP, nato delamo le še prek spletnega vmesnika. Najprej nastavimo geslo za spletnega skrbnika (Web Administrator Password). Nato prenesemo zadnje posodobitve in znova zaženemo NAS. Sledi izgradnja podatkovne shrambe. Na voljo so različne vrste RAIDa, a le tiste, ki jih lahko uporabimo z razpoložljivim številom fizičnih diskov. Poleg RAID 0, 1, 5 in 10 je na voljo tudi RAID 6, ki omogoča večjo redundanco od RAID 5, a to »plačamo« s počasnejšim zapisovanjem podatkov.

Ko je RAID vzpostavljen, namestimo še enega od datotečnih sistemov (Ex4, XFS, JFS). Ker so vsi berljivi tudi s »klasičnimi« Linuxi, ni bojazni, da vsebine ne bi mogli prebrati, če bi računalnik v NAS odpovedal. Sledi priprava omrežnih pogonov. OMV podpira omrežne pogone za Windows, Linux in druge operacijske sistem, obenem pa še kopico drugih storitev, kot sta FTP in Bittorent. Dostop do NAS navadno omejimo na krajevni omrežni segment in obenem določimo pravice uporabnikov. Omeniti velja še statistična orodja, s katerimi lahko izmerimo obremenitev NAS in povprečne odzivne čase pri dostopu do podatkov.

FreeNAS, NAS4Free in drugi

FreeNAS in NAS4Free sta po funkcionalnostih podobna OMV. Namestimo ju lahko skoraj na katerokoli strojno opremo. Oba sta odprtokodna. FreeNAS je nastal že leta 2005. Zato je vanj vključenih veliko ljubiteljskih razvijalcev, ki vzdržujejo množico različnih funkcionalnosti in jim dodajajo nove, kot so: replikacija, zaščita podatkov, varnostno kodiranje, posnetki stanja in spletni vmesnik. Leta 2011 je na temelju FreeNAS »zrasel« tudi nov brezplačni programski paket NAS4Free, ki »živi« samostojno življenje. Podobno kakor pri drugih celovitih programskih rešitvah so na voljo omrežni pogoni za različne datotečne sisteme za Windows, Linux in druge operacijske sisteme po standardih, kot so: CIFS (Samba), FTP, NFS, TFTP, AFP, RSYNC, Unison in iSCSI (initiator and target). Na voljo je tudi povezava v omrežje Bittorent. NAS4Free podpira RAID 0, 1 in 5 na operacijskem sistemu ZFS in varnostno kodiranje podatkov.

Zanimivo, da avtorji projekta FreeNAS priporočajo 8 GB glavnega pomnilnika, avtorji FreeNAS pa celo 16 GB. To je za kak starejši PC odločno preveč. Zato morda ni slabo razmišljati o novem, nekoliko zmogljivejšem mini PC, ali pa se odločiti za katero od drugih programskih rešitev v spletu, kot so: Ceph, Gluster, Lustre, Openfiler, OpenSMT in Turnkey Linux …

Operacijski sistem kar na ključku?

Raje ne. Podatkovni ključki niso namenjeni taki rabi in se veliko bolj obrabljajo kakor diski ali pogoni SSD. Če imamo priključkov SATA ali SAS dovolj in smo pripravljeni za domači NAS nameniti precej več denarja, lahko operacijski sistem namestimo na manjši SSD. To bo omogočilo bistveno hitrejši zagon NAS.