VISOKA ŠKOLA ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA STRUKOVNIH STUDIJA

ZIMONJIĆ DRAŽEN

-SISTEMI ZA SKLADIŠTENJE PODATAKA-

-DIPLOMSKI RAD -

Beograd 2009

UVOD

Od pojave prvih računara i digitalnih multimedija javila se potreba za skladištenjem podataka. Kako je tehnika iz godine u godinu napredovala tako je i potreba za većim prostorima za skladištenje bila sve potrebnija. U današnje vreme moderni programi, programski jezici te video i audio zapisi su postali veoma veliki, veći nego što se to nekada moglo predpostavljati. Što je dovelo do potrebe za razvojem sve većih i pristupačnijih sistema za skaldištenje podataka. Za samo par godina kapaciteti memorijskih uređaja su se uvećali i do par stotina puta, počevši od kućnih uređaja pa do profesionalnih. Mnogi poslovi današnjice se zasnijvaju na skladištenju velike količine podataka. Kada govorimo o skladištenju podataka pod tim se podrazumeva skladištenje i lokalnog i distribuiranog tipa. Distribuirani sistemi skladištenja podataka predstavljaju budućnost u svakodnevnoj razmeni, skladištenju i čuvanju podataka. Distribuirani sistemi su ogromni online serverski sistemi enormnih kapaciteta. Online serveri postaju sve popularniji naročito razvojem sve većih internet brzina. Za takve sisteme se predviđa da će biti budućnost svakodnevnih skladištenja i razmene podataka. Sve je veća potreba za takvim sistemima ne samo zbog količine raspoloživog kapaciteta nego što takvi sistemi pružaju visok stepen sigurnosti. Neki od takvih sistema koje ćemo predstaviti u ovom radu su: DAS (direktan pristup skladištu), NAS (pristup skladištu putem mreže) i SAN (mreže skladišnih prostora) sistemi. U nastavku ćemo opisati njihove principe rada, protokole brzine prenosa, interfejse itd. Izmedju ostalog opširnije ćemo se upoznati i sa novom generacijom hard diskova, reč je naravno o Solid State Diskovima (SSD). Solid State diskovi već uveliko preuzimaju nezasićeno tržište i samo je pitanje vremena kada će potpuno zameniti klasične hard diskove.

1. Prostori za skladištenje podataka (Hard disk)

Hard disk je uređaj za skladištenje podataka koji skladišti digitalne enkodovane podatke na rotirajućem tanjiru magnetne površine.

Hard diskovi su prvi put predstavljeni 1956 kao prostor za skladištenje podataka za IBM-ove računare. Izvorno su razvijeni za široku upotrebu. Devedesetih godina došlo je do potrebe za uvođenjem velikih memorijskih prostora koji su neovisni od pojedinih uređaja. Ta potreba dovela je do uvođenja RAID-a, NAS-a i SAN sistema, sistema koji omogućavaju efikasan i pouzdan pristup ogromnim količinama podataka. U današnje vreme upotreba hard diskova se proširila na razne uređaje široke primene kao što su, kamkoderi, telefoni, audio i video plejeri, video konzole itd.

Hard disk snima podatke pomoću magnetnog, feromagnetnog materijala direktno upisivajući binarne kodove koji mogu biti 1 ili 0. Podatke učitavaju otkrivanjem namagnetisanih polja na materijalu. Tipičan hard disk se sastoji iz vretena koji drži jedan ili više diskova ili kružnih ploča na koje se beleže podaci. Ploče su izrađene od ne magnetskih materijala, obično aluminijumske legure ili stakla te su premazane tankim slojem magnetnog materijala, obično debljine 10-20 nm. Stariji diskovi su bili od željeza i koristili su oksid kao magnetni materijal (slika 1).

Ploče se vrte na veoma velikim brzinama. Informacije se na disk upisuju u trenutku rotiranja kada polje u koje informacije treba da se upišu prođe uređaj koji upisuje podatke, taj uređaj se zove glava (read and write head). Glave hard diska su veoma blizu same ploče diska, na novijim diskovima da razdaljina je samo desetine nanometara. Glava diska je dizajnirana da otkrije i izmeni magnetizaciju na ploči. Za svaki disk na osovini nalazi se po jedna glava koja je pričvršćena na zajedničkoj ruci. Ruka ili pokretačka ruka pomera glave u luk, preko površine diska, dopuštajući da svaka glava pređe celu površinu magnetnog diska. Ruka glave se pomera pomoću zavojnice, kod starih diskova ruke su se pomerale pomoću elektro motora.

Magnetna površina svake ploče je podeljena u mnogo mikro magnetnih regija, svaka mala regija je napravljena da skladišti jedan binarni podatak. Zbog polikristalne prirode magnetnih materijala, svaka regija diska se sastoji od nekoliko stotina magnetnih grnula. Svaka granula je veličine 10 nm i svaka pojedinačno formira magnetni domen. Ruka magnetiše regiju na disku stvaranjem lokalnog magnetnog polja. Stariji hard diskovi su imali elektromagnet koji je i magnetizovao regije a potom ih i čitao pomoću elektromagnetne indukcije. Kako se gustina podataka povećavala u upotrebi glava su se našle glave koje rade na principu magnetnog otpora, električni otpor se menjao u odnosu na jačinu magnetizma na disku. Kasnijim razvojem u upotrebi su se pojavile spintronic glave. U tim glavama efekat magnetnog otpora je bio mnogo veći nego u predhodnim verzijama te je nazvan „džinom magnetnog otpora“ (GMR). U današnjim glavama čitanje i pisanje je odvojeno, ali su elementi i dalje na glavi i to vrlo blizu jedan drugom. Element koji je zadužen za čitanje je magnetno otporan dok je element koji piše je tankoslojno induktivan.

Glave hard diskova nisu u fizičkom kontaktu sa diskom, izbegavanje fizičkog kontakta se izvodi pomoću vazduha koji je veoma blizu diska. Vazduh se kreće kao i brzina samog diska.

Glava za pisanje i čitanje je montirana na blok koji se zove klizač, a površina pored diska je oblikovana da glavu drži samo par nano metara udaljenu od diska, kako bi se izbegao fizički kontakt i oštećenje diska. Vazduh koji struji po površini diska stvara takozvani vazdušni jastuk.

U modernim drajvovima,male veličine magnetnih regija stvaraju opasnost da njihova magnetna svojstva budu izgubljena zbog termalnih efekata. To se rešava tako što disk je obložen sa dva magnetna sloja paralelnog naelektrisanja, koji su razdvojeni sa jednim nemagnetnim slojem (rutenijum).

Slika 1

Presek magnetne površine u akciji. U ovom slučaju binarni podaci su enkodovani koristeći frekventnu modulaciju.

1.1 Arhitektura hard diska

Običan hard disk ima dva elektro motora, jedan da pokreće disk a drugi koji pozicionira glavu diska. Motor diska ima eksterni rotor koji je povezan sa samim diskom. Na samom vrhu ruke diska je pozicionirana glava koja je spojena minijaturnim kablovima na ploču. Ruka na kojoj se nalazi glava je veoma laka ali i veoma čvrsta. U modernim drajvovima G sila koja dejstvuje na glavu dostiže i do silovitih 550G.

Sivi mehanizam u gornjem desnom uglu je stalni magnet i kalem motora koji pomera ruku diska na željenu lokaciju (slika 2). Ispod sivog poklopca se nalazi pokretni kalem ili takozvani govorni kalem, kalem kakav se nalazi na zvučnicima. Taj kalem je prčvršćen na ruku diska. Kalem se nalazi u promenjivom magnetnom polju što čini da se kalem i ruka na koju je pričvršćen pomeraju po površini diska.

Slika 2.(Unutrašnjost hard diska)

1.2 Kapaciteti

Od Aprila 2009, najveći kapacitet komercijalnog hard diska je 2TB (tera bajta). Kapacitet klasičnog hard diska kućnog računara iznosi između 120GB i 2TB, brzine rotiranja diska iznose između 5,400 i 10,000 rpm (obrtaja u minuti) i prenos podataka od reda 1Gbit u sekundi pa i više. Najveće brzine rotiranja diska postignute do sada su 15,000 rpm i brzine transvera podataka preko 1,6Gbit u sekundi. Diskovi koji rade na većim obrtajima su obično manjeg kapaciteta zato što imaju manji protok zraka, manji zračni jastuk. Hard diskovi koji se koriste u mobilnim uređajima, poput laptopova obično imaju manje brzine rotiranja od

desktop računara. Hard disk mobilnog računara se većinom kreće na brzinama od 5,400 obrtaja dok disk desktop računara za istu vrednost novca radi na 7,200 obrtaja. Povećanje prostora, brži pristupi podacima i dimenzije hard diskova, znatno su pospešili proizvodnju komercijalnim proizvodima koji imaju potreba za memorijskim prostorima, to su audio plejeri, kamere itd. Pad cena i porast performansi dosta su uticale na razvoj web servisa kojima je tako nešto bilo potrebno, kao što su besplatni web hostinzi, web arhive, sharing.

Jedini način da se smanji vreme pristupa podataka jeste da se poveća brzina rotiranja diska. Jedini način na koji se može povećati pristup i kapacitet jeste da se poveća i gostoća sektora.Predviđa se da će godišnje brzina pristupa i kapaciteta rasti za 40% godišnje.

Prvi 3.5“ hard disk koji je proizveden a mogao je da skladišti 1TB je bio Hitachi Deskstar. Sastojao se iz pet diskova (ploča) i svaki od njih je bio kapaciteta od oko 200 GB, Hitachi je od tada ušao u terabajt trku sa Samsung-om, Seagae-om i Western Digital-om.

Vreme pristupa podacima varira između 2 ms za high-end server diskove do 15 ms za male diskovem dok je za obične diskove predviđeno vreme od oko 9 ms. U proteklih par godina brzina pristupa podacima i nije mnogo uznapredovala u poslednjih par godina. Stari hard diskovi su koristili motore koji pokreću glave, što je znatno usporavalo vreme pristupa podacima.

1.3 Potrošnja električne energije

Potrošnja energije u hard diskovima je postala veoma bitna stavka, ne samo u mobilnim uređajima nego i u desktop i server računarima. Povećanje gustine podataka dovelo je i do potrebe za većom potrošnjom energije pri pokretanju diska kao i povećanje toplotne energije samog diska. Slične probleme imaju i velike kompanije koje poseduju hiljade računara. Manji diskovi obično troše manje energije od većih. Zanimljiv razvoj u ovoj oblasti jeste kontrolisanje brzine pristupa. Naime mnogo je korisnije da glava diska stigne do odredišta na kom se nalazi potreban podatak tačno kada je potrebno nego da glava nađe svoje odredište i „čeka“ disk da zarotira na željeni sektor. Mnogo firmi učestvuje u razvoju tehnologije „Green drives“ to je tehnologija koja zahteva mnogo manje energije i samim tim proizvodi manje toplotne energije. Takođe postoji mnogo načina za kontrolu brzina na serverima koji poseduju više diskova.

Na SCSI diskovima kontroleri direktno mogu da utiču na brzinu rotiranja.

ATA i SATA diskovi se neće pokrenuti sve dok za to ne dobiju instrukciju direktno i BIOS-a To znatno smanjuje potrošnju elektrišne energije. Na novim SATA hard diskovima postoji raspoređena spin up opcija. Disk se neće zarotirati sve dok ne dobije komandu od kontrolera.

1.4 Otpornost na mehaničke udare

Otpornost na udare je veoma važna naročito za prenosive računare. Neki novi laptop računari imaju sistem aktivne zaštite. Ta zaštita omogućava da se glava diska parkira na bezbedno mesto kada je računar ugašen ili nepostredno pred udar u slušaju da laptop bude u slobodnom padu. Sa glavom na sigurnom mestu velika je mogućnost da disk prođe neoštećeno. Statistike pokazuju da veliki uzrok kvarov na hard diskovima i jeste kada glava hard diska pri padu udari i ošteti samu površinu diska. Do sada, najveća izmerena otpornost od udara je 350 G sile pri upaljenom računaru a čak 1000 G sile kada je računar ugašen pre udara.

1.5 Interfejsi

Hard diskoovima se pristupa preko jedne od mnogobrojnih tipuva magistrala (bus), kao što su ATA (IDE), Serial ATA (SATA) SCSI, Serial Attached SCSI i putem optičkih vlakana. Umrežena kola se po nekada koriste da bi se spojili diskovi koji nemaju mogućnost da se spoje preko magistrale. To su mreže poput IEEE, 1394, USB i SCSI.

U prošlosti, u vreme ST-506 interfejsa, šema enkodovanja podataka je takođe bila bitna. Prvi ST-506 diskovi su koristili enkodovanje frekventnom modulacijom i prenosili su podatke brzinom od 5 megabita u sekundi. Kasnije, kontroleri koji su koristili RLL metodu enkodovanja povećali su količinu transfera za 50%.

Napredni disk interfejsi (ESDI) su podržavali višestruke razmene podataka. Iako su radili sa RLL metodom, imali su mogućnost prenosa do 20 megabita u sekundi. Iako u većini slušajeva nisu mogli da ispolje svoju brzinu zbog brzine magistrala na kojima su radili. Današnji hard diskovi su u punoj interakciji sa ostalim delovima računara bez obzira koja šema enkodovanja se koristi.

SCSI izvorno radi samo na jednoj frekvenciji i to od 5 MHZ, što bi značilo da je maksimalan transfer bio 5 megabajta u sekundi, što se u kasnijem razvoju drastično povećalo. Magistrala SCSI diska nije imala ograničenja bez obzira kolika je brzina diska, zahvaljujući baferu između magistrale i magistrale unutar hard diska.

ATA diskovi nemaju problem sa različitim brzinama magistrala i prenosima podataka zahvaljujući dizajnu kontrolera. Mnogi raniji modeli su bili nespojivi jedni sa drugima i nije bilo moguće spojiti više od dva diska na istu magistralu. To je bilo rešeno sredinom devedesetih kada se ATA standarnizovao ali je i dalje povremeno imao probleme sa CD-ROM-ovima.

Serial ATA (SATA) u potpunosti sam određuje master/slave podešavanja, postavljajući svaki disk na magistrali na njima jedinstveni kanal.

1.6 Faktor zraka

Zbog izuzetne blizine diska i glave diska bilo koji fizički kontakt može prouzrokovati oštećenje diska i gubitak podataka (slika 3). Kontakt diska i glave diska može biti prouzrokovan kvarom elektronike, nestanka napona, fizički udar i jeftine komponente pri izradi samog diska. Velika potpora u izbegavanju kontakt jeste sam vazdušni pritisak koji nastaje pri rotiranju diska unutar kućišta. Hard diskovi zahtevaju određenu količinu vazduha da bi radili. Vazduh se dovodi do diska kroz minijaturni otvor na kućištu, koji je zaštićen posebnim filterom. U slučaju da u kućištu diska nema dovoljan dovod vazduha, ni snaga podizanja glave od diska neće biti dovoljna što znači da će disk i glava biti na kritičnoj razdaljini (slika 4). Postoje posebno dizajnirani diskovi koji imaju ugrađene senzore za pritisak, ti diskovi se koriste za rad na visinama iznad 3,000 m nadmorske visine. Otvori za ventilaciju su uočljivi na svim hard diskovima i obično su označeni od strane proizvođača kako bi upozorili da otvori ne smeju biti zatvoreni.

Slika 3. Slika 4.

(Glava u neposrednoj blizini diska u stanju mirovanja) (Otvor za ventilaciju)

2. RAID

RAID je tehnologija koja je ušla u upotrebu 1987. godine i razvijena je za potrebe serverskih sistema. RAID je skraćenica od Redundant Array of Inexpensive Disks (srp. Redundanti niz jeftinih diskova). Ona je razvijena zbog potreba većih performansi i veće sigurnosti, bez velikih troškova (zato se nalazi inexpensive u nazivu).

Kako je vreme odmicalo RAID je polako počeo da se spušta u "narodne" mase, kao što biva i sa svim serverskim tehnologijama. Počeli su da se pojavljuju dodatni kontroleri (HPT, Promise) na matičnim pločama, kao i zasebni, koju su nudili mogućnost pravljenja RAID.

2.1 Softverski i hardverski RAID kontroleri

Softverski kontroleri rade na sledeći način:RAID kontroler pripremi podatke o tome kako bi taj niz trebao da funkcioniše, pa ih prosledi procesoru (CPU). Procesor radi kalkulaciju dobijenih podataka i nakon izračunavanja na koliko se delova fajl deli, kolika je veličina trake (stripe), gde koji deo fajla treba da ide, vraća podatke kontroleru, koji ih nakon toga samo šalje na, prethodno, određena mesta.Softverski RAID kontroleri rade identično kao i standardni IDE kontroler iz južnog mosta (southbridge) vašeg čipseta. Izračunavanje podataka potrebnih za RAID 0 i 1 nizove nisu mnogo procesorski zahtevne operacije, pa je zato ovakva implementacija moguća bez, skoro, ikakvih uticaja na performanse sistema. Adaptec softverski ATA RAID kontroler

RAID 0 i 1 nisu jedini RAID nizovi koji postoje, tu su još, od najčešće korišćenih, RAID 5, 10 i 0+1, kao i manje poznati RAID 2, 3, 4, 6, 7, 50, 53 (oni su u stvari pod varijante prethodnih i koriste se retko, ako uopšte).

RAID 5 je procesorski zahtevan, pa kada bi smo kalkulacije potrebne za njegovo izračunavanje prepustili, centralnom, procesoru, ne bi smo bili u mogućnosti da koristimo računar. Tu na scenu dolaze hardverski RAID kontroleri.Oni su dodatne kartice koje na sebi imaju, specijalizovani, procesor koji isključivo radi kalkulacije potrebne za RAID niz, kao i dodatnu keš memoriju. Procesor koji se najčešće koristi na ovim karticama je Intel i960, a veličina memorije varira od 64 do 256MB. Oni omogućuju podršku za RAID 5, jer njihov procesor obavlja sve potrebne kalkulacije koje bi za CPU bile pogubne. Zbog toga su oni jedino pouzdano rešenje kada je RAID 5 u pitanju.Zbog svoje kompleksnosti njihova cena je znatno viša od softverskih RAID rešenja, ali osim rasterećivanja centralnog procesora (CPU), oni donose i mnoge dodatne opcije.

Adaptec hardverski SATA RAID kontroler

2.2 RAID 0 - Striping

Iako nosi RAID u svom nazivu, ovaj niz nije validan RAID niz, jer nema toleranciju greške. U slučaju otkaza bilo kog diska u nizu, gubite sve podatke. To je njegova najveća mana, ali njegova prednost se ogleda u tome što dobijate dosta na brzini. RAID 0 koristi algoritam za rastavljanje fajlova u segmente, veličinu segmenta određuje korisnik. Zatim svaki disk, u

nizu, dobija po jedan segment. Npr. ako je fajl veličine 128KB, algoritam ga deli u dva dela od po 64KB i šalje ih simultano diskovima. Tako se vrši upis, dok se čitanje odvija u suprotnom smeru. Istovremeno se pristupa segmentima na oba diska i kontroler ih, onda, sklapa u jednu celinu.Prednost se ogleda u tome što se fajl od 128KB, u RAID 0 nizu, ponaša identično kao fajl od 64KB na jednom disku. To je zbog toga što se segmentima pristupa simultano. Iz tog razloga je RAID 0, u teoriji, dva puta brži od jednog diska.U slučaju da je fajl manji od veličine segmenta, ne deli se i ubrzanja neće biti. Da bi se mogao napraviti ovaj niz potrebna su minimalno dva hard diska istih veličina, brzine i od istog proizvođača. Ne preporučuje se mešanje različitih diskova, jer će onda RAID 0 niz raditi kao najslabiji (najsporiji, najmanjeg kapaciteta) disk iz niza.

Prednosti:- nema pravljenja parnosti (ne gubi se na brzini usled toga)- lak za implementaciju- jeftin- maksimalno iskorišćenje mesta na diskovima

Mane:- nije pravi RAID niz- nema toleranciju greške- otkaz jednog diska dovodi do gubitka podataka- loš za servere gde su podaci bitni

Upotreba:- priprema za štampu- video montaža i produkcija- grafički dizajn- svi oni koji žele veće performanse, a rade redovan back-up

2.3 RAID 1 - Mirroring (refleksija)

RAID 1 jeste sadržaj jednog diska koji ima identičnu kopiju na drugom disku u nizu. Koristi se kada je važnost podataka, daleko, važnija od brzine njihovog upisa. RAID 1 je možda sporiji u upisu podataka, čak i od jednog diska, jer treba jednu informaciju upisati na dva mesta. Dobra osobina ovog RAID niza je što u slučaju otkaza jednog diska ne gubite podatke, a takođe ne gubite ni vreme u zameni diska. Sistem će u tom slučaju nastaviti da radi sa jednim diskom, a po zameni diska koji je otkazao, RAID 1 niz će se ponovo izgraditi. Softversko rešenje može znatno usporiti rad celog sistema, zato se preporučuje korišćenje hardverskog kontrolera.Da bi se ovaj niz napravio potrebna su minimalno dva hard diska, a za njih važe ista pravila kao i kod RAID 0 niza - diskovi moraju biti identični.

Prednosti:- nema generacije parnosti- laka implementacija- visoka tolerancija grešaka- koristi pun kapacitet diska- dva diska minimum

Mane:- nekorisno iskorišćavanje mesta na diskovima- visoki troškovi po upotrebljivom GB- duplo veći broj upisa

Upotreba:- web serveri- knjigovodstvo- banke- svugde gde je sigurnost podataka na prvom mestu

2.4 RAID 5 - Rotating Parity Array (srp. niz sa rotirajućom parnošću)

Najčešće korišćeno rešenje u serverima i radnim stanicama, jer pokušava da objedini brzinu RAID 0 (striping) i sigurnost niz nezavisnih(jeftinih) diskova) 1 (mirroring). Performanse nisu jednake, kako, ni RAID 0, tako ni RAID 1.Njegove performanse najviše zavise od kvaliteta kontrolera. Na kvalitetnom kontroleru sa dovoljnom količinom keš memorije, performanse RAID 5 mogu biti ekvivalentne RAID 0 nizu.Da bi ovaj niz funkcionisao, za razliku od prethodna dva niza, potrebna su vam tri diska. Na dva diska se šalju rastavljeni (striped) podaci, dok se na treći upisuje informacija o parnosti. Parity bit se generiše od originalnog fajla, u procesoru kontrolera, specijalnim algoritmom koji proizvodi podatke pomoću kojih se mogu rekreirati, u slučaju otkaza jednog od diskova, podaci koji se nalaze na druga dva diska (striping).Ovaj niz se naziva rotirajući, jer se informacija o parnosti ne upisuje uvek na isti disk, već svaki put na drugi. U ovom nizu uloga diskova se stalno smenjuje, time se eliminiše usporavanje do koga bi došlo da se informacija o parnosti konsantno upisuje na isti disk (RAID 4). Zbog toga je potreban hardverski kontroler, jer on ne samo da generiše informaciju o parnosti, već on određuje smenu diskova, kao i to gde će koji podatak biti upisan.Primer: tri diska u nizu, sa veličinom trake od 64KB, a vrši se upis fajla od 128KB. Kontroler prvo generiše informaciju o parnosti tako što radi XOR kalkulaciju za taj fajl, onda se fajl deli u dva dela (2x 64KB), prvi deo ide na jedan hard disk, drugi na drugi disk (isto kao kod RAID 0), a nakon toga se informacija o parnosti upisuje na treći disk u nizu. U sledećem "krugu" parity bit se ne upisuje na treći disk, već na jedan od druga dva, kako kontroler odredi.

Prednost  5 je u tome da, u slučaju otkaza bilo kog diska, niz i dalje može da nastavi da radi. Mana je ta što će raditi sporije, a i samo rekreiranje niza, posle zamene pokvarenog diska, traje znatno duže nego kod RAID 1 (informacija o parnosti se mora ponovo generisati). Još jedna od prednosti se ogleda u tome što se istovremeno može odvijati više upisa i čitanja bez zagušenja (što je veći broj diskova u nizu to se više ovih operacija istovremeno može vršiti).Kada već spominjemo mane ovog niza moramo napomenuti jednu koja može biti jako iritirajuća, a manifestuje se pri menjanju sadržaja samog fajla. Da bi smo promenili fajl, potrebno je da ga iščitamo sa hard diska, izmenimo i ponovo upišemo na disk (procedura kod korišćenja jednog diska). Kod RAID 5 je malo drugačije. Dva diska, na kojima se nalazi rastavljeni fajl, se istovremeno aktiviraju radi iščitavanja fajla, mi menjamo sadržaj fajl, promena fajla se šalje u kontroler koji ponovo izračunava informaciju o parnosti, zatim se fajl rastavlja i šalje diskovima, a informacija o parnosti se ponovo upisuje na treći disk u nizu. Sa

većim brojem diskova u nizu ova operacija postaje sve komplikovanija.Da bi ovaj niz bio efikasan potrebno je da svi diskovi budu identični

Prednosti:- najfleksibilniji od svih nizova- najbolji balans cena/performanse/sigurnost

- mogućnost više simultanih upisa- visoka brzina čitanja- visoka efikasnost- za kreiranje potrebna minimalno tri diska

Mane:- neefikasan sa transferom velikih fajlova- otkazivanje diska ima uticaj na performanse- za najbolje performanse potrebni su skupi kontroleri

Primena:- baze podataka- fajl i print serveri- web, e-mail i news serveri- intranet serveri - radne stanice

2.5 RAID 10 (RAID 0+1)

RAID 10 je u stvari RAID 0 uparen sa  1. Odatle vidimo da je RAID 10 isto što i RAID 0+1. Najbržem RAID nizu, RAID 0, dodata je sigurnost podataka sa RAID 1. Ovo je najskuplji RAID niz za korišćenje, jer zahteva minimalno četiri diska, a proširenje je veoma ograničeno. Ovo je prvi takozvani "dvo-dimenzionalni" niz, jer se zasniva na direktnoj saradnji između dva niza. I ovde važi da diskovi koji se koriste moraju da budu isti.

Prednosti:- nema generisanja parnosti- lak za implementaciju- koristi pun kapacitet diskova- visoka tolerancija greške- odlične performanse pri upisu i čitanju podataka

Mane:- neefikasno iskorišćenje mesta na diskovima- visoka cena- mala skalabilnost

Upotreba:- fajl serveri- baze podataka- gde se zahtevaju viske performanse sa visokom sigurnošću

2.6 Veličine traka (stripe size) i njihova važnost

Veličina traka je izuzetno bitna da bi se dobila veća performansa RAID nizova.Stripes (trake) su blokovi jednog fajla koji su razbijeni u manje delove.Stripe size (veličina u koju se podaci razbijaju) definiše korisnik u rasponu od 1KB do 1024KB i više.Princip rada je takav da RAID kontroler deli podatke u blokove (jedan ili više u zavisnosti od veličine trake i fajla) i zatim ih distribuira na diskove u nizu (različiti delovi fajla idu na različite diskove). Podatak će biti brže upisan zato što hard disk upisuje manje fajlove, koji u su u stvari deo jednog većeg fajla. Čitanje je takođe brže, jer se podaci preuzimaju istovremeno sa diskova u nizu, a onda sklapaju u kontroleru.

3 Proizvođači Hard Diskova

Tehnološka sredstva i moderan pogon uslovili su svetske proizvođače da se proizvodnja hard diskova svede na svega pet velikih kompanija. To su Seagate, Western Digital, Hitachi, Samsung i Toshiba.

Mnogi bivši proizvođaši su propali ili su zatvorili svoje odseke proizvodnje hard diskova. Kako su kapaciteti rasli profiti su se smanjivali što je uzrokovalo pad na tržištu. Prvi koji su ostali bez posla su bili Computer Memories Inc. (CMI) nakon incidenta 1987. Gde je pronađen manjak memorijskog prostora na diskovima u veličini od 20 MB, nakon toga njihova reputacija se nikada nije povratila.

Lista nekih od vodećih proizvođača.

- 1988 Tandon Corporation koja je kasnije prodata kompaniji Western Digital, firma koja je poznata po kvalitetnim kontrolerima.

- 1989 Seagate Technology, kupila ja Control Data proizvođača visoke klase.

- 1990 Maxtor koji je kupio Mini Scribe na bankrotu.

- 1996 Quantium čije diskove proizvodi firma MKE. 2000-te ih kupuje Maxtor.

- 2003 Hitachi kupuje IBM-ovu industriju hard diskova

- 2003 Western Digital kupuje Red Rite Corp.

- 2009 Toshiba poseduje Fujitsu deo proizvodnje

4 Online Storidž Sistemi

Online skladištenje podataka, poznato kao internet skladištenje podataka, je tehnologija koja omogućava ljudima da skladište svoje podatke na internetu. Sa sve većim brzinama i sve nižim cenama interneta koje padaju iz godine u godinu, sve više ljudi je zainteresovano za otkupljivanje svog prostora na internetu. Online skladištenje ne samo da pruža dodatnu fleksibilnost prema skladištenim podacima nego se ponaša kao dodatni sistem bekapa podataka i efikasan metod deljenja podataka sa ostatkom sveta.

To je razlog zašto se internet skladištenje podataka povećava i postaje sve popularnije i ako cene uređaja za skladištenje podataka kao što su hard diskovi, CD-R i Flash iz dana u dan drastično padaju. Još jedna prednost online skladištenja podataka je to što je raspoloživi prostor lako proširiti. Kada god bi došli do maksimuma online prostora potrebno je jednostavno podneti zahtev za povećanje prostora i to bez naknadnih hardverskih nadogradnji.

Sa online skladištenjem podataka korisnik zakupljenog memorijskog prostora može pristupiti svojim podacima u svaka doba i na svakom mestu, potreban je samo računar sa internet pristupom. Sve ovo je pogodno i za poslovne i kućne potrebe. Online skladišteni podaci koji se koriste u poslovne svrhe se mogu zaštititi i korisničkim lozinkama, dok podaci koji se koriste u privatne svrhe mogu taj prostor koristiti da bi svoje slike, muziku ili video snimke podelili sa prijateljima ili familijom širom sveta.

Još jedna prednost online skladištenja jeste zaštita ili bekap. Računari su podložni kvarovima memorijskih uređaja ili konstantnim napadima virusa. Zbog toga česti bekap podataka bi osigurao da bitni podaci budu zauvek izgubljeni. Treba imati na umu da skladištenje podataka treba da bude na nekom drugom mestu pored vašeg ličnog računara, na nekom drugom računaru ili memorijskom uređaju. Da bi to uradili ne postoji bolji način nego online skladištenje. Postoji više vrsta online skladištenja. Ako korisnici traže prostor za nepoverljive podatke onda osnovna verzija skladištenja je idealna. Sa druge strane za podatke kojima je potrebana dodatna sigurnost, to se može postićti raznim ekripcijama. Danas postoje razne firme koje nude online prostore u najam. Korisnici obično plaćaju po količini i vremenskom periodu zakupnine. U cenu je naravno uključena tehnička podrška koja je na raspolaganju dvadeset i četiri sata svih sedam dana u nedelji.

4.1 DAS (Direct Attached Storage)

Danas postoji više načina za implementaciju storage rešenja od kojih su najčešće u primeni DAS (Direct Attached Storage), NAS (Network Attached Storage) i SAN (Storage Area Network)

DAS (Direct Attached Storage) je sistem skladištenja podataka koji je konektovan direktno na server koji omogućava brz pristup podacima ali samo preko servera (slika 5).

DAS je osnovni nivo skladištenja podataka u kom domaćin (Host) računar poseduje uređaje za skladištenje. Umrežene stanice mogu pristupiti podacima samo preko domaćina (Host-a). DAS je bio prvi model za skladištenje podataka koji je postigao veliku popularnost i bio masovno korišten. Iako mrežni sistemi skladištenja dobijaju na popularnosti, DAS pronalazi svoje korisnike zato što je takve sisteme relativno lako razviti i njihovo razvijanje i postavljanje u sistem je prilično jeftinije od ostalih sistema.

Budući da klienti mogu pristupiti uređajima za skladištenje isključivo preko servera, Visok procenat serverskog uptime vremena je veoma bitan. Spor server će učiniti pohranu i skladištenje podataka veoma teškim. Budući da je server takođe pokreće aplikacije za pristup podacima, to dodatno usporava razmenu podataka.

DAS rešenja

DAS sistemi su isplativa rešenja za mala poduzeća, iako je ograničeni u svojoj skalabilnosti. Idealan je za mesta koja se oslanjaju na lokalno deljenje podataka i ako nema potreba za prebacivanje podataka na velike razdaljine. Firme koje svoje poslovanje započnu sa DAS sistemima i posle odluče da se prebace na kompleksnija rešenja, i dalje mogu koristiti DAS mreže da skladište manje bitne podatke.

Konfiguracija

DAS konfiguracija se može postići na dva načina, jedan je da disk koji služi za skladištenje bude instaliran na serveru a drugi da disk za skladištenje bude instaliran na zasebnoj mašini koja je spojena sa serverom.

Prednosti i nedostaci

U jednu ruku DAS poseduje neke prednosti, a to su: jednostavnost spajanja. Spajanje koje se može izvesti sa minimalnim stučnim sposobnostima, naročito zato što je umrežavanje sastavni deo objekata koji su povezani na server. SCSI kablovi ne koštaju mnogo i samim tim planiranje mreže je jeftino. DAS je rešenje za sve tipove skladištenja.

Nedostatci jednog DAS kućišta jesu loša stabilnost i ograničen kapacitet memorijskog diska. To znači da DAS nebi mogao biti korišten kao jedini medium za skladitenje podataka jedne firme.

Vrste DAS

Vanjski DAS sistemi su oni gde DAS može biti konfigurisan vanjskim pristupom kroz ulazno/izlazne kartice. SCSI interfejsi pružaju nadogradnju kapaciteta i veoma su korisni u pristupu vanjskih uređaja za skladištenje. Višestruki eksterni DAS sistemi nude brži oporavak u slučaju serverskog pada. Njihovi kapaciteti su u terabajtima što je mnogo više nego kapacitet običnog računara. Mana eksternih DAS sistema jeste u tome što je prilično skuplje od unutrašnjeg rešenja i zahteva mnogo više prostora.

DAS sistemi velikih razmera teško mogu biti implementovani zbog distribuiranih servera. DAS bezbednost uključuje bezbednost servera, i ograničenja pristupa serveru, kako fiziški tako i preko mreže. DAS koji se nalazi na Windows serverima se osiguravaju pomoću pravila grupe. Bekap i rekaveri DAS skladištenih podataka se može postići preko mreže, LAN ali to dodaje dodatni protok preko računarske mreže što može prouzrokovati zastoj u radu sa mrežnim aplikacijama. Rešenje za ovaj problem jeste uvođenje još jedne računarske mreže koja će služiti isključivo za skladištenje i bekap, ali naravno takvo rešenje dodaje kompleksnost u održavanju i upravljanju računarskom mrežom. Takav sistem ne bi bio adekvatan za velike baze podataka.

Performanse

U pogledu performansi DAS sistem se dobro ponaša, zato što su procesor i disk smešteni blizu jedan drugog. Performanse DAS-a takođe mogu da padnu, to se događa zato što prostor koji je predviđen za skladištenje i aplikacije, koriste isti set resursa. Za razliku od NAS i SAN koji koriste prostor koji je dodeljen za skladištenje i procesiranje, DAS utiče na LAN protokol zbog skladištenja upravo preko LAN-a.

Slika 5.(DAS mreža)

4.2 SAN (Storage Area Network)

SAN (Storage Area Network) je arhitektura gde je preko mreže priključen udaljeni storage uređaj na takav način da se diskovi i uređaji za skladištenje podataka prikazuju kako lokalni za operativni sistem. SAN je storage baziran na blokovima a brigu o file sistemu ostavlja na strani klijenta.Iako cena SAN sistema pada, i dalje je retko da se ovakvi sistemi sretnu izvan velikih kompanija. Slaba stabilnost dodaje kompleksnost u upravljanju i pohrani podataka. DAS sistemi ne mogu pružiti sigurnost kakvu pružaju SAN ili NAS konfiguracije.

SAN je centralizovana mreža koja omogućava povezivanje bilo koga na server sa bilo kim. To je u principu mreža velike brzine optimizovana za preuzimanje i skladištenje podataka Klasičan SAN omogućava pristup i razmenu podataka po pristupačnim cenama i online period od 24 sata svaki dan u godini kao i zaštitu od gubitka podataka. (slika 6).

Slika 6 (SAN mreža)

Prednosti SAN

- Ne zauzima resurse lokalne računarske mreže u toku bekapa, što omogućava nesmetan rad računarske između računara na lokalnoj mreži.

- Omogućava brz pristup podacima, zahvaljujući brzoj konekciji mreže koja je spojena optičkim vlakanima.

- Pomaže u centralizaciji podataka i sistema skladištenja.- Dodatni memorijski prostor može biti dodan sa minimalnim ometanjima i

prekidanjima.

Nivoi SAN-a

1 Adapteri magistrala - To se odnosi na servere koji se spajaju na SAN mreže. Oni imaju posebne interfejse za komunikaciju sa SAN mrežama. LAN i WAN mreže će dobiti neophodne informacije kroz HBA (adaptere magistrala)

- SAN mreža- SAN mreža je konektujući faktor u spajanju servera sa uređajima za skladištenje podataka. SAN mreža se može implementovati optičkim vlaknima ili point to point topologijom. SAN mreža se sastoji iz bridževa, medijskih interfejsa, rutera i Gigabitnih konvertera.

- Uređaji za skladištenje podataka – U uređaje za skladištenje spadaju diskovi, RAID, kasete, optički uređaji i ostali fizički uređaji na koje se podaci mogu skladištiti.

Pristup podacima

Da bi desktop računar skladištio ili preuzeo neki podatak on će biti usmeren na odgovarajućeg aplikacijskog servera peko LAN-a. Aplikacijski server će odaditi neophodno procesiranje podataka. Sa obzirom da je server već konektovan, SAN mreža mu je kao jedan veliki memorijski prostor. Aplikacijski server će preusmeriti podatke na SAN preko optičkih vlakana na fizičke uređaje. Kako bi razumeli SAN, on se može posmatrati kao nadogradnja na memorijskoj magistrali koja omogućava da se memorijski uređaji i serveri povežu na sličan načina kao u LAN ili WAN mrežama.

Arhitektura

SAN je mreža uređaja za skladištenje podataka kojima se pristupa putem klijentskih aplikacija i komuniciraju međusobno putem određenih protokola za razmenu podataka. Prvi takav protokol koji je bio primenjen u široj meri je bio SCSI (small computer simple interface) koji je bio ozbiljno ograničen i to zbog ograničenja u razdaljini i manjka sigurnosti (slika 7).

(slika 7)SAN arhitektura

SAN protokol današnjice se odvija putem optičkih kanala i postoji kategorizacija koja se kategoriše po konekciji unutar SAN mreže (uređaji koji omogućavaju aplikacijskim serverima da se spoje na eksterne LAN-ove kako bi komunicirali sa SAN mrežama) i SCSI ili ruter od optičkih kanala.Veće SAN mreže koriste svoje SAN rukovodioce. Važno je shvatiti da SAN mreže su kombinacije softvera i hardvera. U hardver komponente spadaju SAN rukovodioci, SAN habovi, SAN svičevi i FC/SCSI uređaji za skladištenje podataka. U softverska rešenja spadaju alati za menadžment uređajima, virtualizacija uređaja i ostalih aplikacija koje mogu manipulisati podacima i prenositi ih kroz mrežu.

Optički kanali

SAN je bio jedna od prvih aplikacija optičkog umrežavanja i opreme koja je radila na umrežavanju preko optičkih kanala. Protokol i prenos podataka se vrši ne samo preko optičkih nego i preko upredenih parica. SAN mreže koje su uvezane preko optičkih kanala su savršene za prenose velikih količina podataka kao što su baze podataka. Najpoznatiji protokol odobren od strane ANSI komiteta koji se koristi u optičkim kanalima je Fiber Chanel Protocol (FCP). Njegova popularnost se prepisuje SCSI protokolu koji u kombinaciji sa FC povećava daljinu povezanosti do 10 km.

Topologija optičkog kanala

Arhitektura optičkih kanala nudi tri topologije za SAN dizajnirane mreže.

1) Point to point2) Arbitrated loop3) Switched fabric

Sve tri opcije su zasnovane na gigabitnim brzinama, sa efektivnih 100 megabita u sekundi. Sva tri slučaja se mogu vezati i preko bakarnih i optičkih kablova, iako se optički kablovi preporučuju za mreže većih daljina, čak do 10 km sa jednim optičkim kablom. Optički svič omogućava od 8 do 32 porta sa punom brzinom od 100 MBps na svaki port, takođe svič može biti konfigurisan da podržava jedan ili više čvorova.

Dizajniranje SAN mreže

Postoji mnogo stvari pri dizajniranju mreže koje treba uzeti u razmatranje. Lista proizvoda i njihova implementacija:

- Zahtevi aplikacija- Podrška protokola- Razdaljina između uređaja- Broj uređaja- Promet- Podudarnosti- Spašavanje podataka- SNMP menadžment

Svi ovi faktori su povezani i trebali bi biti balansirani za optimalne troškove i cenu.

Zahtevi aplikacija

Prvo pitanje pri dizajniranju mreže jeste kakve su aplikacije koje će je koristiti, što znači hoće li mreža koristiti za Video, grafiku, baze podatka, data mining, bekap i tako dalje. Svi ovi tipovi imaju različit bandwith (obim), broj portova i pitanje razdaljine. Postoji mogućnost da jedna mreža mora biti „sposobna“ da obavlja funkciju uporedno na različitim tipovima aplikacija kao na primer bekapovanje, prenos videa i data mining u isto vreme.

Podrška protokola

Najčešći protokol koji se koristi u mrežama je SCSI-3, takođe se i proizvođači bus adaptera oslanjaju na taj protokol.

Razdaljina između uređaja

Organizacija servera i uređaja za skladištenje podataka mogu uticati na izbor kabla na određenim portovima i uređajima. Razdaljina među čvorištima je bitna stavka kada se bira između bakarnih i fiber veza. Mreža za skladištenje podataka u poslovnom svetu je veoma bitna tako da nebi trebalo iskorištavati specifikacije materijala i uređaja do maksimuma samo da bi se smanjili troškovi.

Broj uređaja

Broj priključaka koji se mogu priključiti na fiber svič je u milionskom broju, što je više nego adekvatno za bilo kakve velike mreže. Svič uređaji su obično reda do 16 priključaka ali im se može dodati još mnogo uređaja preko fabric loop-ova. Loop omogućava 127 adresa sa jednom adresom rezervisanom za svič.

Promet

Izračunajući prosečnu veličinu frejma, kapacitet bafera na serveru, broj aktivnih čvorišta itd, moguće je utvrditi odgovarajuću konfiguraciju. Protok (Bandwith) u fiber kanalima se konstantno podešava prema potrebama korisnika, srazmerno njegovim potrebama.

Podudarnost

Koncept podudarnosti se odnosi na bekap i uređaje mada oni nisu uzroci padova mreže. Gubitak mreže ili loše ponašanje se dešava usled lutajućeg čvorišta ili prekida u kablu. Visoke performanse i dostupnost mreže se mogu rešiti pomoću dvostrukih (dual) svičeva. U slučaju pada mreže u dual modu uvek postoji alternativni put koji će se ostvariti između uređaja.

Spašavanje podataka

Spašavanje podataka se najbolje može postići pomoću paralalne SCSI konfiguracije. Obično serveri koji su spojeni na rutere velikih brzina su podešeni da periodično bekapuju podatke. Fibre chanel nudi veoma dobro rešenje za spašavanje podataka. Cela arhiva podataka može biti bekapovana ili skinuta preko sviča na udaljenu lokaciju.

SNMP Menadžment

SNMP menadžment je sada uključen u sve LAN/WAN uređaje koji su namenjeni za mreže velikih razmera. Nijedan proizvođač mrežnih uređaja ne bi ponudio svoj proizvod koji je namenjen u poslovne svrhe bez potpune MIB II zaštite. Dodavanje samoupravljivih opcija u mrežu za skladištenje podataka podiže cenu određenim komponentama ali znatno smanjuje operacijisko vreme. Najveća prednost samoupravljačkih funkcija jeste samoodržavanje uptime sistema.

SAN Menadžment

San menadžment jeste kombinacija od dve discipline

1. Menadžment skladištenja2. Menadžment mreže

Različiti aspekti SAN menadžmenta se mogu podeliti u sledeće komponente:

1. Administrativni Menadžment

Pod administrativnim menadžmentom se podrazumeva centralizovan menadžmenti kontrola resursa za skladištenje, kao i topologiju i konfiguraciju menadžmenta.

2. Menadžment Podataka

U menadžment podataka spada bekap, arhiviranje, višestruke kopije istih podataka, hierarhija skladištenja i offsite storidž.

3. Bezbednosni Menadžment

Neophodne su odgovarajuće implementacije sigurnosnih mera zaštite na hostovima i mrežama koje pristupaju SAN-u. Sa obzirom da SAN omogućava pristup svim uređajima za skladištenje podataka, ogromne mere zaštite su neophodne. Danas postoje tri nivoa zaštite a to su: HBA (Host Bus Adapter) omogućava samo pojedincima da dobiju pristup storidžu. Drugi nivo je maskiranje i zone. Maskiranje jeste kreiranje podskupova mreža. Uređaji koji su u istom podskupu mogu da pristupe jedni drugima. Treći nivo zaštite jesu enkripcije. Protokoli koji rade sa istim enkripcijama mogu da razmenjuju podatke.

4. Fajl menadžment

U SAN mrežama podatke možemo uređivati i pregledati na dva načina:

a) Kao sirove podatke, fizički na površini diska ilib) Kao set logičkih podataka na logičkom fajl lejeru

Poteškoće u održavanju SAN merža leže u odabiru operativnog sistema i fajl sistema koji se efikasno mogu nositi sa raznim formatima. Kada su podaci Fizički uređeni na disku, svi serveri koji šeruju iste u zajedničkoj mreži moraju se složiti da koriste isti fajl format. Virtualizacija je reč koja se koristi među proizvođačima uređaja koji pokušavaju da pristupe mešovitim sistemskim fajlovima. Termin, virtualizacija se odnosi na proces podjele, spajanja ili zabrane pristupa fizički, uređajima za skladištenje podataka. U principu ti virtuelni prikazi uređaja sa skladištenje su vostupni i vidljivi za razne operativne sisteme i oni ih mogu koristiti kao da su zasebni diskovi. Primarni cilj virtualizacije SAN mreža jeste pojednostavljivanje administracije vrlo kompleksnih okruženja. Još jedna korist jeste poboljšanje u dostupnosti podataka u nedostatku univerzalnog jezika za pohranu podataka.

LUN Masking

Postoje razni načini da se ograniči ili omogući pristup određenim podacima, određenim korisnicima. Jedan od njih jeste korištenje hardvera koji identifikuje druge uređaje preko njihovog logičkog broja, LUN masking (Logical Unit Number). Zaštita pristupa podacima se može rešiti takođe i softverskim putem. LUN masking je metod u kom je serverima dodeljen pristup određenim LUN uređajima. U LUN maskingu uređaji sa različitim LUN-ovima nemaju mogućnost da vide jedni druge.

Prednosti LUN maskinga

- Više od jednog hosta kao što su windows NT ima pristup zajedničkim prostorima za skladištenje.

- Performanse su bolje zato što su veliki uređaji podeljeni u manje delove.- Nezavisnost lupove ili svičeva

Nedostatci LUN maskinga

- Menadžment je malo teži- hakeri i dalje mogu da zaobiđu maske

Zone

Zone ili zoniranje je definisano kao tehnika u kojoj se uređaji koji su međusobno spojeni u mreži poravnjavaju u u logičke grupe. Uređaji koji su u istoj zoni dele isti port tako su osigurani od drugih uređaja.

Slika 8 (LUN masking)

4.3 NAS (Network Attached Storage) Odeljenja informacionih tehnologija tragaju za rešenjima za skladištenje podataka koja su efikasna, jeftina daju dobre performanse, pouzdanost i stabilnost. Kako se broj korisnika na mrežama povećava tako se i količina podata udvostručuje. Network Attached Storage mreže postaju neophodna tehnologija u takvim okruženjima. Prednosti NAS mreža iznad starijeg rešenja DAS jeste u tome što NAS mreže razdvajaju servere od storidž prostora, rezultujući smanjenje troškova i lakšu implementaciju. Za razliku od DAS-a NAS mreža se direktno spaja na LAN mrežu, pružajući direktan pristup sistemskim fajlovima i diskovima. Ovakva arhitektura pruža mogućnost IT menadžerima da od jednog šerovanog diska korisnici i Windows i UNIX operativnih sistema koriste iste fajlove. NAS sistem sa odgovarajućim sistemskim fajlovima može da podrži kliente koji koriste bilo koji operativni sistem.

Slika 9.(NAS mreža)

NAS je sastavljen od hard diskova koji su podešeni na sopstvenu mrežnu adresu, što je mnogo bolje nego da su sastavni deo nekog računara koji pored svega obavlja funkcije na raznim aplikacijama koje drugi klienti na mreži koriste. Odvajanjem hard diskova od serverskih računara postiže se efikasniji protok podataka kao i aplikacija koje se obavljeju na serverima. NAS uređaji su spojeni na LAN mrežu i dodeljena im je IP adresa. Zahtevi za fajlovima se potražuju od glavnog servera koji fajlove preuzima od NAS fajl servera.NAS uređaji su serveri koji imaji funkciju samo da šeruju fajlove. NAS ne nudi aktivnosti i opcije kakve obični serveri nude, kao što su e-mail ili fajl menadžment. Nadogradnja memorijskog prostora na NAS sistemima se može obavljati bez zastoja u mreži, nadogradnja se obavlja bez gašenja servera. To je moguće zato što NAS memorijski prostor nije integralni deo servera.

NAS uređaj

NAS skladišteni uređaj je „plug and play“ tipa, dizajniran da odgovori na potrebe klienta u realnom vremenu. NAS uređaji su tako podešeni da mogu da usluže mreže koje imaju heterogenu mešavinu klienata i servera. To je moguće zato što NAS uređaji imaju ugrađen softver koji čini da podaci budu dostupni korisnicima raznih operativnih sistema. Kako klient koji koristi određeni operativni sistem, zatraži podatke tako se na NAS on šalje i poruku o tome koji operativni sistem koristi, tako da NAS utvdi poreklo klienta i šalje mu nazad odgovarajuće formatirane i prilagođene podatke koje je zatražio.

Fajl Sistem

NFS (Network File System) je aplikacija koja dozvoljava korisnicima da pregledaju, apdejtuju, ili skladište podatke na udeljene računare pod utiskom kao da to čine na na sopstvenom lokalnom hard disku.

SMB (Server Message Block) protokol omogućava windows klientima da pristupe, kreiraju ili apdejtuj fajlove na udaljenom serveru. Protokol im takođe omogućava da pristupe mejlovima ili printerima koji su takođe udaljeni. SMB protokol se može koristiti preko TCP/IP ili drugih mrežnih protokola kao što su IPX i NetBEUI.

CIFS (Common Internet File System) je standardni protokol koji omogućava programima da zatraže određene fajlove sa udaljenih računara koji su na internetu. CIFS je trenutno najčešći protokol na NAS sistemima zato što je čitljiv za windows, UNIX i Linux operativne sisteme.

Performanse

Performanse NAS uređaja zavise od podsistema storidž uređaja, brzine mrežne konekcije, brzine procesiranja i količine sistemske memorije.Podsistemi storidža koji su zasnovani na RAID tehnologiji nude izbor između performansi i pouzdanosti. Iako RAID nudi softver za podršku i poboljšanje performansi ipak nije poželjan za mreže koje se zasnivaju na važnim podacima.

Prednosti NAS mreža

NAS mreže su izuzetno pogodne za dostavljanje različitih podataka mnogobrojnim klijentima u isto vreme. NAS mreže takođe dobro funkcionišu kada podatke treba preneti na velike razdaljine. Zato što većina NAS podataka nije velika tako se i prenos se odvija mnogo lakše.

NAS serveri su brži od običnih servera jer je optimizovan za rad sa više operativnih sistema. Sve komponente u NAS mrežama su dizajnirane da optimizovano prenose podatke do klienata i obratno. Zbog prirode NAS mreža komponente su smanjene na minimum i operativni sistem je optimizovan, zbog toga je SAN mnogo pouzdaniji od običnih servera.

5 SSD (Solid State Disc)

Tradicionalni hard diskovi

Tradicionalni diskovi imaju ploče koje se vrte velikom brzinom i glavu koja se kreće tik iznad te ploče i upisuje magnetni zapis ili ga čita. Brzina čitanja i pisanja najviše zavisi od tri stvari: brzine rotacije ploča odnosno pista, brzine kretanja glave i količine memorije u samom disku. Ubrzavanje hard diskova se uglavnom vršilo ubrzavanjem broja okretaja ploče i bržim pokretanjem glave. Najbrži diskovi ovog tipa su Raptor diskovi čija se ploča, odnosno magnetna ploča vrtela brzinom od čak 10.000 do 12.000 obrtaja u minuti, dok je kod modernih standardnih diskova ta brzina 7.200 obrtaja. Pojedini nešto stariji modeli koji su još uvek u upotrebi imaju brzinu od samo 5.000 obrtaja u minutu.

SSD diskovi

SSD diskovi predstavljaju veliki korak napred na polju hard diskova, nema više ploča i glava, nema više obrtanja i pokretnih delova. SSD diskovi su kao o memorija, jer SSD diskovi se suštinski i prave od memorijskih modula.

Kao što su diskete, koje su imale magnetni disk u sebi koji se okretao u toku čitanja i pisanja, sada zamenili USB stikovi koji nisu ništa drugo do memorijski čip koji je povezan na USB kontroler i nemaju nikakvih pokretnih delova, tako SSD diskovi umesto magnetnog zapisa na obrtnoj ploči koriste memoriju kao medijum za skladištenje podataka. SSD diskovi su ogroman broj memorijskih modula na jednom mestu.

Slika 10(SSD)

Nastanak SSD Diskova

Nastanak SSD diskova je u glavnom prouzrokovan nedostatcima i manama klasičnih hard diskova. Najveće mane klasičnih hard diskova jesu:

- Osetljivost na vibracije, udarce i druge spoljne uticaje- Drugi i najveći problem jeste njihova brzina

Ideja za SSD diskove je došla od RAM diska, a koristilo se najčešće prilikom video montaže. Za uspešnu video montažu presudna je brzina, a RAM disk je neuporedivo brži od klasičnog diska.RAM disk klikni da uvećaš

RAM disk je kartica veličine grafičke kartice, na koju se mogu da umetnu isti RAM moduli koji se koristite za RAM memoriju računara i da ih koristite kao hard disk. Naravno, ovo rešenje je bilo skupo i prilično neefikasno za druge potrebe, pa se koristilo samo tamo gde je bila neophodna ogromna brzina prilikom čitanja i pisanja podataka. RAM diskove je moguće i dan danas pronaći na tržištu. RAM diskovi su bili prvi SSD diskovi.

Vrste SSD diskova

Postoje dve glavne vrste SSD diskova: SLC diskovi i MLC diskovi

SLC ili Single Level Cell diskovi

Podaci koje smeštamo na računaru se ustvari sastoje od bitova. Svaki od ovih bitova se smešta u svoju zasebnu memorijsku ćeliju.

MLC ili Multy Level Cell diskovi

Jedna memorijska ćelija sadrži više bitova, Više podataka može da se smesti u jednu memorijsku ćeliju. SLC diskovi su brži od MLC diskova i imaju duži životni vek.

Stvarni životni vek SLC diskova

Živoni vek se kreće negde u rasponu od 50 do 150 godina. U specifikacijama se obično govori o pretpostavljenom (složenim postupkom izračunatom) životnom veku diska. On varira od proizvođača do proizvođača, a zavisi od kvaliteta upotrebljene memorije i od strane proizvođača procenjenog prosečnog broja čitanja i pisanja. Čak iako usvojimo najmanju donju vrednost od 50 godina, ovaj životni vek je sigurno mnogo duži od životnog veka standardnog hard diska.

Životni vek MLC diskova

MLC životni vek je znatno kraći nego kod SLC diskova i kreće se u rasponu od 5 do 10 godina, pri normalnoj upotrebi. Ovako velika razlika zaista pobuđuje razmišljanja da li se MLC diskovi uopšte isplate. MLC diskovi su zbog svoje cene mnogo prihvatljiviji za kućne korisnike koji će čak i sa pet godina radnog veka biti veoma zadovoljni.

Brzina SSD diskova

SSD diskovi nemaju pokretnih delova tako da nema čekanja prilikom čitanja i pisanja, brzina zavisi od memorije i od kontrolera na kome se nalaze. SSD diskovi se ponašaju kao RAM memorija. Klasičnim hard diskovima potrebno je negde između 15ms i 20ms da očitaju podatak. SSD disku je potrebno 0.1 ms da uradi istu tu operaciju.

Prednosti SSD diskova:

- Izuzetno velika brzina upisa i čitanja podataka- Izuzetno velika otpornost na potrese, udarce i slična fizička dejstva

Mane SSD diskova:

- Za sada veoma mali kapaciteti:

o SLC diskovi su uglavnom do 64Gb veličine, veoma su retki oni od 128Gb.o MLC diskova ima i većih sve do 256Gb.

- Visoka cena po Gb, odnosno visoka ukupna cena.

SADRŽAJ

Uvod...........................................................................................................................................1

1 Prostori za skladištenje podataka.............................................................................................2

1.1 Arhitektura hard diska...............................................................................................3

1.2 Kapacitati...................................................................................................................4

1.3 Potrošnja električne energije.................................................................................................5

1.4 Otpornost na mehaničke udare..............................................................................................6

1.5 Interfejsi.................................................................................................................................6

1.6 Faktori zraka..........................................................................................................................7

2 RAID.....................................................................................................................................................8

2.1 Softverski i hardverski RAID kontroleri................................................................................8

2.2 RAID 0 – Striping..................................................................................................................8

2.3 RAID 1 – Mirroring...............................................................................................................9

2.4 RAID 5 ................................................................................................................................10

2.5 RAID 10...............................................................................................................................11

2.6 Veličine traka i njihova važnost...........................................................................................12

3 Proizvođači hard diskova.....................................................................................................................12

4 Online storidž sistemi..........................................................................................................................13

4.1 DAS (Direct Attached Storage)...........................................................................................14

4.2 SAN (Storage Area Network)..............................................................................................16

4.3 NAS (Network Attached Storage).......................................................................................23

5 SSD (Solid State Disc).........................................................................................................................26