M

MLOG

Suomi

Syvällinen katsaus tallennusjärjestelmien suunnitteluun, arkkitehtuureihin ja parhaisiin käytäntöihin skaalautuvien ja luotettavien tallennusratkaisujen rakentamiseksi.

Skaalautuvien ja luotettavien tallennusjärjestelmien rakentaminen: Kattava opas

Nykypäivän datavetoisessa maailmassa kyky tallentaa, hallita ja käyttää valtavia tietomääriä on elintärkeää kaikenkokoisille organisaatioille. Pienistä startup-yrityksistä monikansallisiin yhtiöihin, tarve vankkoihin ja skaalautuviin tallennusjärjestelmiin on ensisijainen. Tämä kattava opas tutkii periaatteita, arkkitehtuureja, teknologioita ja parhaita käytäntöjä sellaisten tallennusratkaisujen rakentamiseksi, jotka voivat vastata nykyaikaisten sovellusten ja työkuormien jatkuvasti kasvaviin vaatimuksiin. Käsittelemme useita osa-alueita varmistaaksemme, että lukijat erilaisista teknisistä taustoista voivat ymmärtää ydinkäsitteet ja soveltaa niitä omiin tarpeisiinsa.

Tallennusjärjestelmien perusteiden ymmärtäminen

Ennen kuin syvennymme tallennusjärjestelmien rakentamisen yksityiskohtiin, on olennaista ymmärtää peruskäsitteet ja terminologia. Tässä osiossa käsitellään tallennusjärjestelmän määritteleviä avainkomponentteja ja ominaisuuksia.

Tallennusjärjestelmän keskeiset komponentit

Tallennusjärjestelmän keskeiset ominaisuudet

Tallennusarkkitehtuurit: Oikean lähestymistavan valinta

Eri tallennusarkkitehtuurit tarjoavat erilaisia kompromisseja suorituskyvyn, skaalautuvuuden, luotettavuuden ja kustannusten suhteen. Näiden arkkitehtuurien ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää oikean ratkaisun valitsemiseksi tietylle sovellukselle tai työkuormalle.

Suoraan liitetty tallennus (DAS)

DAS on perinteinen tallennusarkkitehtuuri, jossa tallennuslaitteet on liitetty suoraan isäntäpalvelimeen. Tämä on yksinkertainen ja kustannustehokas ratkaisu pienimuotoisiin käyttöönottoihin, mutta siitä puuttuu skaalautuvuus ja jakamismahdollisuudet.

DAS:n edut:

DAS:n haitat:

Verkkotallennus (NAS)

NAS on tiedostotason tallennusarkkitehtuuri, jossa tallennuslaitteet on yhdistetty verkkoon ja asiakkaat käyttävät niitä tiedostonjakoprotokollien, kuten NFS (Network File System) ja SMB/CIFS (Server Message Block/Common Internet File System), avulla. NAS tarjoaa keskitetyn tallennuksen ja jakamismahdollisuudet, mikä tekee siitä sopivan tiedostopalveluun, varmuuskopiointiin ja arkistointiin.

NAS:n edut:

NAS:n haitat:

Tallennusalueverkko (SAN)

SAN on lohkotason tallennusarkkitehtuuri, jossa tallennuslaitteet on yhdistetty erilliseen verkkoon ja palvelimet käyttävät niitä lohkotason protokollien, kuten Fibre Channel (FC) ja iSCSI (Internet Small Computer System Interface), avulla. SAN tarjoaa korkean suorituskyvyn ja skaalautuvuuden, mikä tekee siitä sopivan vaativiin sovelluksiin, kuten tietokantoihin, virtualisointiin ja videoeditointiin.

SAN:n edut:

SAN:n haitat:

Objektitallennus

Objektitallennus on tallennusarkkitehtuuri, jossa data tallennetaan objekteina tiedostojen tai lohkojen sijaan. Jokainen objekti tunnistetaan yksilöllisellä tunnuksella ja se sisältää metadataa, joka kuvaa objektia. Objektitallennus on erittäin skaalautuva ja kestävä, mikä tekee siitä sopivan suurten määrien strukturoimattoman datan, kuten kuvien, videoiden ja asiakirjojen, tallentamiseen. Pilvitallennuspalvelut, kuten Amazon S3, Google Cloud Storage ja Azure Blob Storage, perustuvat objektitallennukseen.

Objektitallennuksen edut:

Objektitallennuksen haitat:

Hyperkonvergoitu infrastruktuuri (HCI)

HCI on konvergoitu infrastruktuuri, joka yhdistää laskenta-, tallennus- ja verkkoresurssit yhdeksi integroiduksi järjestelmäksi. HCI yksinkertaistaa hallintaa ja käyttöönottoa, mikä tekee siitä sopivan virtualisoituihin ympäristöihin ja yksityisiin pilviin. Se käyttää tyypillisesti ohjelmistopohjaista tallennusta (SDS) abstrahoidakseen alla olevan laitteiston ja tarjotakseen ominaisuuksia, kuten datan suojaus, replikointi ja deduplikointi.

HCI:n edut:

HCI:n haitat:

Tallennusteknologiat: Oikeiden välineiden ja protokollien valinta

Tallennusvälineiden ja -protokollien valinnalla on ratkaiseva rooli tallennusjärjestelmän suorituskyvyn, luotettavuuden ja kustannusten määrittämisessä.

Tallennusvälineet

Tallennusprotokollat

Datan suojaus ja luotettavuus: Datan eheyden varmistaminen

Datan suojaus ja luotettavuus ovat tallennusjärjestelmien suunnittelun kriittisiä osa-alueita. Vankka datan suojausstrategia on välttämätön datan menetyksen estämiseksi ja liiketoiminnan jatkuvuuden varmistamiseksi.

RAID (Redundant Array of Independent Disks)

RAID on tekniikka, joka yhdistää useita fyysisiä levyjä yhdeksi loogiseksi yksiköksi suorituskyvyn, luotettavuuden tai molempien parantamiseksi. Eri RAID-tasot tarjoavat erilaisia kompromisseja suorituskyvyn, redundanssin ja kustannusten välillä.

Varmuuskopiointi ja palautus

Varmuuskopiointi ja palautus ovat datan suojausstrategian olennaisia osia. Varmuuskopiot tulisi tehdä säännöllisesti ja säilyttää erillisessä paikassa suojautuakseen datan menetykseltä laitteistovian, ohjelmiston vioittumisen tai inhimillisen virheen vuoksi. Palautusmenettelyt tulisi olla hyvin määriteltyjä ja testattuja, jotta data voidaan palauttaa nopeasti ja tehokkaasti katastrofin sattuessa.

Varmuuskopiointityypit:

Replikointi

Replikointi on tekniikka, joka kopioi dataa yhdestä tallennusjärjestelmästä toiseen, tarjoten datan redundanssia ja katastrofipalautusominaisuuksia. Replikointi voi olla synkronista tai asynkronista.

Hävityskoodaus (Erasure Coding)

Hävityskoodaus on datan suojausmenetelmä, jota käytetään yleisesti objektitallennusjärjestelmissä korkean kestävyyden aikaansaamiseksi. Yksinkertaisen replikoinnin sijaan hävityskoodaus jakaa datan fragmentteihin, laskee pariteettifragmentit ja tallentaa kaikki fragmentit eri tallennussolmuihin. Tämä mahdollistaa alkuperäisen datan palauttamisen, vaikka osa fragmenteista katoaisi.

Skaalautuvuus ja suorituskyvyn optimointi

Skaalautuvuus ja suorituskyky ovat kriittisiä näkökohtia tallennusjärjestelmiä suunniteltaessa. Järjestelmän tulisi pystyä käsittelemään kasvavia datamääriä ja kasvavia työkuormia suorituskyvystä tinkimättä.

Horisontaalinen skaalaus vs. Vertikaalinen skaalaus

Välimuisti (Caching)

Välimuisti on tekniikka, joka tallentaa usein käytetyn datan nopeaan tallennustasoon, kuten SSD-levyihin tai muistiin, suorituskyvyn parantamiseksi. Välimuisti voidaan toteuttaa eri tasoilla, mukaan lukien tallennusohjain, käyttöjärjestelmä ja sovellus.

Porrastus (Tiering)

Porrastus on tekniikka, joka siirtää dataa automaattisesti eri tallennustasojen välillä sen käyttötiheyden perusteella. Usein käytetty data tallennetaan nopeammille ja kalliimmille tallennustasoille, kun taas harvoin käytetty data tallennetaan hitaammille ja edullisemmille tallennustasoille. Tämä optimoi tallennusjärjestelmän kustannuksia ja suorituskykyä.

Datan deduplikointi

Datan deduplikointi on tekniikka, joka poistaa datan päällekkäiset kopiot tallennuskapasiteettivaatimusten vähentämiseksi. Sitä käytetään yleisesti varmuuskopiointi- ja arkistointijärjestelmissä.

Pakkaaminen (Compression)

Datan pakkaaminen on tekniikka, joka pienentää datan kokoa tallennustilan säästämiseksi. Sitä käytetään yleisesti varmuuskopiointi- ja arkistointijärjestelmissä.

Pilvitallennus: Pilven voiman hyödyntäminen

Pilvitallennuksesta on tullut yhä suositumpi vaihtoehto kaikenkokoisille organisaatioille. Pilvitallennuksen tarjoajat tarjoavat laajan valikoiman tallennuspalveluita, mukaan lukien objektitallennus, lohkotallennus ja tiedostotallennus.

Pilvitallennuksen edut:

Pilvitallennuksen tyypit:

Pilvitallennuksen huomioitavat seikat:

Datanhallinta ja -ohjaus

Tehokas datanhallinta ja -ohjaus ovat välttämättömiä tallennusjärjestelmiin tallennetun datan laadun, eheyden ja turvallisuuden varmistamiseksi. Tämä sisältää käytännöt ja prosessit datan käytön, säilytyksen ja hävittämisen hallitsemiseksi.

Datan elinkaaren hallinta

Datan elinkaaren hallinta (DLM) on prosessi, joka hallitsee datan kulkua sen luomisesta sen lopulliseen hävittämiseen. DLM auttaa organisaatioita optimoimaan tallennuskustannuksia, parantamaan tietoturvaa ja noudattamaan datan säilytysmääräyksiä. Se sisältää usein datan porrastamisen sen iän ja käyttötiheyden perusteella, siirtäen vanhemman datan edullisemmille tallennustasoille.

Data Governance (Dataohjaus)

Dataohjaus on joukko käytäntöjä, prosesseja ja standardeja, jotka ohjaavat datan hallintaa ja käyttöä. Dataohjaus auttaa organisaatioita varmistamaan, että data on tarkkaa, johdonmukaista ja luotettavaa. Se auttaa myös suojaamaan yksityisyyttä ja noudattamaan datamääräyksiä. Keskeisiä näkökohtia ovat:

Metadatan hallinta

Metadata on dataa datasta. Metadatan tehokas hallinta on ratkaisevan tärkeää tallennusjärjestelmiin tallennetun datan ymmärtämiseksi, järjestämiseksi ja käyttämiseksi. Metadatan hallinta sisältää metadatastandardien määrittelyn, metadatan keräämisen ja metadatan käyttämisen datan hakuun ja noutamiseen. Yleisiä esimerkkejä ovat tiedostonimet, luontipäivämäärät, muokkauspäivämäärät, tiedostokoot ja tekijätiedot.

Nousevat trendit tallennusjärjestelmissä

Tallennusala kehittyy jatkuvasti. Tässä on joitakin tallennusjärjestelmien nousevia trendejä:

Laskennallinen tallennus (Computational Storage)

Laskennallinen tallennus on tekniikka, joka integroi prosessointikyvyn suoraan tallennuslaitteeseen. Tämä mahdollistaa datan käsittelyn lähempänä dataa, mikä vähentää latenssia ja parantaa suorituskykyä. Sovellukset, kuten koneoppiminen ja data-analytiikka, voivat hyötyä suuresti laskennallisesta tallennuksesta.

Pysyväismuisti (Persistent Memory)

Pysyväismuisti on uusi muistityyppi, joka yhdistää DRAM-muistin nopeuden NAND-flashin pysyvyyteen. Pysyväismuisti tarjoaa erittäin matalan latenssin ja suuren kaistanleveyden, mikä tekee siitä sopivan vaativiin sovelluksiin, kuten tietokantoihin ja muistissa tapahtuvaan laskentaan. Esimerkkejä ovat Intel Optane DC Persistent Memory.

Ohjelmistopohjainen tallennus (SDS)

Ohjelmistopohjainen tallennus (SDS) on tallennusarkkitehtuuri, joka abstrahoi tallennuslaitteiston tallennusohjelmistosta. SDS antaa organisaatioille mahdollisuuden hallita tallennusresursseja joustavammin ja tehokkaammin. Se mahdollistaa ominaisuuksia, kuten automatisoidun provisioinnin, datan porrastuksen ja replikoinnin, riippumatta alla olevasta laitteistosta.

Koottava infrastruktuuri (Composable Infrastructure)

Koottava infrastruktuuri on joustava infrastruktuuri, joka antaa organisaatioille mahdollisuuden dynaamisesti kohdentaa laskenta-, tallennus- ja verkkoresursseja tiettyjen sovellusten tarpeisiin. Tämä antaa organisaatioille mahdollisuuden optimoida resurssien käyttöä ja vähentää kustannuksia.

Johtopäätös

Skaalautuvien ja luotettavien tallennusjärjestelmien rakentaminen on monimutkainen tehtävä, joka vaatii huolellista suunnittelua ja toteutusta. Ymmärtämällä tallennusjärjestelmien perusteet, valitsemalla oikean arkkitehtuurin ja teknologiat sekä toteuttamalla tehokkaat datan suojaus- ja hallintastrategiat, organisaatiot voivat rakentaa tallennusratkaisuja, jotka vastaavat niiden nykyisiin ja tuleviin tarpeisiin. Kun tallennusala jatkaa kehittymistään, on tärkeää pysyä ajan tasalla nousevista trendeistä ja teknologioista varmistaakseen, että tallennusjärjestelmät pysyvät optimoituina suorituskyvyn, skaalautuvuuden ja kustannustehokkuuden kannalta. Tämä opas tarjoaa perustan IT-ammattilaisille maailmanlaajuisesti vankkojen ja tehokkaiden tallennusratkaisujen rakentamiseen.