Выбор операционной системы для открытых систем хранения

Всё более распространённой становится практика отказа от традиционных проприетарных устройств хранения — как NAS, так и SAN — и вместо этого использования готового оборудования с установленной на нём операционной системой для хранения, что многие называют «самодельными» серверами хранения. Это, конечно, является неверным определением, поскольку никто не называет обычный файловый сервер «самодельным» только потому, что вы сами установили Windows. Вокруг хранения данных витает немало мифов и легенд, и люди нередко впадают в панику при мысли об установке Windows и назывании результата NAS, а не файловым сервером. Поэтому, если вам так удобнее, используйте термины «файловый сервер» или «сервер хранения» вместо NAS и SAN — проблема решена. Это часть движения «открытых систем хранения» — перехода систем хранения от проприетарных к стандартным.

Выбор правильной операционной системы для сервера хранения важен и не всегда прост. Я активно работаю в этой области, и люди часто спрашивают меня о рекомендациях. Рекомендации варьируются в зависимости от сценария и нередко кажутся запутанными. Однако факторы на самом деле относительно просты, если знать ограничения, формирующие выборы и пути в дереве решений.

Прежде чем выбирать ОС, необходимо остановиться и обдумать, каковы будут наши потребности. Среди областей, которые необходимо рассмотреть: ёмкость, производительность, простота администрирования, бюджет, технология подключения, стоимость и кластеризация. Есть также две основные категории систем: стандартная операционная система или операционная система для устройств хранения. Стандартные операционные системы — Windows, Linux, Solaris и FreeBSD. Операционные системы для устройств хранения — FreeNAS, OpenFiler и NexentaStor. В обеих категориях есть и другие, но это основные игроки в настоящее время.

Первое решение — готовы ли вы или ваша организация поддерживать обычную операционную систему в роли сервера хранения. Если вас интересует NAS, просто спросите себя: смогли бы вы администрировать файловый сервер? Администрирование сервера блочного хранения (SAN) немного сложнее или, по меньшей мере, необычнее, что может вызвать небольшое беспокойство, однако на самом деле не выходит за рамки других административных задач. Если ответ положительный — использование привычных инструментов и интерфейсов операционной системы вас устраивает, — то просто исключите категорию «устройств» сразу. Подход на основе устройств добавляет сложности и замедляет циклы разработки и поддержки, поэтому, если он не является необходимым, он нежелателен.

Операционные системы для устройств хранения существуют лишь для того, чтобы предоставить готовый, «удобный для использования» интерфейс управления сервером хранения. Концептуально это привлекательно, однако с этим методом связаны реальные проблемы. Главные из них обусловлены процессом «упаковки», который отдаляет вас от поставщиков корпоративных ОС, делая вашу систему более хрупкой, отстающей в обновлениях и функциях и менее защищённой, чем традиционные аналоги. Это также ставит вас в зависимость от очень небольшой компании для поддержки на уровне OEM при возникновении проблем, а не от крупного корпоративного поставщика с огромной пользовательской базой и сообществом. Процесс превращения в устройство также неизбежно лишает системы функций и возможностей. В итоге — проигрыш.

Устройства привлекательны удобным веб-интерфейсом, с которого хранилище может администрировать «кто угодно». Хотя бы в теории. Но на практике есть два соображения. Первое: всегда бывает необходимость войти непосредственно в операционную систему и что-то исправить. Наличие специального веб-интерфейса устройства делает это значительно сложнее, чем обычно, — то есть именно в тот момент, когда вам больше всего нужна «устройствоподобность» системы, у вас её нет. Второе: сама мысль о том, что нечто столь критически важное, как хранилище, доступно «кому угодно», — пугающая. Мало в каких частях вашей инфраструктуры требуется больше опыта, планирования и внимательности, чем в хранилище. Усложнить работу с системой — не всегда плохо.

Если вам всё же необходима система в виде устройства, то в первую очередь рассматриваются FreeNAS и OpenFiler. NexentaStor предлагает привлекательный продукт, однако в бесплатной версии он недоступен, а стоимость может быть обременительной. Бесплатно загружаемая версия, судя по всему, является бесплатной для первых 18 ТБ сырого хранилища, однако лицензионное соглашение гласит иное, что редко делает её популярным выбором. (Стоимость NexentaStor достаточно высока, что приобретение полностью поддерживаемой системы Solaris обойдётся дешевле и обеспечит полную поддержку от оригинального поставщика, а не от Nexenta, которая по существу переупаковывает старые версии Solaris и ZFS. Более современный код и обновления доступны дешевле из оригинального источника.)

FreeNAS, за исключением кластеризации, является предпочтительной платформой хранения в упакованном виде устройства. Она обладает широко известной файловой системой ZFS, обеспечивающей гибкость и простоту использования, которых не хватает OpenFiler и другим альтернативам на базе Linux. Также имеется рабочая реализация iSCSI, поэтому FreeNAS можно безопасно использовать как в роли NAS, так и SAN. Поддержка FreeNAS, судя по всему, растёт: регулярно ведётся разработка и функции сохраняются. FreeNAS предлагает широкий спектр функций и поддерживаемых протоколов. Ожидается, что в будущем в FreeNAS появится кластеризация, поскольку недавно она была добавлена в лежащую в основе операционную систему FreeBSD. В таком случае FreeNAS полностью устранит необходимость в OpenFiler на рынке. FreeNAS полностью бесплатен.

OpenFiler не имеет надёжной реализации iSCSI SAN (если только не платить значительную сумму за замену этой части системы рабочим компонентом) и значительно устарел по сравнению с конкурентами, однако предлагает полную блочную репликацию в реальном времени, позволяющую работать в кластерном режиме для обеспечения надёжности. Проблема здесь в том, что удобный веб-интерфейс NAS-устройства не рассчитан на этот сценарий, и если вы хотите это сделать, вам придётся засучить рукава в командной строке — и очень основательно. Это материал экспертного уровня, и любой, кто способен рассматривать проект по превращению OpenFiler в надёжный кластер, будет столь же или значительно более комфортно чувствовать себя при построении всего кластера с нуля на дистрибутиве Linux по своему выбору. OpenFiler построен на достаточно непопулярном и ныне полностью прекращённом rPath Linux с использованием системы пакетирования Conary — оба являются нишевыми игроками в мире Linux, мягко говоря. Вы найдёте мало поддержки rPath от других администраторов, а многие пакеты и функции, к которым вы могли бы захотеть получить доступ, недоступны. Единственное значимое преимущество OpenFiler — наличие DRBD для кластеризации, что, как уже отмечалось, бессмысленно. Поддержка OpenFiler, судя по всему, ослабевает: новые функции не появляются, а ключевые функции, такие как AFP, были удалены, а не добавлены новые. OpenFiler бесплатен, но ключевые функции, такие как надёжный iSCSI, — нет. Последние отзывы пользователей OpenFiler свидетельствуют о том, что даже хранилище без iSCSI стало нестабильным в последнем релизе, и потеря данных происходит регулярно. OpenFiler по-прежнему пользуется большой популярностью в восприятии этого сегмента отрасли, однако его следует полностью избегать.

Если вам не нужна операционная система хранения в виде устройства, у вас появляется больший и лучший выбор, но значительно более сложное дерево решений. В отличие от рынка ОС для устройств, полного ловушек (NexentaStor имеет неожиданные затраты, OpenFiler, похоже, поддерживает iSCSI, но приводит к потере данных, в новых версиях функции удаляются), все четыре операционные системы, упомянутые здесь, чрезвычайно надёжны и богаты функциями. Три из них имеют поддержку от OEM-поставщиков, что может стать важным решающим фактором, и все обладают отличными вариантами поддержки от третьих сторон — значительно более широкими, чем доступные на рынке устройств.

Первое решение — нужны ли функции, специфичные для Windows, в первую очередь NTFS ACL. Новые пользователи NAS нередко удивляются, обнаружив, что протокол SMB не обеспечивает всего детализированного управления файловой системой, к которому они привыкли в Windows. Это связано с тем, что такой контроль реализован на уровне файловой системы, а не сетевого протокола, и только Windows предоставляет его через NTFS. Поэтому, если требуется детализированное управление файлами Windows, Windows — единственный вариант.

Три остальных участника — Linux, Solaris и FreeBSD — разделяют базовые возможности, за заметным исключением кластеризации. У всех есть хороший программный RAID, все имеют мощные и надёжные файловые системы, все обладают мощным управлением логическими томами и все предоставляют разнообразные варианты подключения NAS и SAN. Многие версии Linux и FreeBSD доступны совершенно бесплатно. Solaris, будучи бесплатным для тестирования, недоступен бесплатно для производственного использования.

Главное различие между этими тремя вариантами ОС — кластеризация. Linux давно имеет DRBD — надёжную технологию кластеризации файловых систем. FreeBSD недавно (начиная с версии 9.0) добавил HAST для той же цели. Таким образом, теоретически FreeBSD имеет те же возможности кластеризации, что и Linux, однако это значительно новее и значительно менее известно. Solaris лишён кластеризации файловых систем в базовой ОС и в настоящее время требует коммерческих дополнений для её реализации.

Solaris и FreeBSD разделяют мощную и проверенную в боевых условиях файловую систему ZFS. ZFS чрезвычайно мощна и гибка и давно является ключевым преимуществом этих платформ. Поддержка файловых систем в Linux более запутана. Практически любой дистрибутив Linux (нас интересуют прежде всего RHEL/CentOS, Oracle Unbreakable Linux, Suse/OpenSuse и Ubuntu) поддерживает EXT4 — мощную и быструю, но лишённую ряда действительно полезных функций ZFS. Однако Linux быстро принимает BtrFS, которая весьма конкурентоспособна с ZFS, но является молодой и в настоящее время доступна только в дистрибутивах Suse и Oracle Linux. Ожидается, что она появится и в других дистрибутивах для производственного использования в ближайшее время, однако сейчас ещё находится в стадии эксперимента.

За пределами кластеризации выбор ОС из этих трёх, вероятно, определится прежде всего опытом и удобством работы. Solaris, как правило, известен наилучшей пропускной способностью, а FreeBSD — наихудшей. Но все три весьма близки. Как только BtrFS станет широко доступна и стабильна в Linux, Linux, вероятно, станет де-факто выбором, как это было в прошлом.

Без внешних факторов мои рекомендации по платформе хранения — FreeBSD, а затем Linux, при этом Solaris исключается на основании того, что редко кто ищет коммерческую поддержку, поэтому он автоматически отпадает. Это основывается почти исключительно на доступности файловых систем с копированием при записи (CoW) и предполагает отсутствие кластеризации, которая не является распространённой. Если кластеризация необходима, то сначала Linux, затем FreeBSD, и Solaris снова исключается.

Linux и FreeBSD быстро сближаются по функциональности. По мере того как BtrFS развивается в Linux и HAST развивается в FreeBSD, они как будто встречаются посередине, и выбор становится практически вопросом подбрасывания монеты.

Единственного простого ответа не существует. Выбор ОС для хранения — это баланс множества факторов: производительности, ресурсов, функций, поддержки, стабильности и т.д. Есть несколько факторов, позволяющих исключить многих претендентов, и знание этих жёстких ограничителей является ключевым. Знание того, как именно вы планируете использовать систему и какие факторы важны для вас, помогает разобраться в доступных вариантах.

Даже после выбора платформы предстоит принять немало решений. Некоторые платформы включают несколько файловых систем. Есть SAN и NAS. Есть несколько протоколов SAN и NAS. Есть объединение сетевых адаптеров (bonding, или teaming в мире Windows). Есть многопутевой доступ (Multipathing). Есть снимки состояния (snapshots), тома, RAID. Список можно продолжать бесконечно.