Network Attached Storage (NAS ) Mimarisi

Varolan verilerimizi makinenin üzerinde takılı olan diskler haricinde merkezi bir yerde saklamak istediğimizde aklımıza iki adet çözüm gelmektedir.

 

1)      NAS (Network Attached Storage)

2)      SAN (Storage Area Network)

 

 

Bu çözümleri sunmakta olan pek çok üretici mevcuttur. (EMC, NetApp, HP, IBM vs.) Bu makalede marka ve modellerden öte temel mimariye değineceğim.

 

İş ve özel amaçlarda kullanılacak veri boyutlarının artmasıyla, disketlerden CD’lere, DVD’lere,Blu-Ray disklere, flash disklere, taşınabilir Harddisklere kadar geldik ve hatta bunların boyutları da gün geçtikçe artmaktadır. Özellikle iş amacıyla kullanılan verinin yeterince büyük herhangi bir ortamda saklanabilmesi ihtiyacının yanı sıra bu verileri diğer kullanıcılara da paylaştırma gereği ortaya çıktı. Network üzerinde merkezi bir lokasyonda sunucu ve/veya istemciden bağımsız bir şekilde saklanan verilerin paylaşıma açılabilmesi için NAS cihazları kullanılmaktadır.

 

NAS cihazı aslında LAN’a bağlı yüksek erişim hızında depolama yapabilen bir dosya sunucusudur. Genel kullanım için oluşturulmuş olan işletim sistemi, NAS cihazlarında sadece dosya paylaşımıyla ilgili işlemleri yapabilmek için sadeleştirilmiş, dosya I/O ‘ları (input/output) gerekli protokoller eklenmiş ve bu iş için optimize edilmiştir. . NAS Server olarak da adlandırılan bu cihazlara her ne kadar sonuna “Server”ibaresi ekleniş olsa da yanılıp veri depolayıp paylaşıma açmaktan daha başka özellikler (DNS Server, DHCP Server) kazandırmak mümkün değildir.

 

 

clip_image002

 
 

 

 

Bir NAS cihazı alttaki bileşenlerden oluşur.

 

  • Bir ya da daha fazla network kartı. (Örn: Gigabit Ethernet, Fast Ethernet, ATM vb.)
  • Network File Systems (NFS) ya da Common Internet File Systems (CIFS)
  • Patentli; Windows, Linux ya da Unix tabanlı işletim sistemi.
  • Fiziksel diskleri bağlayıp yönetmek için endüstri standardı protokoller (SATA,SCSI, Fibre Channel)

 

NAS Dosya Sistemleri : NFS ve CIFS  

 

NAS cihazları çoklu dosya servisi protokollerini desteklemekle birlikte bunların en genel olanları NFS ve CIFS’tir.

 

NFS; Sun tarafından geliştirilmiş olup Unix tabanlı işletim sistemleri tarafından kullanılır. Bilgisayarlar arası haberleşme için Remote Procedure Call (RPC; Microsoft’un çevirisine göre Uzak Yordam Çağrısı) servisini kullanır. Eğer dosya transferi için TCP/IP protocol yığını kullanılacaksa hem sunucuda hem de istemcide TCP/IP’nin kurulu olması gerekmektedir.  

CIFS ise Microsoft ‘un Server Message Block (SMB) protokolünün public yani halka açılmış varyasyonudur. SMB genellikle LAN’lerde kullanılır ve FTP ve HTTP gibi varolan Internet uygulama protokollerinin tamamlayıcısı olarak gösterilebilir.

 

CIFS protokolü ile Client’lar;

 

  • Local’deki ya da Server üzerindeki dosyalara erişip onlara read/write yapabilir.
  • Unicode dosya isimleri kullanılabilir.
  • Network hatalarında bağlantı otomatik olarak restore edilebilir.
  • Diğer clientlarla özel kilitlerle dosya paylaşabilir.�� 

 

CIFS ve NFS dosya sistemi protokollerinden bahsetmişken, IP,TCP, FTP network transfer protokollerinin bu resimdeki yerine birlikte bakalım.

 

 

clip_image004

 

OSI referans modeli farklı katmanlar arasında iletişimi sağlamak için ISO tarafından geliştirilmiş bir modeldir.

 

IP; network katmanındaki bir protokoldür. Paketlerin route edilebilmesi ve adresleme ve kontrol bilgilerini içerir

 

NAS’ta back-end bağlantısı çoğunlukla Fibre Channel (FC) bağlantısı ile; front-end/client bağlantıları ise genellikle TCP/IP protokol stack’i üzerinden yapılır. Herhangi bir client NAS sistemine erişmek istediğinde dosyayı direkt olarak talep eder. NAS sistemi bu talebi block seviyesindeki erişime dönüştürür ve istenen veriyi storage’dan alarak client’a tam bir dosya olarak verir.

 

Genel olarak I/O (input/output) işlemi şu sıralama ile ele alınır.

 

  • I/O istekleri; isteği yapan cihaz tarafından TCP/IP içine paketlenir, network’e yönlendirilir, network üzerinden NAS cihazına ulaştırılır.
  • NAS; protocol isteğini uygun fiziksel storage  isteğine dönüştürür ve işlemi fiziksel storage pool’una karşı gerçekleştirir.
  • Çağırılan data fiziksel storage pool’undan gelir, NAS tarafından işleme alınıp uygun dosya protokolü ile paketlenip yanıt verilir.
  • Bu yanıt TCP/IP içine paketlenir ve network üzerinde client’a iletilir.

 

NAS cihazlarının özelleştirilmiş yapısı sayesinde çoklu protokol yığınları aynı anda desteklenebilmektedir. Bu da farklı client protokolleri ile  (CIFS, NFS) aynı storage’a erişim sağlanmasına izin vermektedir.

 

 

            Bir NAS cihazı temel olarak aşağıdaki bileşenleri içerir.

 

  • Data movers/filers: Network ile file serverlar arasında data taşımasını sağlamak için gereklidir. Memory, network için portları (Ethernet) storage bağlantısı ile diğer genel server bileşenlerini içerir. Bunun yanında IP networklerinde kendi dosya sistemini desktop clientlara ve application server’lara paylaşıma açık storage aygıtı ve dosya sistemi olarak sunar ve kendi özel işletim sistemini kullanır.
  • Yönetim Arabirimi (Management Interface): NAS cihazını yönetmek ve konfigüre etmek için kullanılır.
  • Bağlantı (connectivity): NAS cihazının kafası back-end Fibre-channel Host Bus Adapter ‘e (HBA) bağlıdır.
  • Depolama (Storage): Yüksek performanslı ve RAID koruması ile high availability  sağlayan Storage’lar Integrated ya da Dedicated olabilir.

 

Integrated NAS Sistemi:  

 

clip_image006

 

 

Bu sistemde back-end storage direk olarak NAS kafasına bağlanmıştır. Buradaki NAS kafası arka tarafta duran storage’a ayrılmıştır ve başka herhangi bir server ile paylaşılmamaktadır. Integrated NAS çözümünün en önemli faydaları arasında kolay yönetim, backup özellikleri ile kritik dataların disk ve tape’lere yedeklenebilmesi, High Availability, düşük maliyet ve ölçeklendirilebilirlik gelmektedir.

 

 

Gateway NAS Sistemi  

 

 

clip_image008  

 

Bu yapıda back-end storage çeşitli apllication servers (uygulama sunucuları) tarafından paylaşılır. Bir NAS kafasına farklı back-end storage’lar bağlanabilmektedir. Bu sayede elinizdeki storage’ı kullabilir, farklı bir site’ta merkez ile asenkron ya da senkron çalışmasını sağlayabilirsiniz. Tabii bu senaryoda Gateway’in elinizdeki storage ile  uyumluluğun denetlenmesi gerekmektedir.

 
 

 

 

Kaynakça: EMC Student Documents, Wikipedia

Selim SELVEROĞLU