معلومات عن أجهزة التخزين الشبكي (Network Attached Storage)

مما لا شك فيه أن احتياجنا لتخزين كميات كبيرة من البيانات أصبح كبيراً جداً وأصبحت تلك البيانات تستهلك مساحة كبيرة من وسائط التخزين، مثل ملفات الوسائط المتعددة وخصوصاً العالية الوضوح منها ، ونحن لا نريد فقط الاحتفاظ بها ولكننا نريد أيضاً مشاركتها مع الاخرين والحفاظ عليها من الضياع في نفس الوقت.

لا توجد طريقة واحدة لتخزين البيانات، هذا ما يعلمه جميع مستخدمي الحاسب، فنحن نستخدم حالياً أكثر من طريقة لتخزين البيانات التي نحتاجها ولعل أهمها هي الأقراص الصلبة الداخلية والتي تعمل في جميع أو أغلب أجهزة الحاسب الحالية ولكننا أيضاً نستخدم مثلاً الاسطوانات المدمجة أو مشغلات ذاكرة فلاش (USB Flash Drives) أو الأقراص الصلبة الخارجية وغيرها لتخزين البيانات، واليوم سنتعرف على جهاز اخر للتخزين يزيد من قدرتنا على الحفاظ على البيانات ومشاركتها بين الأجهزة عن طريق الشبكة المحلية بكل بساطة وفعالية وهي أنظمة تخزين البيانات المتصلة بالشبكة (NAS).

ما هي أجهزة التخزين الشبكي؟ (شرح nas storage)

أجهزة التخزين الشبكي أو أجهزة التخزين المرتبط بالشبكات (Network Attached Storage) واختصاراً (NAS)، هي ببساطة أجهزة خارجية لتخزين الملفات يتم توصيلها بالشبكة المحلية لاتاحة الملفات الموجودة عليها لكل الأجهزة المتصلة بالشبكة.

الاهتمام بهذه الأجهزة ازداد في الفترة الأخيرة  نظراً للسهولة التي تقدمها هذه الأجهزة لمشاركة الملفات بين العديد من أجهزة الحاسب وكذلك انخفاض أسعارها، ومن مزايا هذه الأجهزة، الوصول السريع للبيانات المخزنة، وسهولة اداراتها، وبساطة اعدادها للعمل. بمجرد توصيل هذا الجهاز بالشبكة واعداده للعمل سيظهر على أنه قرص تخزين شبكي جديد في جهازك وفي كل الأجهزة الأخرى المتصلة بالشبكة وتستطيع كل أجهزة الشبكة الوصول للبيانات المخزنة عليه بكل سهولة، وأجهزة التخزين الشبكي تصلح لجميع المستخدمين في المنازل أو في مجال الأعمال وان كانت حالياً مناسِبة أكثر لمجال الأعمال وخصوصاً الصغيرة منها أو الكبيرة التي تُريد زيادة حجم مشاركة البيانات في الشركة، ولكن هذه الأجهزة تعد خياراً مناسباً لبعض المستخدمين في المنازل التي تحتوي على أكثر من جهاز حاسب لمشاركة البيانات أو للحفاظ عليها وكذلك من الممكن استخدام هذه الأجهزة في المنازل لعرض ملفات الوسائط المتعددة من خلال الشبكة. هذه الأجهزة تشبه الى حد كبير الأقراص الصلبة الخارجية من حيث الوظيفة فكلاهما وسط تخزين خارجي ولكن الأقراص الصلبة الخارجية يتم توصيلها بالحاسب عن طريق USB أو eSATA مثلاً أما أجهزة التخزين الشبكي يتم توصيلها بالشبكة المحلية مباشرة غالباً عن طرق الايثرنت (Ethernet).

جهاز التخزين الشبكي هو جهاز حاسب متكامل، يحتوي على معالج وذاكرة ومتحكم للتخزين وبطاقة للشبكة ومنافذ خارجية وداخلية وغيرها، وغالباً لا يحتوي على لوحة مفاتيح أو شاشة، ومعظم الأجهزة التي تقدمها الشركات غالباً ما تعتمد على معالجات لا تستهلك كثيراً من الطاقة مثل معالجات ARM أو PowerPC أو Intel Atom وغيرها ولكن بعضها يستخدم معالجات أقوى لزيادة الأداء، وهذه الأجهزة تعمل غالباً بنظام تشغيل مُعدّل ومُخصص لها ومن أمثلتها نظام FreeNAS وهو نسخة مُعدّلة من نظام التشغيل FreeBSD، ومن الممكن تحويل أي جهاز حاسب ليعمل كجهاز للتخزين الشبكي، ويتم التحكم في الجهاز عن طريق الشبكة غالباً باستخدام متصفح الانترنت. تحتوي أجهزة التخزين الشبكي على واحد أو أكثر من الأقراص الصلبة وغالباً ما يتم دمجهم للعمل معاً باستخدام مصفوفة الرايد (RAID) للحفاظ على البيانات عند تلف أحد الأقراص الصلبة بداخلها، ولكي تستطيع الأجهزة المرتبطة بالشبكة الوصول للملفات المخزنة على أجهزة التخزين الشبكي يجب عليها أن تدعم بعض البروتوكلات مثل NFS (لأنظمة يونكس) و SMB/CIFS (لأنظمة ميكروسوفت ويندوز) و AFP (لأنظمة ماك) وغيرها وهذا يعتمد على نظام التشغيل المُستخدم ودعمه لهذه البروتوكلات.

أجهزة التخزين الشبكي هي أجهزة ذات استهلاك طاقة منخفض جداً وتخزن كمية كبيرة من البيانات يمكن الوصول اليها من أي جهاز متصل بالشبكة، ويمكن الحصول على هذه الأجهزة جاهزة للعمل من شركات كثيرة تقوم بتصنيعها ولكنها قد تباع بأسعار مرتفعة وخصوصاً الموجهة للأعمال أو تلك التي تقدم مساحة تخزينة كبيرة وأداءاً أفضل، ولكن يمكن بسهولة تحويل أي جهاز حاسب للعمل كجهاز للتخزين الشبكي، فاذا كنت تملك جهاز قديم وتحب أن تستفيد منه في شبكتك أو يمكنك شراء جهاز حاسب جديد منخفض التكلفة بشكل كبير وتحويله لجهاز للتخزين الشبكي.

من الأجهزة الأخرى والتي قد يُخطئ البعض واعتبارها أجهزة للتخزين الشبكي (NAS) ولكنها مختلفة عنها هي أجهزة التخزين المباشرة (Direct Attached Storage) واختصاراً "DAS" وأجهزة شبكة التخزين (Storage Area Network) واختصاراً "SAN"، وأجهزة DAS هي أجهزة لتخزين البيانات خارجية أيضاً ولكن بخلاف أجهزة التخزين الشبكي يتم شبكها مباشرة بالخوادم ولا يشترط أن يتم ذلك عن طريق الشبكة، أما أجهزة SAN فهي أيضاً أجهزة تخزين خارجية ويتم وصلها بالشبكة ولكنها تستخدم بروتوكلات مختلفة مثل SCSI و iSCSI و Fibre Channel  وغيرها لتظهر وكأنها أقراص صلبة متصلة مباشرة بالأجهزة المختلفة بالشبكة ويمكن التعامل معها على هذا الأساس.

أهم الأمور الواجب معرفتها عن أجهزة التخزين الشبكي

السعة

الهدف الرئيسي من جهاز التخزين الشبكي هو مشاركة مساحة تخزينية مركزية لكل أفراد الشبكة المحلية، وهذه المساحة التخزينية قد تكون على شكل أقراص صلبة داخلية يتم تركيبها بداخل جهاز التخزين الشبكي أو أقراص صلبة خارجية يتم وصلها بأحد منافذ USB (غالباً) أو eSATA لجهاز التخزين الشبكي، والأقراص الداخلية (SATA) سعرها أرخص من الخارجية ولذلك فهي الأكثر انتشاراً، وتدعم الأجهزة المقدمة من الشركات عدد محدد من الأقراص الداخلية وغالباً ما يتم ربطهم عن طريق رايد 1 أو رايد 5، ولكن معظم أجهزة التخزين الشبكي الحالية تحتوي على منافذ USB لتوصيل أقراص خارجية لزيادة القدرة التخزينية لها، ولكن مع الأقراص الخارجية USB لا يمكن انشاء مصفوفة الرايد بين هذه الأقراص وبالتالي ستفقد ميزة الحفاظ على البيانات عند فقد أحد الأقراص، ومع الوضع في الاعتبار أن الكثير من أجهزة التخزين الشبكي المقدمة من الشركات تدعم الأقراص الخارجية USB ولكن بحد معين للمساحة الكلية لها كأن تدعم فقط 1 تيرابايت لكل منافذ USB مثلاً. أجهزة التخزين الشبكي المقدمة من الشركات قد تأتي بالأقراص الصلبة الداخلية مثبتة وجاهزة للعمل أو قد تأتي بدونها وعلى العميل شراء هذه الأقراص بشكل منفصل واعدادها للعمل بعد ذلك.

التوصيل بالشبكة

غالبية أجهزة التخزين الشبكي الحالية المقدمة من الشركات تحتوي على منفذ سلكي جيجابت ايثرنت (Gigabit Ethernet) للتوصيل بالشبكة، وتصل سرعة النقل النظرية لها 125 ميجابايت بالثانية وبالتالي فهي تعطي معدل نقل للبيانات ممتاز، وبعض أجهزة التخزين الشبكي تحتوي على منفذين جيجابت ايثرنت أو أكثر للتوصيل بأكثر من شبكة محلية في نفس الوقت أو لزيادة سرعة الوصول للشبكة أو لاستخدامها لنقل البيانات احتياطياً في حال فشل أحد منافذ جيجابت، ومن الممكن وصل هذه الأجهزة بموزع لاسلكي (Wireless Router) وبالتالي ستتمكن أجهزة الشبكة الوصول لجهاز التخزين الشبكي لاسلكياً ولكن سيكون الأداء أقل من التوصيل السلكي بمنفذ جيجابت ايثرنت، وهناك بعض أجهزة التخزين الشبكي تأتي ببطاقة شبكة لاسلكية داخلية ولكنها غير منتشرة.

الأداء

أداء أجهزة التخزين الشبكي يعتمد على ثلاثة عوامل رئيسية وهي: أولاً المعالج والذاكرة فكلما زاد أداء المعالج وسعة الذاكرة (كما بأجهزة الحاسب) كلما زادت مقدرة هذه الأجهزة على التعامل مع عمليات الادخال والاخراج (IOPS) مثل طلبات القراءة أو الكتابة من أكثر من جهاز على الشبكة وفي نفس الوقت. ثاني العوامل المؤثرة على الأداء هي الأقراص الصلبة المُستخدمة، فمثلاً التي بسرعة دوران لأطباقها 7200 دورة بالدقيقة أفضل من تلك الموفرة للطاقة والتي تكون غالباً بسرعة 5400 دورة بالدقيقة لأطباقها الداخلية. ثالث الأشياء المؤثرة على أداء أجهزة التخزين الشبكي هي طريقة التوصيل وأجهزة الشبكة المحلية نفسها فأداء شبكة جيجابت ايثرنت السلكية (Gigabit Ethernet) لنقل البيانات ممتاز ويصل نظرياً حتى 125 ميجابايت أما أداء شبكة ايثرنت السريعة (Fast Ethernet 100Mb/s) فهو متواضع جداً ويصل نظرياً الى 12.5 ميجابايت بالثانية، أما معدل نقل الشبكات اللاسلكية ومع أفضلها حالياً (802.11n) فيصل نظرياً الى 37.5 ميجابايت بالثانية.
بعض أجهزة التخزين الشبكي المُوجّهة للأعمال تدعم iSCSI وهو معيار لنقل الملفات من خلال الشبكة المحلية ويعطي أداءاً أفضل من السابق ومزاياً أخرى لها ولكن سعر هذه الأجهزة مرتفع.

التوافق مع أنظمة التشغيل

معظم أجهزة التخزين الشبكة المقدمة من الشركات تحتوي على نظام تشغيل يحتوي على البروتوكلات المطلوبة لكي تستطيع أنظمة ويندوز وماك الوصول للملفات المُخزنة عليها ولكن ليست جميع الأجهزة تدعم أنظمة لينكس، ولذلك لو كنت بصدد شراء أحد هذه الجهزة لابد أن تتأكد من دعمها لجميع أنظمة التشغيل التي تعمل بشبكتك المحلية.

التخزين الاحتياطي والحفاظ على البيانات

مع أن الغرض الأساسي لهذه الأجهزة ليس الحفظ الاحتياطي للبيانات ولكن من الممكن استخدامها لهذا الغرض  لنسخ نسخة احتياطية ثانوية للبيانات وخصوصاً وأن تلك الأجهزة غالباً ما تأتي داعمة للرايد بأنواعه المختلفة والذي يساعد في الحفاظ على البيانات المخزنة في حالة فقدان أحد أقراص التخزين (ما عدا رايد 0)، وأحد الأمور الهامة أيضاً في مجال الأعمال هي "Hot Swapping" وهو القدرة على ازالة الأقراص الصلبة الداخلية أو اضافتها من والى الجهاز أثناء عمله وبدون الاضطرار لغلقه وبالتالي تقليل أوقات الصيانة مما يؤدي لزيادة الانتاجية، وبعض هذه الأجهزة أيضاً الموجهة للأعمال تحتوي على برامج تساعدك على تخزين بيانات وملفات الجهاز نفسه الى خادم بعيد (Cloud storage) عن طريق الانترنت لزيادة الأمان.

استهلاك الطاقة

واحدة من مزايا أجهزة التخزين الشبكي هي استهلاكها المنخفض للطاقة فهي تستخدم مكونات من معالجات وذواكر ودوائر الكترونية وغيرها لا تستهلك طاقة بشكل كبير وحتى الأقراص الداخلية المستخدمة فيها غالباً ما تكون من نوعية الأقراص الخضراء الموفرة في استهلاك الطاقة، ومع أن هذه الأجهزة مصممة لتعمل بشكل مستمر وبدون توقف الا أن الكثير منها وخصوصاً تلك الموجهة للاستخدام المنزلي تحتوي على خيارات لاغلاقها أو وضعها في وضع السبات (hibernation) أو حتى تشغيلها وفقاً لمواعيد محددة وذلك في سبيل توفير استهلاك الطاقة، كما أن معظم الأجهزة الموجهة للأعمال تحتوي على برامج تُمكنك من مراقبة درجات الحرارة للأقراص الصلبة والمعالج وفولتية المعالج وغيرها، وتقوم بضبط سرعة مراوح التبريد بشكل تلقائي واغلاق الجهاز في حالة زيادة درجات الحرارة عن الحدود المسموح بها.

الضوضاء الصادرة عن أجهزة التخزين الشبكي

كأي نوع من أنواع الخوادم، جهاز التخزين الشبكي قد يكون مزعجاً. غالبية هذا الازعاج يأتي بشكل رئيسي من الأقراص الصلبة وخصوصاً لو كان عددها كبيراً (4 أقراص مثلاً فأكثر) ولذلك استخدام أقراص موفرة للطاقة أقل ازعاجاً بسرعة دوران منخفضة لأطباقها الداخلية يساعد على خفض الصوت الصادر منها، وكذلك من الأشياء التي قد تكون مصدر للازعاج من جهاز التخزين الشبكي هي مراوح التبريد (ان وجدت) سواء كانت للمعالج أو لصندوق الجهاز.

التحكم بأجهزة التخزين الشبكي عن بُعد

الوصول لبيانات جهاز التخزين الشبكي عن طريق الانترنت (FTP Server) والتحكم به قد يكون ذا فائدة كبيرة للأعمال، وبعض الشركات المُصنعة لهذه الأجهزة تقدم هذه الميزة في منتجاتها والبعض يدمج هذه الخدمة مع خدمة الحفظ الاحتياطي للبيانات على خادم بعيد (Cloud storage) ولكن طبعأ خدمة الحفظ الاحتياطي للبيانات على خادم بعيد ليست مجانية وتكلف مبلغاً شهرياً للاستفادة منها.

نظام التشغيل والخدمات التي يقدمها

نظام تشغيل أجهزة التخزين الشبكي وظيفته الأساسية هو ادارة هذه الأجهزة وتجهيز أقراصها الداخلية للعمل حتى تستطيع أجهزة الشبكة الوصول للملفات المخزنة عليها، ولكن الكثير منها يقدم مجموعة من الخدمات تتفاوت على حسب الفئة الموجه لها الجهاز وسعره، ومن هذه الخدمات الأخرى:
• خادم للوسائط المتعددة (Media Server) لاتاحة عرض ملفات الوسائط المتعددة عن طريق الشبكة.
• خادم ويب (Web Server) لتقديم صفحات الويب (وثائق لغة توصيف النص التشعبي)(HTML Document)وما يرتبط بها من محتوى (صور، أوراق الأنماط (style sheet), جافا سكريبت) للعملاء.
• خادم للبريد الالكتروني.
• خدمة تنزيل الملفات من الانترنت عن طريق البت تورينت (BitTorrent Clint).
• خادم iTunes لتشغيل ملفات الوسائط المتعددة من خلال الشبكة ومشاركاتها عن طريق برنامج iTunes.
• خادم بروتوكول نقل الملفات (FTP Server) لتنزيل الملفات أو الوصول اليها عن طريق الانترنت.
• خادم قواعد بياناتMySQL  لتسهيل وصول أكثر من جهاز لعدد من قواعد البيانات.
• خادم للطباعة (Print Server) عن طرق وصل طابعة به وإستقبال أوامر الطباعة من أي جهاز بالشبكة وارسالها الى الطابعة لطباعتها.
• خدمة الحفظ الاحتياطي للبيانات على خادم بعيد (Cloud storage).

حماية البيانات

حماية البيانات المخزنة دائماً ما كانت هاجس لجميع مُستخدمي الحاسب ولذلك تُوفر كثير من أجهزة التخزين الشبكي تشفير للبيانات، وبعضها يحتوي على جدار ناري (Firewall) لحمايتها من الاختراق، هذا بالاضافة الى الصلاحيات الأساسية، وحساب خاص برقم سري للوصول الى اعدادات الجهاز.

الأسعار وتوفر المنتجات

لو أردت معرفة عدد الشركات التي تقدم أجهزة للتخزين الشبكي ستُفاجئ من كَم الشركات الكبير العاملة في هذا المجال فهي أكثر من 70 شركة وكل منها يقدم حلول مختلفة للمنازل أو للأعمال الصغيرة أو المتوسطة أو حتى الكبيرة منها، هذا التنافس أثر بالتأكيد على الأسعار فقد انخفضت أسعار هذه الأجهزة بشكل كبير، وان كانت تميل الى الارتفاع قليلاً للاستخدام المنزلي بمقارنتها مع الأقراص الصلبة الخارجية، أما بالنسبة لأجهزة التخزين الشبكي الموجهة للأعمال فالأسعار متفاوتة كثيراً بين عدة مئات وعدة الاف من الدولارات، ويعتمد السعر بوجه عام على ما ذكرناه سابقاً من حيث السعة والأداء والخدمات التي يقدمها وغيرها.

كيفية تحويل أي جهاز حاسب الى جهاز للتخزين الشبكي

اذا أردنا التحدث عن مشروع انشاء جهاز تخزين شبكي فاننا سنتحدث عن شيئين هما العتاد ونظام التشغيل المناسب، أما بخصوص العتاد فان أي جهاز حاسب يصلح لهذه المهمة سواء كان قديماً أو جديداً ولكن يجب مراعاة بعض النقاط التي ذكرناها سابقاً والمتعلقة بالأداء واستهلاك الطاقة والضوضاء الصادرة وكذلك نوع الأقراص التي ستُستخدم فيه، بعد ذلك يأتي اختيار نظام التشغيل المناسب لهذه المهمة ولو بحثت قليلاً على الانترنت فانك ستجد عدة أنظمة مجانية مفتوحة المصدر تعتمد على أنظمة تشغيل Linux و FreeBSD ومن هذه الأنظمة FreeNAS و Gluster و Openfiler وغيرها، وهذه الأنظمة من الممكن أن تعمل (تُقلع) من اسطوانة مدمجة (Live CD) أو آلة افتراضية (Virtual Machine) أو مشغل ذاكرة فلاش (Live USB) أو من أحد الأقراص الصلبة، وتدعم هذه الأنظمة غالبية البروتوكلات المطلوبة لتبادل الملفات بينها وبين الأجهزة المختلفة.

نظام FreeNas هو نظام تشغيل مجاني مُخصص لادارة أجهزة التخزين الشبكي مَبني على نظام التشغيل FreeBSD وهذا النظام من الأنظمة المشهورة لمن يريد بناء جهازه للتخزين الشبكي، وهو يدعم ربط العديد من أنظمة التشغيل (ويندوز، ماك، لينكس، وغيرها) لتبادل الملفات، ويقدم الكثير من الخدمات التي ذكرنا بعضها سابقاً، كما أنه يدعم الرايد البرمجي (Software RAID) وتشفير البيانات ومراقبة حالة ودرجة حرارة الأقراص الصلبة (S.M.A.R.T) ويتم التحكم به عن طريق متصفح الانترنت.

الخاتمة
انخفاض أسعار أنظمة تخزين البيانات المتصلة بالشبكة (NAS) مع مزايا هذه الأجهزة جعلها تكتسب شعبية كوسيلة بسيطة الادارة لمشاركة الملفات بين عدد من الأجهزة، ووجدت طريقها الى كثير المنازل بعد أن كانت لفترة طويلة تُوجّه الى بيئة الأعمال فقط، ومع أن الوظيفة الأساسية لهذه الأجهزة هي مشاركة البيانات عن طريق الشبكة الا أنها تقدم العديد من الخدمات الأخرى والتي تناسب جميع بيئات التشغيل (منازل أو شركات صغيرة أو متوسطة أو كبيرة)،  وأداء هذه الأجهزة يختلف باختلاف مكوناتها الداخلية من معالج وذاكرة وأقراص صلبة وسرعة الشبكة التي ستتصل بها، ومن الأشياء الحسنة أنه يمكن بناء جهاز التخزين الشبكي من أي جهاز حاسب قديماً كان أو جديداً مما يساعد كثيراً على خفض التكلفة ولكن في نفس الوقت يجب الانتباه الى استهلاك الطاقة لهذه الأجهزة وخصوصاً مع الأجهزة القديمة لأنه من المفترض أن هذه الجهزة تعمل باستمرار دون توقف ويتبع ذلك استهلاك للطاقة وحرارة يجب تشتيتها.