M

MLOG

Norsk

En dyptgående guide til design, arkitekturer og teknologier for å bygge skalerbare, pålitelige og kostnadseffektive datalagringsløsninger.

Bygge skalerbare og pålitelige lagringssystemer: En omfattende guide

I dagens datadrevne verden er evnen til å lagre, administrere og få tilgang til enorme mengder informasjon avgjørende for organisasjoner i alle størrelser. Fra små oppstartsbedrifter til multinasjonale selskaper er behovet for robuste og skalerbare lagringssystemer overordnet. Denne omfattende guiden utforsker prinsippene, arkitekturene, teknologiene og beste praksis for å bygge lagringsløsninger som kan møte de stadig voksende kravene fra moderne applikasjoner og arbeidsbelastninger. Vi vil dekke ulike aspekter, og sikre at lesere med ulik teknisk bakgrunn kan forstå kjernekonseptene og anvende dem på sine spesifikke behov.

Forstå grunnleggende om lagringssystemer

Før vi dykker ned i detaljene rundt bygging av lagringssystemer, er det viktig å forstå de grunnleggende konseptene og terminologien. Denne delen vil dekke nøkkelkomponentene og egenskapene som definerer et lagringssystem.

Nøkkelkomponenter i et lagringssystem

Nøkkelegenskaper ved et lagringssystem

Lagringsarkitekturer: Velge riktig tilnærming

Ulike lagringsarkitekturer tilbyr varierende avveininger når det gjelder ytelse, skalerbarhet, pålitelighet og kostnad. Å forstå disse arkitekturene er avgjørende for å velge riktig løsning for en gitt applikasjon eller arbeidsbelastning.

Direktekoblet lagring (DAS)

DAS er en tradisjonell lagringsarkitektur der lagringsenheter er koblet direkte til en vertsserver. Dette er en enkel og kostnadseffektiv løsning for småskala distribusjoner, men den mangler skalerbarhet og delingsmuligheter.

Fordeler med DAS:

Ulemper med DAS:

Nettverkstilkoblet lagring (NAS)

NAS er en lagringsarkitektur på filnivå der lagringsenheter er koblet til et nettverk og aksesseres av klienter ved hjelp av fildelingsprotokoller som NFS (Network File System) og SMB/CIFS (Server Message Block/Common Internet File System). NAS gir sentralisert lagring og delingsmuligheter, noe som gjør den egnet for filservering, sikkerhetskopiering og arkivering.

Fordeler med NAS:

Ulemper med NAS:

Lagringsnettverk (SAN)

SAN er en lagringsarkitektur på blokknivå der lagringsenheter er koblet til et dedikert nettverk og aksesseres av servere ved hjelp av blokknivåprotokoller som Fibre Channel (FC) og iSCSI (Internet Small Computer System Interface). SAN gir høy ytelse og skalerbarhet, noe som gjør den egnet for krevende applikasjoner som databaser, virtualisering og videoredigering.

Fordeler med SAN:

Ulemper med SAN:

Objektlagring

Objektlagring er en lagringsarkitektur der data lagres som objekter, i stedet for filer eller blokker. Hvert objekt identifiseres med en unik ID og inneholder metadata som beskriver objektet. Objektlagring er svært skalerbar og holdbar, noe som gjør den egnet for lagring av store mengder ustrukturert data, som bilder, videoer og dokumenter. Skylagringstjenester som Amazon S3, Google Cloud Storage og Azure Blob Storage er basert på objektlagring.

Fordeler med objektlagring:

Ulemper med objektlagring:

Hyperkonvergert infrastruktur (HCI)

HCI er en konvergert infrastruktur som kombinerer data-, lagrings- og nettverksressurser i ett enkelt, integrert system. HCI forenkler administrasjon og distribusjon, noe som gjør den egnet for virtualiserte miljøer og private skyer. Den bruker vanligvis programvaredefinert lagring (SDS) for å abstrahere den underliggende maskinvaren og gi funksjoner som databeskyttelse, replikering og deduplisering.

Fordeler med HCI:

Ulemper med HCI:

Lagringsteknologier: Velge riktige medier og protokoller

Valget av lagringsmedier og protokoller spiller en avgjørende rolle for å bestemme ytelsen, påliteligheten og kostnaden til et lagringssystem.

Lagringsmedier

Lagringsprotokoller

Databeskyttelse og pålitelighet: Sikre dataintegritet

Databeskyttelse og pålitelighet er kritiske aspekter ved design av lagringssystemer. En robust databeskyttelsesstrategi er avgjørende for å forhindre datatap og sikre forretningskontinuitet.

RAID (Redundant Array of Independent Disks)

RAID er en teknologi som kombinerer flere fysiske disker til en enkelt logisk enhet for å forbedre ytelse, pålitelighet eller begge deler. Ulike RAID-nivåer tilbyr varierende avveininger mellom ytelse, redundans og kostnad.

Sikkerhetskopiering og gjenoppretting

Sikkerhetskopiering og gjenoppretting er essensielle komponenter i en databeskyttelsesstrategi. Sikkerhetskopier bør utføres regelmessig og lagres på et separat sted for å beskytte mot datatap på grunn av maskinvarefeil, programvarekorrupsjon eller menneskelig feil. Gjenopprettingsprosedyrer bør være veldefinerte og testet for å sikre at data kan gjenopprettes raskt og effektivt i tilfelle en katastrofe.

Typer sikkerhetskopier:

Replikering

Replikering er en teknologi som kopierer data fra ett lagringssystem til et annet, og gir dataredundans og katastrofegjenopprettingsmuligheter. Replikering kan være synkron eller asynkron.

Erasure Coding

Erasure coding er en databeskyttelsesmetode som vanligvis brukes i objektlagringssystemer for å gi høy holdbarhet. I stedet for enkel replikering, deler erasure coding data i fragmenter, beregner paritetsfragmenter, og lagrer alle fragmentene på tvers av forskjellige lagringsnoder. Dette gjør at systemet kan rekonstruere de opprinnelige dataene selv om noen fragmenter går tapt.

Skalerbarhet og ytelsesoptimalisering

Skalerbarhet og ytelse er kritiske hensyn ved utforming av lagringssystemer. Systemet skal kunne håndtere økende datamengder og økende arbeidsbelastninger uten at det går ut over ytelsen.

Horisontal skalering vs. Vertikal skalering

Caching

Caching er en teknikk som lagrer ofte brukte data i et raskt lagringsnivå, som SSD-er eller minne, for å forbedre ytelsen. Caching kan implementeres på ulike nivåer, inkludert lagringskontrolleren, operativsystemet og applikasjonen.

Nivådeling (Tiering)

Nivådeling er en teknikk som automatisk flytter data mellom forskjellige lagringsnivåer basert på tilgangsfrekvensen. Ofte brukte data lagres på raskere, dyrere lagringsnivåer, mens sjelden brukte data lagres på tregere, billigere lagringsnivåer. Dette optimaliserer kostnaden og ytelsen til lagringssystemet.

Datadeduplisering

Datadeduplisering er en teknikk som eliminerer overflødige kopier av data for å redusere kravene til lagringskapasitet. Den brukes ofte i systemer for sikkerhetskopiering og arkivering.

Komprimering

Datakomprimering er en teknikk som reduserer størrelsen på data for å spare lagringsplass. Den brukes ofte i systemer for sikkerhetskopiering og arkivering.

Skylagring: Utnytte kraften i skyen

Skylagring har blitt et stadig mer populært alternativ for organisasjoner i alle størrelser. Skylagringsleverandører tilbyr et bredt spekter av lagringstjenester, inkludert objektlagring, blokklagring og fillagring.

Fordeler med skylagring:

Typer skylagring:

Hensyn ved skylagring:

Datahåndtering og -styring (Data Governance)

Effektiv datahåndtering og -styring er avgjørende for å sikre kvaliteten, integriteten og sikkerheten til data som er lagret i lagringssystemer. Dette inkluderer retningslinjer og prosesser for å kontrollere datatilgang, -oppbevaring og -sletting.

Håndtering av dataens livssyklus

Håndtering av dataens livssyklus (DLM) er en prosess som styrer dataflyten fra opprettelse til eventuell sletting. DLM hjelper organisasjoner med å optimalisere lagringskostnader, forbedre datasikkerheten og overholde regler for dataoppbevaring. Det innebærer ofte nivådeling av data basert på alder og tilgangsfrekvens, der eldre data flyttes til billigere lagringsnivåer.

Datastyring (Data Governance)

Datastyring er et sett med retningslinjer, prosesser og standarder som regulerer håndtering og bruk av data. Datastyring hjelper organisasjoner med å sikre at data er nøyaktige, konsistente og pålitelige. Det bidrar også til å beskytte personvern og overholde datareguleringer. Nøkkelaspekter inkluderer:

Håndtering av metadata

Metadata er data om data. Å håndtere metadata effektivt er avgjørende for å forstå, organisere og få tilgang til data som er lagret i lagringssystemer. Håndtering av metadata inkluderer å definere metadatastandarder, fange opp metadata og bruke metadata til å søke og hente ut data. Vanlige eksempler inkluderer filnavn, opprettelsesdatoer, endringsdatoer, filstørrelser og forfatterinformasjon.

Nye trender innen lagringssystemer

Lagringsindustrien er i konstant utvikling. Her er noen av de nye trendene innen lagringssystemer:

Computational Storage

Computational storage er en teknologi som integrerer prosesseringskapasitet direkte i lagringsenheten. Dette gjør at databehandling kan utføres nærmere dataene, noe som reduserer latens og forbedrer ytelsen. Applikasjoner som maskinlæring og dataanalyse kan ha stor nytte av computational storage.

Persistent Memory

Persistent memory er en ny type minne som kombinerer hastigheten til DRAM med varigheten til NAND-flash. Persistent memory tilbyr svært lav latens og høy båndbredde, noe som gjør det egnet for krevende applikasjoner som databaser og in-memory computing. Eksempler inkluderer Intel Optane DC Persistent Memory.

Programvaredefinert lagring (SDS)

Programvaredefinert lagring (SDS) er en lagringsarkitektur som abstraherer lagringsmaskinvaren fra lagringsprogramvaren. SDS lar organisasjoner administrere lagringsressurser mer fleksibelt og effektivt. Det muliggjør funksjoner som automatisert provisjonering, nivådeling av data og replikering, uavhengig av den underliggende maskinvaren.

Komponerbar infrastruktur

Komponerbar infrastruktur er en fleksibel infrastruktur som lar organisasjoner dynamisk tildele data-, lagrings- og nettverksressurser for å møte behovene til spesifikke applikasjoner. Dette lar organisasjoner optimalisere ressursutnyttelsen og redusere kostnadene.

Konklusjon

Å bygge skalerbare og pålitelige lagringssystemer er en kompleks oppgave som krever nøye planlegging og utførelse. Ved å forstå det grunnleggende om lagringssystemer, velge riktig arkitektur og teknologier, og implementere effektive strategier for databeskyttelse og -håndtering, kan organisasjoner bygge lagringsløsninger som møter deres nåværende og fremtidige behov. Ettersom lagringsindustrien fortsetter å utvikle seg, er det viktig å holde seg oppdatert på nye trender og teknologier for å sikre at lagringssystemene dine forblir optimalisert for ytelse, skalerbarhet og kostnadseffektivitet. Denne guiden gir en grunnleggende forståelse for IT-fagfolk over hele verden for å bygge robuste og effektive lagringsløsninger.