Podatkovni strežnik za plitkejše žepe

Objavljeno: 25.11.2006 17:11 | Avtor: Peter Šepetavc | Kategorija: Preizkusi | Revija: Oktober 2006

V letošnji septembrski številki smo predstavili nekaj omrežnih diskov NAS, ki so kakor nalašč za reševanje tegob, ko na disku v računalniku zmanjka prostora, obenem pa bi radi datoteke delili z več uporabniki v omrežju. Namesto da bi kupili katerega izmed predstavljenih izdelkov, se lahko odločimo tudi za izdelavo lastnega omrežnega diska.

Omrežni sistemi NAS so bili še do nedavna domena večjih podjetij, ki so si tako razkošje lahko privoščila (in naložbo tudi ekonomsko upravičila). V zadnjih letih pa je na voljo čedalje več sistemov, namenjenih manjšim podjetjem in zahtevnejšim posameznikom. Prve korake v manjše pisarne in domove so utrli zunanji diski USB - ti imajo z omrežnimi diski sicer precej manj skupnega kakor z diski, ki so nameščeni v računalniku, a so kljub temu pripomogli k temu, da smo tudi doma na diske začeli gledati kot na nekaj, kar ni nujno privito v ohišje računalnika.

Prvi in še danes zelo priljubljeni NASi so ponujali le en disk in omrežni vmesnik. Na prvi pogled gre za dokaj majhen korak naprej v primerjavi z diskom na vmesniku USB, vendar že tako preprosto zasnovan NAS ponuja hkraten in neodvisen dostop do podatkov iz vsakega računalnika v omrežju, česar z diskom USB ne moremo doseči. V večino sistemov NAS za manj zahtevne uporabnike sta danes vgrajena en ali dva diska, pri čemer slednji včasih tudi podirajo katero izmed preprostejših različic diskovnih polj. Zahtevnejšim so povečini namenjene naprave, v katere so vgrajeni do štiri diski - ti navadno ponujajo zmogljivejša diskovna polja (RAID 5) in tako poskrbijo tudi za varnost podatkov, ne samo za štirikrat večjo zmogljivost. Ti datotečni strežniki se lahko pohvalijo že z dokaj zmogljivim procesorjem, nekaj lastnega pomnilnika in zmogljivim operacijskim sistemom, ki skrbi za nadzor nad podatki, uporabniki in pravicami dostopa do podatkov na diskih.

"Naredi sam" NAS

A ti sistemi seveda niso poceni: naprave, pri katerih diske kupujemo posebej, stanejo brez diska NAS več kot sto tisočakov, tiste z že vgrajenimi diski pa so navadno približno toliko dražja, kot bi nas stal nakup primerljivih diskov za naprave, kjer ti še niso v kompletu. Nekaj sto tisočakov je nemara majhen izdatek za podjetje, ki tako napravo potrebuje, za povprečnega domačega uporabnika, ki bi si rad uredil v celotnem omrežju dostopno in z RAID 5 zavarovano večpredstavno knjižnico, pa je nekoliko prevelik.

Strošek si vsak računalnikar, še posebej tak, ki ima tudi nekaj mojstrske žilice, še teže upraviči, če si ogledamo, kako so te naprave pravzaprav sestavljene. Procesor s taktom nekaj 100 MHz in kakšnih 64 MB pomnilnika, resda v simpatičnem majhnem ohišju, so tehnične značilnosti, ki kar kličejo po primerjavi z nekaj let starim računalnikom s Pentiumom 3 oz. primerljivim procesorjem, ki bi ga uporabili za datotečni strežnik.

Postavitev datotečnega strežnika je za vsakega malo bolj veščega uporabnika preprosto opravilo, vendar s tem še nimamo na voljo vseh zmožnosti, ki jih ponuja namenski NAS. Zaplete se pri podpori diskovnim poljem. Bolj ali manj vse osnovne plošče danes podpirajo RAID 0 in 1, podpora RAID 5 pa je omejena na najzmogljivejše modele osnovnih plošč zadnjega rodu, pri meritvah zmogljivosti pa se krmilniki RAID 5 v sistemskih naborih obnesejo dokaj slabo. Nakup namenskega krmilnika ne pride v poštev, saj smo že v začetku privzeli, da želimo s sestavljanjem lastnega NASa prihraniti - nakup krmilnika za okoli 70 tisočakov, kolikor stanejo krmilniki s podporo RAID 5 za štiri diske, torej ni ena izmed možnosti.

Rešitev najdemo v programskih diskovnih poljih. Pri njih, denimo, za pravilno izgradnjo ter pisanje in branje s polja RAID 5 ne skrbi namenski krmilnik, temveč operacijski sistem. Diski so v sistem nameščeni vsak zase, šele v operacijskem sistemu pa jih združimo v diskovno polje - pri krmilnikih RAID za to poskrbimo že v biosu krmilnika. Vso obdelavo podatkov prevzame sistemski procesor. Prednost take rešitve je, da ne potrebujemo dragega krmilnika RAID oziroma sploh nobenega krmilnika RAID, tudi poceni izvedenke, ki je del sistemskega nabora osnovne plošče, ne. Diske enostavno priključimo na vodilo ATA ali SATA. Slabost takega pristopa je v tem, da moramo imeti neki pomnilniški nosilec na voljo za operacijski sistem. Sistema namreč ne moremo namestiti kar na diskovno polje - tega (vsaj če govorimo o RAID 5) z vidika strojne opreme namreč ni, dokler se sistem ne zažene. Poleg diskov, namenjenih izgradnji polja RAID 5, moramo imeti tako še en disk, na katerega je nameščen sistem.

Pri izbiri operacijskega sistema smo nekoliko bolj omejeni, kot če bi sestavljali navaden računalnik. Sistemi, namenjeni osebnim računalnikom in delovnim postajam, namreč ne podpirajo programskih diskovnih polj, zato moramo seči po strežniški programski opremi. Če nočemo seči globoko v žep, se moramo odločiti za katerega izmed odprtokodnih operacijskih sistemov. Večina bo verjetno izbrala Linux ali katerega izmed sistemov BSD, saj se lahko pri obeh nadejamo dokaj pestrega nabora gonilnikov in številnih različnih distribucij, izmed katerih jih je precej prilagojenih specifični rabi. Med njimi seveda ne manjka kar nekaj takih, pri katerih so imeli razvijalci v mislih predvsem datotečne strežnike.

Strojna oprema

Za domači NAS ne potrebujemo zmogljivega računalnika. Omenili smo že, da ima večina krmilnikov RAID in že sestavljenih naprav NAS procesor s taktom le nekaj sto MHz. Primerjava sicer ni povsem umestna, ker gre pri teh napravah za namenske procesorje, ki so pogosto prilagojeni krmiljenju diskovnih polj. Kljub temu bo opravilu več kot kos vsak PC s procesorjem, ki ima takt nekaj 100 MHz, in 64 MB pomnilnika.

Za izgradnjo polja RAID 5 potrebujemo najmanj tri diske - verjetno se bo večina odločila za štiri. Pri štirih diskih je izguba prostora zaradi izgradnje polja manjša (1/4 namesto 1/3), poleg tega večina starejših osnovnih plošč podpira do štiri diske IDE. Diski naj bodo enako zmogljivi.

V sistem bi načeloma morali dodati še peti disk, na katerega bi namestili sistem. Ker večina starejših osnovnih plošč podpira štiri diske IDE, moramo poseči po disku USB. Izkaže se, da je za večino operacijskih sistemov, namenjenih datotečnim strežnikom, dovolj ključ USB povprečne zmogljivosti. Poskrbeti moramo le za to, da sistem podpira zagon z diska USB in da je na ključu USB več prostora, kot ga bo zasedel sistem.

Vse skupaj namestimo v primerno ohišje, ki naj bo čim tišje - datotečni strežnik je naprava, ki je večino časa vključena, zato nočemo, da bi nam glasni ventilatorji kratili spanec ali nas motili pri ogledu filma, ki ga bomo poganjali s tega strežnika.

Grafično kartico in optično enoto bomo potrebovali samo med namestitvijo, pri nekaterih distribucijah pa še takrat ne: namestitev na ključ USB opravimo na drugem računalniku, ključ priključimo v novi NAS in ga zaženemo. Če smo vse pravilno nastavili, je NAS že dostopen prek omrežja in nadaljnjo namestitev in nastavljanje izvajamo kar prek spletnega brskalnika.

Operacijski sistemi

Operacijskih sistemov s podporo zmožnostim, ki jih pričakujemo od datotečnega strežnika, je kar nekaj, med uporabniki pa so se nekako najbolj uveljavili trije: Openfiler, NASLite in FreeNAS. Kljub temu da gre za sisteme, ki so vsi po vrsti namenjeni datotečnim strežnikom s podporo RAID, so med njimi precejšnje razlike, skupna značilnost vseh treh pa je, da gre za odprtokodne projekte, ki so na voljo zastonj. Dostop do programske kode pa omogoča programersko bolj ozaveščenim uporabnikom, da za kakšno zmožnost, ki je sistem v osnovi sicer ne podpira, poskrbijo kar sami.

Openfiler temelji na linuxovski distribuciji CentOS, gre pa za sistem, ki je najbolj zrel in zmogljiv med predstavljenimi. V osnovi je bil Openfiler plačljiv strežniški operacijski sistem, ki ga je razvijalo podjetje Xinit. To še vedno drži roko nad celotnim projektom, kljub temu da je sistem že nekaj let na voljo brezplačno, pri razvoju pa sodeluje precej zunanjih razvijalcev. Sistem je strojno precej zahteven: potrebujemo najmanj 500 MHz procesor, 128 MB pomnilnika in 1,2 GB prostora na disku za namestitev.

Openfiler "požrešnost" pri sistemskih zahtevah upraviči pri zmogljivosti. Sistem podpira tako naprave NAS kot SAN, podprta je cela vrsta omrežnih protokolov. Uporabnike, ki uporabljajo Microsoftove domenske strežnike, bo še posebej razveselil podatek, da Openfiler podpira tudi avtentifikacijo uporabnikov prek Active Directoryja. Sistem zna nadzorovati UPS, podpira povezave iSCSI, razvijalci pa obljubljajo, da bodo v naslednjih različicah omogočili preprost razvoj in namestitev dodatkov, ki bodo zmogljivost sistema še povečali. Bolj izkušeni omrežni upravitelji naj bi po navedbah razvijalcev sistem namestili in nastavili v desetih minutah, vendar opozarjajo, da bodo imeli manj vešči uporabniki težave pri nastavljanju sistema.

Openfiler je ena izmed zmogljivejših rešitev za postavitev strežnika NAS.

NASLite tako kot Openfiler temelji na Linuxu, vendar gre za precej manj ambiciozen projekt, ki pa je zaradi tega preprostejši in ga zato laže namestimo in vzdržujemo. NASLite je na voljo v kar osmih različicah, ki so si med seboj zelo podobne, razlikujejo pa se predvsem v tem, na kakšne nosilce jih lahko namestimo in katere protokole podpirajo. Najenostavnejša se zažene kar z diskete (zaseda le 1,7 MB), za uporabnika bolj zanimiva pa je rešitev, ki za zagon zahteva najmanj 8 MB ključ USB. Žal so posamezne veje sistema vzeli v roke različici razvijalci. Osnovni sistem je tako še vedno brezplačen, bolj pogosto nadgrajene (in po zmožnostih zanimivejše) različice pa je treba plačati. To velja tudi za različici z namestitvijo na disketo ali ključ USB. Za razliko od Openfilerja in FreeNASa potrebujemo za NASLite namenski krmilnik RAID, saj sistem ne podpira programskih diskovnih polj.

NASLite je v najbolj zanimivih različicah žal na voljo le za plačilo.

FreeNAS je izmed vseh omenjenih sistemov še najmanj "zrel": zadnja različica ima oznako 0.671, na spletni strani pa najdemo tudi zemljevid z zmožnostmi, ki jih bodo ponujale prihodnje različice. Da gre za sistem, ki uporabnika vabi k eksperimentiranju in preizkušanju, kaže tudi to, da je na voljo tudi že pripravljena namestitev za navidezni računalnik v okolju VMWare. To uporabniku omogoča preizkus sistema, ne da bi moral vnaprej kupiti vso strojno opremo.

Sistem podpira tako strojna kot programska diskovna polja RAID, pri čemer smo pri slednjih omejeni na RAID 0, 1 in 5. Sistem podpira diske, priključene na vmesnike ATA, SATA, SCSI in USB, podprte pa so tudi kartice CompactFlash. Pri gonilnikih smo omejeni na tiste, ki jih vključuje sistem FreeBSD 6, na katerem temelji FreeNAS.

Izmed omenjenih treh sistemov je FreeNAS najprimernejši za namestitev v domači podatkovni strežnik. Je preprost, majhen in čeprav gre za razvojno različico, ponuja vse zmožnosti, ki jih pričakujemo od strežnika NAS. Ker končna različica še ni na voljo, je lahko v sistemu kak hrošč več, vendar za te napake niso imuni tudi drugi sistemi. Dokumentacija je obširna, poleg pogostih vprašanj in odgovorov namreč obsega tudi priročnik v formatu PDF in še nekoliko obsežnejša navodila v spletu.

FreeNAS je že v dokaj zgodnji fazi razvoja, vendar ponuja že večino zmožnosti, ki jih pričakujemo od sistema NAS.

Namestitev FreeNAS

FreeNAS smo namestili na ključ USB z zmogljivostjo 64 MB, za diskovno polje pa smo uporabili štiri diske z zmogljivostjo 300 GB. S spletne strani si najprej presnamemo sliko CDja z namestitvijo. Ta zasede le dobrih 30 MB, tako da bo pri vseh s širokopasovno povezavo hitro prenesena na lokalni disk.

Prvi del namestitve poteka na računalniku, ki bo rabil kot datotečni strežnik. V ta namen moramo imeti na računalnik priključen optični pogon in monitor. Ključ USB priključimo na računalnik. Pri namestitvenih zmožnostih izberemo namestitev na ključ USB. Po hitri namestitvi računalnik znova zaženemo in v biosu izberemo zagon s ključa USB. Pri namestitvi moramo biti pozorni, da ključ ni premajhen, saj nas sistem sam na to ne opozori. Poskusili smo tudi z namestitvijo na 16 MB ključ USB in "namestitev" se je izvedla do konca, šele po vnovičnem zagonu smo opazili, da sistema ne moremo zagnati s ključa. FreeNAS za namestitev porabi nekaj več kot 24 MB prostora.

V naslednjem koraku moramo nastaviti omrežni vmesnik. Pri prepoznavanju vmesnikov smo omejeni na omrežne vmesnike, ki jih prepozna sistem FreeBSD 6. Preizkusili smo nekaj različnih sestavov strojne opreme in izkaže se, da FreeNAS ne prepozna nVidiinega omrežnega vmesnika, ki je v naboru nForce 4, prav tako ni zaznal Marvellovega gigabitnega omrežnega vmesnika. Z Intelovim sistemskim naborom nismo imeli težav, prav tako je sistem prepoznal vse omrežne vmesnike, ki temeljijo na čipu podjetja Realtek. Omenimo še, da je pri vseh računalnikih z vmesnikom firewire, FreeNAS le-tega zaznal in nam omogočil, da smo ga nastavili, tudi pri plošči z naborom nForce4.

Izbranemu omrežnemu vmesniku nastavimo številko IP, prehod in strežnik DNS. Omenjene vrednosti lahko sistem seveda pridobi tudi od strežnika DHCP, če ga imamo v omrežju. Na koncu lahko s pinganjem računalnikov v omrežju preverimo, ali je z omrežno povezavo vse v redu. Če vidimo računalnike v omrežju, je namestitev končana. Odklopimo lahko grafično kartico, optično enoto in monitor ter naš novi NAS znova zaženemo.

Nastavljanje diskov

Naslednji del nameščanja poteka že prek grafičnega namestitvenega vmesnika, do katerega imamo dostop s spletnim brskalnikom. V enem izmed računalnikov v omrežju v spletnem brskalniku s številko IP, ki smo jo nastavili v prejšnjem koraku, dosežemo grafični vmesnik. Po prijavi se odpre okno s celo vrsto nastavitev, ki na prvi pogled spominja na okno z nastavitvenim vmesnikom pri usmerjevalnikih - na levi imamo sklope nastavitev, na desni strani pa se odpirajo strani z lastnostmi, ki jih lahko nastavljamo.

Osnovni nastavitveni vmesnik

Najprej smo seveda usposobili naše štiri 300-gigabajtne diske. Okno "Disks: Management" nam omogoča, da posamezne diske programsko priključimo v sistem in tako omogočimo dostop do njih. Diske moramo priključiti le prvič, nato so sistemu na voljo že ob zagonu. Na seznamu diskov je tudi disk (oz. v našem primeru ključ USB), na katerega je nameščen sistem. Tega v sistem ne smemo programsko priključiti, saj bomo v tem primeru povozili sistemske datoteke in računalnik se po vnovičnem zagonu ne bo več zbudil, celotno namestitev bomo morali izvesti od začetka. FreeNAS podpira tudi diske USB, ki se prav tako znajdejo na seznamu. Vse diske formatiramo (izberemo datotečni sistem "Software RAID"). Zavihek "Disks: Software RAID" nam omogoča, da iz formatiranih diskov sestavimo diskovno polje. Izberemo RAID 5 in odkljukamo, katere diske želimo uporabiti. Na seznamu so samo diski, ki smo jih poprej formatirali v datotečnem sistemu "Software RAID". V naslednjem koraku diskovno polje formatiramo in pripnemo (Mount) v sistem.

Ustvarimo lahko diskovna polja RAID 0, 1 ali 5.

Diski so zdaj pripravljeni za naše podatke, vendar moramo nastaviti še strežniške storitve, ki poskrbijo za to, da je diskovno polje vidno v omrežju. Večini bo zadostovalo, da nastavi lastnosti strežnika CIFS, ki za deljenje diskov v omrežju uporablja protokol Samba. Strežnik vklopimo tako, da izberemo možnost "Enable". Vse druge nastavitve zaenkrat pustimo pri miru. Podobno vklopimo tudi strežnika FTP in NFS, če želimo do diskov dostop prek teh dveh protokolov.

Na koncu še preverimo, ali je zdaj disk dostopen prek omrežja. Na enem izmed računalnikov v omrežju poskusimo doseči naš strežnik NAS: izberemo Start-Zaženi in vpišemo dve vzvratni poševnici, ki jima sledi IP številka NASa. Če smo vse pravilno nastavili, se bo odprlo okno Raziskovalca, v katerem bomo lahko dosegli omrežno diskovno polje.

Za dostop do podatkov FreeNAS med drugim uporablja protokol Samba.

Osnovna namestitev je tako končana, seveda pa FreeNAS ponuja še vrsto dodatnih namestitvenih zmožnosti. Sistem med drugim podpira več hkratnih omrežnih vmesnikov (tudi brezžične), tako da imamo do datotečnega strežnika dostop iz več krajevnih omrežij.

Pravice uporabnikov

V omrežnem okolju pogosto nočemo, da bi imeli vsi računalniki in vsi uporabniki dostop do vse vsebine na strežniku NAS. FreeNAS ponuja dva načina omejevanja dostopa. Pri prvem nastavimo lokalno bazo uporabnikov, jih uvrstimo v skupine in nastavimo, do katerih podatkov smejo imeti dostop in katere nastavitve lahko spreminjajo. Če imamo omrežje z domenskim strežnikom, za seznam uporabnikov in skupin skrbi kar ta, v FreeNASu le nastavimo, kakšne so pravice uporabnikov. Obenem omejimo tudi dostop do ukazne lupine (prek protokola SSH) in nastavimo pravice uporabnikov pri prenašanju datotek prek protokola FTP.

Nadgradnje

Ker gre za sistem, ki je še v dokaj zgodnjih stopnjah razvoja, je novih različic veliko, avtor pa precej pogosto objavi nadgradnjo strežnika. Vnovična namestitev povsem od začetka je seveda nepraktična, poleg tega bi pri novem ustvarjanju polj izgubili vse podatke. FreeNAS zato omogoča, da prek spletnega vmesnika naložimo novo različico sistema, ki samodejno nadgradi sistemske datoteke. Pred tem je dobro, če shranimo konfiguracijo sistema. Kadar pri nadgradnji pride do napak, lahko konfiguracijo (ki jo shranimo prek spletnega vmesnika) naložimo nazaj in tako pridemo do svojih podatkov. Med preizkusom smo sistem nadgradili z novo različico in nadgradnja je potekala brez težav.

Kaj še prihaja

V naslednjih različicah avtor obljublja še kar nekaj posladkov, ki bodo FreeNAS naredili še bolj uporaben. Do prve različice (za katero ni določen datum, kdaj bo izšla) ga tako čaka še veliko dela.

V prvem koraku naj bi olajšali prvo inicializacijo diskov, ustvarjanje polj in organizacijo deljenih map. Opravilo, ki zdaj obsega nekaj korakov, se bo samodejno izvedlo od začetka do konca, tako da se bomo izognili zamudnemu in nerodnemu skakanju po petih ali šestih namestitvenih oknih, v katerih moramo zdaj nastaviti vrsto parametrov. V naslednjem koraku naj bi pridobili obveščanje o napakah prek elektronske pošte, dnevniške zapise, ki nam bodo v vsakem trenutku kazali stanje naprave. Podprti naj bi bili tudi zasloni LCD, ki bodo prikazovali podatke o napravi ter kodiranje podatkov na disku, ki bodo tako zaščiteni pred morebitno krajo.

Zadnji korak bo obsegal obsežno akcijo iskanja hroščev, izboljšanje dokumentacije in priročnik za razvijalce, ki bodo lahko FreeNASu sami dodali nove zmožnosti. Različica 1.0 naj bi tako postregla s pestrim naborom zmožnosti, ki bo primerljiv z večino komercialnih in brezplačnih sistemov za strežnike NAS.

Končno polepšanje

Večina se bo z namestitvijo strojne in programske opreme zadovoljila, drugim pa bo kljub temu v glavi kljuvala primerjava z namenskimi škatlicami, ki so manjše, lažje in lepše od povprečnega računalniškega ohišja. Resnici na ljubo je ohišje ATX preveliko za tak datotečni strežnik in z malo spretnosti in nekaj pravih sestavnih delov lahko sestavimo prav tako majhno in na pogled privlačno kocko s podporo vodilom za izvlečenje diska iz ohišja.

Osnovne plošče in procesorji Via EPIA so kakor nalašč za take naprave. Gre za majhne osnovne plošče s procesorji, ki so lahko tudi pasivno hlajeni, tako da jih najdemo v najmanjših in tihih računalnikih. Plošča, ki meri le 17 × 17 cm, v ohišju zasede malo prostora, za povrh so plošče EPIA opremljene z bolj ali manj vsemi priključki, ki jih potrebujemo.

Če želimo do diskov dostop, ne da bi morali za to odpreti ohišje računalnika, si lahko omislimo kletko za diske, ki podpira vstavljanje in odstranjevanje diskov ob pomoči vodil, podobno kot ponujajo nekateri že sestavljeni strežniki NAS. V razširitveno mesto, ki navadno sprejme tri 5,25-palčne enote, lahko namestimo do pet 3,5-palčnih diskov.

Kletke za diske so na voljo po okrog 30 tisočakov in precej olajšajo dostop do diskov v sistemu NAS.

Celoto dopolnimo še s primerno majhnim ohišjem in ohišju namenjenim napajalnikom. Vendar, pozor: diski so požrešne naprave in preslaboten napajalnik lahko hitro preobremenimo, če izdelamo NAS s štirimi ali petimi diski, ki ima za povrh še optično enoto.

Datotečni strežniki NAS se prebijajo navzdol po cenovni lestvici, obenem pa modeli v spodnjem zmogljivostnem razredu pridobivajo čedalje nove zmožnosti. Priložnosti za izboljšave je še veliko, za nižanje cen še več. Pričakujemo lahko, da bodo v bližnji prihodnosti izdelovalci s Kitajskega posvojili brezplačne sisteme, kot je FreeNAS, jih prilagodili točno določeni strojni opremi in že kmalu ponujali poceni in zmogljive "kocke" RAID 5, ki bodo poskrbele za to, da ob poplavi čedalje večjih večpredstavnih datotek v domačem omrežju zlepa ne bo zmanjkalo diskovnega prostora.

Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!
Prijava

Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki