Almacenamiento conectado en red

Almacenamiento conectado en red (NAS) es un servidor de almacenamiento de datos informáticos a nivel de archivo (a diferencia del almacenamiento a nivel de bloque) conectado a una red informática que proporciona acceso a datos a un grupo heterogéneo de clientes. NAS está especializado para servir archivos ya sea por su hardware, software o configuración. A menudo se fabrica como un dispositivo informático: una computadora especializada especialmente diseñada. Los sistemas NAS son dispositivos en red que contienen una o más unidades de almacenamiento, a menudo dispuestas en contenedores de almacenamiento redundantes lógicos o RAID. El almacenamiento conectado a la red elimina la responsabilidad de servir archivos desde otros servidores en la red. Por lo general, brindan acceso a archivos mediante protocolos de uso compartido de archivos de red, como NFS, SMB o AFP. Desde mediados de la década de 1990, los dispositivos NAS comenzaron a ganar popularidad como un método conveniente para compartir archivos entre varias computadoras.

Las unidades de disco duro con "NAS" en sus nombres son funcionalmente similares a otras unidades, pero pueden tener diferente firmware, tolerancia a la vibración o disipación de energía para que sean más adecuadas para usar en arreglos RAID, que a menudo se usan en implementaciones NAS.Por ejemplo, algunas versiones de unidades NAS admiten una extensión de comando para permitir que se deshabilite la recuperación de errores extendida. En una aplicación que no es RAID, puede ser importante que una unidad de disco haga todo lo posible para leer con éxito un bloque de almacenamiento problemático, incluso si toma varios segundos. En una matriz RAID configurada adecuadamente, un solo bloque defectuoso en una sola unidad se puede recuperar por completo a través de la redundancia codificada en el conjunto RAID. Si una unidad pasa varios segundos ejecutando reintentos extensos, puede hacer que el controlador RAID marque la unidad como "inactiva", mientras que si simplemente respondiera de inmediato que el bloque de datos tenía un error de suma de verificación, el controlador RAID usaría los datos redundantes en el otro unidades para corregir el error y continuar sin ningún problema. Tal "NAS"

Descripción

Una unidad NAS es una computadora conectada a una red que brinda solo servicios de almacenamiento de datos basados ​​en archivos a otros dispositivos en la red. Aunque técnicamente es posible ejecutar otro software en una unidad NAS, por lo general no está diseñado para ser un servidor de uso general. Por ejemplo, las unidades NAS no suelen tener teclado ni pantalla, y se controlan y configuran a través de la red, a menudo mediante un navegador.

No se necesita un sistema operativo completo en un dispositivo NAS, por lo que a menudo se utiliza un sistema operativo simplificado. Por ejemplo, TrueNAS o XigmaNAS, ambas soluciones NAS de código abierto diseñadas para hardware de PC básico, se implementan como una versión simplificada de FreeBSD.

Los sistemas NAS contienen una o más unidades de disco duro, a menudo organizadas en contenedores de almacenamiento redundantes lógicos o RAID.

NAS usa protocolos basados ​​en archivos como NFS (popular en sistemas UNIX), SMB (Server Message Block) (usado con sistemas Microsoft Windows), AFP (usado con computadoras Apple Macintosh) o NCP (usado con OES y Novell NetWare). Las unidades NAS rara vez limitan a los clientes a un solo protocolo.

Comparando con DAS

La diferencia clave entre el almacenamiento adjunto directo (DAS) y NAS es que DAS es simplemente una extensión de un servidor existente y no necesariamente está conectado a la red. Como sugiere el nombre, el DAS generalmente se conecta a través de un cable habilitado para USB o Thunderbolt. NAS está diseñado como una solución sencilla y autónoma para compartir archivos a través de la red.

Tanto DAS como NAS pueden aumentar potencialmente la disponibilidad de los datos mediante RAID o agrupación en clústeres.

Cuando ambos se sirven a través de la red, NAS podría tener un mejor rendimiento que DAS, porque el dispositivo NAS se puede ajustar con precisión para el servicio de archivos, lo que es menos probable que suceda en un servidor responsable de otro procesamiento. Tanto el NAS como el DAS pueden tener varias cantidades de memoria caché, lo que afecta en gran medida al rendimiento. Al comparar el uso de NAS con el uso de DAS local (sin red), el rendimiento de NAS depende principalmente de la velocidad y la congestión de la red. Con la introducción de nuevos estándares WiFi (como WiFi6), las velocidades de red aumentan drásticamente para permitir un mejor rendimiento al usar un NAS.

Generalmente, NAS no es tan personalizable en términos de hardware (CPU, memoria, componentes de almacenamiento) o software de bajo nivel (extensiones, complementos, protocolos adicionales), pero la mayoría de las soluciones NAS incluirán la opción de instalar una amplia gama de aplicaciones de software para permitir una mejor configuración del sistema o para incluir otras capacidades fuera del almacenamiento (como videovigilancia, virtualización, medios, etc.). Por lo general, DAS se enfoca únicamente en el almacenamiento de datos, pero las capacidades pueden estar disponibles según las opciones específicas del proveedor.

Comparando con SAN

NAS proporciona almacenamiento y un sistema de archivos. Esto a menudo contrasta con SAN (red de área de almacenamiento), que proporciona solo almacenamiento basado en bloques y deja las preocupaciones del sistema de archivos en el lado del "cliente". Los protocolos SAN incluyen Fibre Channel, iSCSI, ATA sobre Ethernet (AoE) e HyperSCSI.

Una forma de conceptualizar vagamente la diferencia entre un NAS y un SAN es que el NAS aparece en el sistema operativo del cliente (sistema operativo) como un servidor de archivos (el cliente puede asignar unidades de red a recursos compartidos en ese servidor), mientras que un disco disponible a través de un SAN todavía aparece en el sistema operativo del cliente como un disco, visible en las utilidades de administración de discos y volúmenes (junto con los discos locales del cliente), y disponible para formatearse con un sistema de archivos y montarse.

A pesar de sus diferencias, SAN y NAS no se excluyen mutuamente y pueden combinarse como un híbrido SAN-NAS, ofreciendo protocolos de nivel de archivo (NAS) y protocolos de nivel de bloque (SAN) desde el mismo sistema. Un ejemplo de esto es Openfiler, un producto de software gratuito que se ejecuta en sistemas basados ​​en Linux. Un sistema de archivos de disco compartido también se puede ejecutar sobre una SAN para proporcionar servicios de sistema de archivos.

Historia

A principios de la década de 1980, la "Conexión de Newcastle" de Brian Randell y sus colegas de la Universidad de Newcastle demostraron y desarrollaron el acceso remoto a archivos en un conjunto de máquinas UNIX. El sistema operativo de servidor NetWare de Novell y el protocolo NCP se lanzaron en 1983. Después de Newcastle Connection, el lanzamiento de NFS de Sun Microsystems en 1984 permitió a los servidores de red compartir su espacio de almacenamiento con clientes en red. 3Com y Microsoft desarrollarían el software y el protocolo LAN Manager para promover este nuevo mercado. El software 3Server y 3+Share de 3Com fue el primer servidor especialmente diseñado (que incluye hardware, software y discos múltiples patentados) para servidores de sistemas abiertos.

Inspiradas por el éxito de los servidores de archivos de Novell, IBM y Sun, varias empresas desarrollaron servidores de archivos dedicados. Mientras que 3Com fue una de las primeras empresas en construir un NAS dedicado para sistemas operativos de escritorio, Auspex Systems fue uno de los primeros en desarrollar un servidor NFS dedicado para usar en el mercado UNIX. Un grupo de ingenieros de Auspex se separó a principios de la década de 1990 para crear NetApp FAS integrado, que admitía los protocolos Windows SMB y UNIX NFS y tenía una escalabilidad superior y facilidad de implementación. Esto inició el mercado de dispositivos NAS patentados, ahora liderado por NetApp y EMC Celerra.

A principios de la década de 2000, surgió una serie de nuevas empresas que ofrecían soluciones alternativas a las soluciones de un solo archivo en forma de NAS en clúster: Spinnaker Networks (adquirida por NetApp en febrero de 2004), Exanet (adquirida por Dell en febrero de 2010), Gluster (adquirida por RedHat en 2011), ONStor (adquirida por LSI en 2009), IBRIX (adquirida por HP), Isilon (adquirida por EMC en noviembre de 2010), PolyServe (adquirida por HP en 2007) y Panasas, por nombrar algunas.

En 2009, los proveedores de NAS (en particular, las redes CTERA y Netgear) comenzaron a introducir soluciones de copia de seguridad en línea integradas en sus dispositivos NAS para la recuperación de desastres en línea.

Para 2021, se ofrecen tres tipos principales de soluciones NAS (todas con modelos de nube híbrida donde los datos se pueden almacenar tanto en las instalaciones del NAS como fuera del sitio en un NAS separado o a través de un proveedor de servicios de nube pública). El primer tipo de NAS se centra en las necesidades del consumidor con opciones de menor costo que normalmente admiten de 1 a 5 discos duros conectables en caliente. El segundo se enfoca en las pequeñas y medianas empresas: estas soluciones NAS varían de 2 a 24 discos duros y generalmente se ofrecen en factores de forma de torre o montaje en rack. Los precios pueden variar mucho según el procesador, los componentes y las características generales admitidas. El último tipo está orientado a empresas o grandes empresas y se ofrece con capacidades de software más avanzadas. Las soluciones NAS generalmente se venden sin discos duros instalados para permitir que el comprador (o los departamentos de TI) seleccionen el costo del disco duro,

Implementación

La forma en que los fabricantes fabrican los dispositivos NAS se puede clasificar en tres tipos:

1. NAS basado en computadora: usando una computadora (nivel de servidor o una computadora personal) con procesadores típicamente de Intel o AMD, instala el servidor de software FTP/SMB/AFP... El consumo de energía de este tipo de NAS es el mayor, pero sus funciones son las más potentes. Algunos grandes fabricantes de NAS, como Synology, los sistemas QNAP y Asus, fabrican este tipo de dispositivos. La velocidad máxima de rendimiento de FTP varía según la CPU de la computadora y la cantidad de RAM.
2. NAS basado en sistema integrado: utiliza una arquitectura de procesador basada en ARM o MIPS y un sistema operativo en tiempo real (RTOS) o un sistema operativo integrado para ejecutar un servidor NAS. El consumo de energía de este tipo de NAS es aceptable y las funciones del NAS pueden adaptarse a la mayoría de los requisitos de los usuarios finales. Marvell, Oxford y Storlink fabrican conjuntos de chips para este tipo de NAS. El rendimiento máximo de FTP varía de 20 MB/s a 120 MB/s.
3. NAS basado en ASIC: aprovisionamiento de NAS mediante el uso de un único chip ASIC, utilizando hardware para implementar TCP/IP y un sistema de archivos. No hay sistema operativo en el chip, ya que todas las operaciones relacionadas con el rendimiento se realizan mediante circuitos de aceleración de hardware. El consumo de energía de este tipo de NAS es bajo, ya que las funciones se limitan a admitir solo SMB y FTP. LayerWalker es el único fabricante de conjuntos de chips para este tipo de NAS. El rendimiento máximo de FTP es de 40 MB/s.

Usos

NAS es útil para algo más que el almacenamiento centralizado general proporcionado a las computadoras cliente en entornos con grandes cantidades de datos. NAS puede habilitar sistemas más simples y de menor costo, como sistemas de servidores web y de correo electrónico con equilibrio de carga y tolerantes a fallas, al proporcionar servicios de almacenamiento. El mercado emergente potencial para NAS es el mercado de consumo donde hay una gran cantidad de datos multimedia. Dichos electrodomésticos del mercado de consumo ahora están comúnmente disponibles. A diferencia de sus contrapartes montadas en bastidor, generalmente se empaquetan en factores de forma más pequeños. El precio de los dispositivos NAS ha caído considerablemente en los últimos años, ofreciendo almacenamiento flexible basado en red al mercado de consumo doméstico por poco más que el costo de un disco duro externo normal USB o FireWire. Muchos de estos dispositivos de consumo doméstico se basan en ARM,

Ejemplos

Implementaciones de servidor de código abierto

Hay disponibles distribuciones de código abierto orientadas a NAS de Linux y FreeBSD. Estos están diseñados para ser fáciles de configurar en hardware de PC básico y, por lo general, se configuran mediante un navegador web.

Pueden ejecutarse desde una máquina virtual, Live CD, una unidad flash USB de arranque (Live USB) o desde uno de los discos duros montados. Ejecutan Samba (un daemon SMB), daemon NFS y daemons FTP que están disponibles gratuitamente para esos sistemas operativos.

Este tipo de sistemas incluyen algunos distributivos NAS conocidos, como TrueNAS (FreeNAS) y OpenMediaVault.

Discos seguros conectados a la red

Los discos seguros conectados a la red (NASD) son un proyecto de investigación de 1997–2001 de la Universidad Carnegie Mellon, con el objetivo de proporcionar un ancho de banda de almacenamiento escalable rentable. NASD reduce la sobrecarga en el servidor de archivos (administrador de archivos) al permitir que los dispositivos de almacenamiento transfieran datos directamente a los clientes. La mayor parte del trabajo del administrador de archivos se descarga en el disco de almacenamiento sin integrar la política del sistema de archivos en el disco. La mayoría de las operaciones de los clientes, como lectura/escritura, van directamente a los discos; las operaciones menos frecuentes como la autenticación van al administrador de archivos. Los discos transfieren objetos de longitud variable en lugar de bloques de tamaño fijo a los clientes. El administrador de archivos proporciona una capacidad de almacenamiento en caché por tiempo limitado para que los clientes accedan a los objetos de almacenamiento. Un archivo de acceso del cliente a los discos tiene la siguiente secuencia:

1. El cliente se autentica con el administrador de archivos y solicita el acceso al archivo.
2. Si al cliente se le puede otorgar acceso al archivo solicitado, el cliente recibe la ubicación de red de los discos NASD y su capacidad.
3. Si el cliente accede al disco por primera vez, recibe una clave de tiempo limitado para establecer una comunicación segura con el disco.
4. El administrador de archivos informa al disco correspondiente mediante un canal independiente.
5. De ahora en adelante, el cliente accede directamente a los discos NASD otorgando la capacidad que recibió y las transferencias de datos adicionales pasan por la red, sin pasar por el administrador de archivos.

Lista de protocolos de red utilizados para servir NAS

• Sistema de archivos Andrew (AFS)
• Protocolo de archivo de Apple (AFP)
• Bloque de mensajes del servidor (SMB)
• Protocolo de transferencia de archivos (FTP)
• Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP)
• Sistema de archivos de red (NFS)
• sincronizar
• Protocolo de transferencia de archivos SSH (SFTP)
• Plug and Play universal (UPnP)

NAS en clúster

Un NAS en clúster es un NAS que utiliza un sistema de archivos distribuido que se ejecuta simultáneamente en varios servidores. La diferencia clave entre un NAS agrupado y tradicional es la capacidad de distribuir (por ejemplo, franjas) datos y metadatos a través de los nodos del clúster o dispositivos de almacenamiento. El NAS en clúster, como uno tradicional, aún brinda acceso unificado a los archivos desde cualquiera de los nodos del clúster, sin relación con la ubicación real de los datos.