Latviešu

Ceļvedis par krātuvju sistēmu dizainu, arhitektūrām un tehnoloģijām, lai veidotu mērogojamus, uzticamus un rentablus datu krātuvju risinājumus.

Mērogojamu un uzticamu krātuvju sistēmu izveide: visaptverošs ceļvedis

Mūsdienu datos balstītajā pasaulē spēja uzglabāt, pārvaldīt un piekļūt milzīgam informācijas apjomam ir izšķiroša jebkura izmēra organizācijām. Sākot ar maziem jaunuzņēmumiem un beidzot ar starptautiskām korporācijām, nepieciešamība pēc izturīgām un mērogojamām krātuvju sistēmām ir vissvarīgākā. Šis visaptverošais ceļvedis pēta principus, arhitektūras, tehnoloģijas un labāko praksi krātuvju risinājumu izveidei, kas spēj apmierināt mūsdienu lietojumprogrammu un darba slodžu arvien pieaugošās prasības. Mēs apskatīsim dažādus aspektus, nodrošinot, ka lasītāji ar dažādām tehniskajām zināšanām var saprast pamatjēdzienus un pielietot tos savām specifiskajām vajadzībām.

Krātuvju sistēmu pamatu izpratne

Pirms iedziļināties krātuvju sistēmu izveides specifikā, ir būtiski izprast pamatjēdzienus un terminoloģiju. Šajā sadaļā tiks aplūkoti galvenie komponenti un raksturlielumi, kas definē krātuves sistēmu.

Galvenie krātuvju sistēmas komponenti

Galvenie krātuvju sistēmas raksturlielumi

Krātuvju arhitektūras: pareizās pieejas izvēle

Dažādas krātuvju arhitektūras piedāvā atšķirīgus kompromisus attiecībā uz veiktspēju, mērogojamību, uzticamību un izmaksām. Šo arhitektūru izpratne ir ļoti svarīga, lai izvēlētos pareizo risinājumu konkrētai lietojumprogrammai vai darba slodzei.

Tieši piesaistīta krātuve (DAS)

DAS ir tradicionāla krātuves arhitektūra, kurā krātuves ierīces ir tieši savienotas ar resursdatoru. Tas ir vienkāršs un rentabls risinājums neliela mēroga izvietojumiem, taču tam trūkst mērogojamības un koplietošanas iespēju.

DAS priekšrocības:

DAS trūkumi:

Tīklam piesaistīta krātuve (NAS)

NAS ir failu līmeņa krātuves arhitektūra, kurā krātuves ierīces ir savienotas ar tīklu, un klienti tām piekļūst, izmantojot failu koplietošanas protokolus, piemēram, NFS (Network File System) un SMB/CIFS (Server Message Block/Common Internet File System). NAS nodrošina centralizētu krātuvi un koplietošanas iespējas, padarot to piemērotu failu apkalpošanai, dublēšanai un arhivēšanai.

NAS priekšrocības:

NAS trūkumi:

Krātuves apgabala tīkls (SAN)

SAN ir bloku līmeņa krātuves arhitektūra, kurā krātuves ierīces ir savienotas ar īpašu tīklu, un serveri tām piekļūst, izmantojot bloku līmeņa protokolus, piemēram, Fibre Channel (FC) un iSCSI (Internet Small Computer System Interface). SAN nodrošina augstu veiktspēju un mērogojamību, padarot to piemērotu prasīgām lietojumprogrammām, piemēram, datu bāzēm, virtualizācijai un video rediģēšanai.

SAN priekšrocības:

SAN trūkumi:

Objektu krātuve

Objektu krātuve ir krātuves arhitektūra, kurā dati tiek glabāti kā objekti, nevis faili vai bloki. Katrs objekts tiek identificēts ar unikālu ID un satur metadatus, kas to apraksta. Objektu krātuve ir ļoti mērogojama un izturīga, padarot to piemērotu lielu apjomu nestrukturētu datu, piemēram, attēlu, video un dokumentu, glabāšanai. Mākoņkrātuves pakalpojumi, piemēram, Amazon S3, Google Cloud Storage un Azure Blob Storage, ir balstīti uz objektu krātuvi.

Objektu krātuves priekšrocības:

Objektu krātuves trūkumi:

Hiperkonverģēta infrastruktūra (HCI)

HCI ir konverģēta infrastruktūra, kas apvieno skaitļošanas, krātuves un tīklošanas resursus vienā, integrētā sistēmā. HCI vienkāršo pārvaldību un izvietošanu, padarot to piemērotu virtualizētām vidēm un privātiem mākoņiem. Tā parasti izmanto programmatūras definētu krātuvi (SDS), lai abstrahētu pamatā esošo aparatūru un nodrošinātu tādas funkcijas kā datu aizsardzība, replicēšana un dedublikācija.

HCI priekšrocības:

HCI trūkumi:

Krātuves tehnoloģijas: pareizo datu nesēju un protokolu izvēle

Krātuves datu nesēju un protokolu izvēlei ir izšķiroša loma krātuves sistēmas veiktspējas, uzticamības un izmaksu noteikšanā.

Krātuves datu nesēji

Krātuves protokoli

Datu aizsardzība un uzticamība: datu integritātes nodrošināšana

Datu aizsardzība un uzticamība ir kritiski krātuvju sistēmas dizaina aspekti. Izturīga datu aizsardzības stratēģija ir būtiska, lai novērstu datu zudumu un nodrošinātu biznesa nepārtrauktību.

RAID (Redundant Array of Independent Disks)

RAID ir tehnoloģija, kas apvieno vairākus fiziskos diskus vienā loģiskā vienībā, lai uzlabotu veiktspēju, uzticamību vai abus. Dažādi RAID līmeņi piedāvā atšķirīgus kompromisus starp veiktspēju, redundanci un izmaksām.

Dublēšana un atkopšana

Dublēšana un atkopšana ir būtiskas datu aizsardzības stratēģijas sastāvdaļas. Dublējumkopijas ir jāveido regulāri un jāglabā atsevišķā vietā, lai aizsargātos pret datu zudumu aparatūras kļūmes, programmatūras bojājumu vai cilvēka kļūdas dēļ. Atkopšanas procedūrām jābūt labi definētām un pārbaudītām, lai nodrošinātu, ka katastrofas gadījumā datus var ātri un efektīvi atjaunot.

Dublējumu veidi:

Replicēšana

Replicēšana ir tehnoloģija, kas kopē datus no vienas krātuves sistēmas uz citu, nodrošinot datu redundanci un katastrofu seku likvidēšanas iespējas. Replicēšana var būt sinhrona vai asinhrona.

Dzēšanas kodēšana (Erasure Coding)

Dzēšanas kodēšana ir datu aizsardzības metode, ko parasti izmanto objektu krātuvju sistēmās, lai nodrošinātu augstu izturību. Vienkāršas replicēšanas vietā dzēšanas kodēšana sadala datus fragmentos, aprēķina paritātes fragmentus un glabā visus fragmentus dažādos krātuves mezglos. Tas ļauj sistēmai rekonstruēt sākotnējos datus, pat ja daži fragmenti tiek zaudēti.

Mērogojamības un veiktspējas optimizācija

Mērogojamība un veiktspēja ir būtiski apsvērumi, projektējot krātuvju sistēmas. Sistēmai jāspēj apstrādāt pieaugošu datu apjomu un pieaugošas darba slodzes, neapdraudot veiktspēju.

Horizontālā mērogošana pret vertikālo mērogošanu

Kešatmiņa

Kešatmiņas izmantošana ir tehnika, kas bieži lietotus datus glabā ātrā krātuves līmenī, piemēram, SSD diskos vai atmiņā, lai uzlabotu veiktspēju. Kešatmiņu var ieviest dažādos līmeņos, tostarp krātuves kontrolierī, operētājsistēmā un lietojumprogrammā.

Līmeņošana (Tiering)

Līmeņošana ir tehnika, kas automātiski pārvieto datus starp dažādiem krātuves līmeņiem, pamatojoties uz to piekļuves biežumu. Bieži lietoti dati tiek glabāti ātrākos, dārgākos krātuves līmeņos, savukārt reti lietoti dati tiek glabāti lēnākos, lētākos krātuves līmeņos. Tas optimizē krātuves sistēmas izmaksas un veiktspēju.

Datu dedublikācija

Datu dedublikācija ir tehnika, kas likvidē liekas datu kopijas, lai samazinātu krātuves ietilpības prasības. To parasti izmanto dublēšanas un arhivēšanas sistēmās.

Saspiešana

Datu saspiešana ir tehnika, kas samazina datu izmēru, lai ietaupītu krātuves vietu. To parasti izmanto dublēšanas un arhivēšanas sistēmās.

Mākoņkrātuve: mākoņa jaudas izmantošana

Mākoņkrātuve ir kļuvusi par arvien populārāku iespēju jebkura izmēra organizācijām. Mākoņkrātuves pakalpojumu sniedzēji piedāvā plašu krātuves pakalpojumu klāstu, ieskaitot objektu krātuvi, bloku krātuvi un failu krātuvi.

Mākoņkrātuves priekšrocības:

Mākoņkrātuves veidi:

Apsvērumi par mākoņkrātuvi:

Datu pārvaldība un vadība

Efektīva datu pārvaldība un vadība ir būtiska, lai nodrošinātu krātuvju sistēmās glabāto datu kvalitāti, integritāti un drošību. Tas ietver politikas un procesus, lai kontrolētu piekļuvi datiem, to saglabāšanu un likvidēšanu.

Datu dzīves cikla pārvaldība

Datu dzīves cikla pārvaldība (DLM) ir process, kas pārvalda datu plūsmu no to izveides līdz galīgai likvidēšanai. DLM palīdz organizācijām optimizēt krātuves izmaksas, uzlabot datu drošību un ievērot datu saglabāšanas noteikumus. Tas bieži ietver datu līmeņošanu, pamatojoties uz to vecumu un piekļuves biežumu, pārvietojot vecākus datus uz lētākiem krātuves līmeņiem.

Datu vadība

Datu vadība ir politiku, procesu un standartu kopums, kas regulē datu pārvaldību un izmantošanu. Datu vadība palīdz organizācijām nodrošināt, ka dati ir precīzi, konsekventi un uzticami. Tā arī palīdz aizsargāt datu privātumu un ievērot datu regulējumu. Galvenie aspekti ietver:

Metadatu pārvaldība

Metadati ir dati par datiem. Efektīva metadatu pārvaldība ir izšķiroša, lai izprastu, organizētu un piekļūtu datiem, kas glabājas krātuvju sistēmās. Metadatu pārvaldība ietver metadatu standartu definēšanu, metadatu tveršanu un metadatu izmantošanu datu meklēšanai un izgūšanai. Bieži sastopami piemēri ir failu nosaukumi, izveides datumi, modificēšanas datumi, failu izmēri un autora informācija.

Jaunākās tendences krātuvju sistēmās

Krātuvju nozare pastāvīgi attīstās. Šeit ir dažas no jaunākajām tendencēm krātuvju sistēmās:

Skaitļojošā krātuve

Skaitļojošā krātuve ir tehnoloģija, kas integrē apstrādes iespējas tieši krātuves ierīcē. Tas ļauj veikt datu apstrādi tuvāk datiem, samazinot latentumu un uzlabojot veiktspēju. Lietojumprogrammas, piemēram, mašīnmācīšanās un datu analīze, var gūt lielu labumu no skaitļojošās krātuves.

Pastāvīgā atmiņa

Pastāvīgā atmiņa ir jauns atmiņas veids, kas apvieno DRAM ātrumu ar NAND zibatmiņas pastāvību. Pastāvīgā atmiņa piedāvā ļoti zemu latentumu un lielu joslas platumu, padarot to piemērotu prasīgām lietojumprogrammām, piemēram, datu bāzēm un atmiņā balstītai skaitļošanai. Piemēri ietver Intel Optane DC Persistent Memory.

Programmatūras definēta krātuve (SDS)

Programmatūras definēta krātuve (SDS) ir krātuves arhitektūra, kas abstrahē krātuves aparatūru no krātuves programmatūras. SDS ļauj organizācijām elastīgāk un efektīvāk pārvaldīt krātuves resursus. Tā nodrošina tādas funkcijas kā automatizēta nodrošināšana, datu līmeņošana un replicēšana neatkarīgi no pamatā esošās aparatūras.

Komponējama infrastruktūra

Komponējama infrastruktūra ir elastīga infrastruktūra, kas ļauj organizācijām dinamiski piešķirt skaitļošanas, krātuves un tīklošanas resursus, lai apmierinātu konkrētu lietojumprogrammu vajadzības. Tas ļauj organizācijām optimizēt resursu izmantošanu un samazināt izmaksas.

Noslēgums

Mērogojamu un uzticamu krātuvju sistēmu izveide ir sarežģīts uzdevums, kas prasa rūpīgu plānošanu un izpildi. Izprotot krātuvju sistēmu pamatus, izvēloties pareizo arhitektūru un tehnoloģijas, un ieviešot efektīvas datu aizsardzības un pārvaldības stratēģijas, organizācijas var izveidot krātuvju risinājumus, kas atbilst to pašreizējām un nākotnes vajadzībām. Tā kā krātuvju nozare turpina attīstīties, ir svarīgi sekot līdzi jaunākajām tendencēm un tehnoloģijām, lai nodrošinātu, ka jūsu krātuvju sistēmas joprojām ir optimizētas veiktspējai, mērogojamībai un rentabilitātei. Šis ceļvedis sniedz pamatzināšanas IT profesionāļiem visā pasaulē, lai veidotu izturīgus un efektīvus krātuvju risinājumus.