Специальная часть. 
Сборка и конфигурирование сервера

Выбор компонентов для сборки сервера

Ещё одна хорошая причина для установки сетевого сервера заключается в облегчении доступа к данным с нескольких компьютеров. Например, если у вас имеется коллекция MP3, и вы хотите слушать музыку из коллекции на HTPC в гостиной комнате, то лучше всего хранить музыку централизованно и прослушивать её по сети.

Конечно, вы можете хранить любую коллекцию файлов на сервере без необходимости копировать многократно ваши данные на несколько систем. Если ваш файловый сервер настроен для использования дискового массива RAID 5 или RAID 6, то он сможет выдержать выход из строя одного жёсткого диска (или даже двух в случае RAID 6) без потери данных — в отличие от информации, хранящейся на единственном жёстком диске настольного ПК.

Существует много различных типов файловых серверов и хранилищ. Самый простой способ хранения данных вне вашего компьютера заключается в использовании внешнего жёсткого диска, который стоит дёшево, работает быстро, а также обеспечивает гибкие возможности подключения. Если ваши данные умещаются на одном жёстком диске, то такой способ будет самым недорогим для резервирования ваших файлов.

Внешние жёсткие диски доступны с разными интерфейсами. Наиболее распространён интерфейс USB 2.0. Он работает не очень быстро (480 Мбит/с), но практически каждый компьютер оснащён портами USB. Ещё один популярный интерфейсFireWire. Существуют две популярные скорости FireWire: 400 и 800 Мбит/с. Большинство внешних дисков, поддерживающих FireWire, оснащено интерфейсом со скоростью 400 Мбит/с. На практике он оказывается даже быстрее USB. Но, к сожалению, этот интерфейс проигрывает USB по универсальности. Самым современным (и быстрым) интерфейсом для внешних накопителей является eSATA. Он работает на скорости 3 Гбит/с и соответствует при этом производительности внутренних портов SATA; сегодня этот интерфейс даёт большую пропускную способность, чем способен дать любой механический жёсткий диск.

Все эти интерфейсы, благодаря которым накопитель подключается напрямую к компьютеру, являются примером сценария напрямую подключённых хранилищ (direct-attachedstorage, DAS). Сильные стороны DAS кроются в простоте, производительности и цене. С другой стороны, если основной компьютер выключен, вы не сможете получить доступ к файлам, расположенным на таком хранилище. Ещё одно ограничение следует из прямого подключения к основному компьютеру. Как правило, только этот компьютер сможет обратиться к хранящимся файлам, а если вы попытаетесь пре-доставить накопитель в общий доступ по сети, то при обращении клиентов к файлам на DAS производительность основного компьютера будет снижаться.

Ограничения напрямую подключённых хранилищ DAS можно обойти, если не подключать хранилище к компьютеру вообще, использовав для этой цели сеть — мы переходим к сетевым хранилищам (network-attachedstorage, NAS). Если хранилище NAS включено, то вы сможете получить к нему доступ с любого компьютера в сети. Скорее всего, вы будете подключать хранилище через гигабитный сетевой порт (GigabitEthernet), которого будет достаточно по скорости для большинства пользователей. Если гигабитного сетевого порта недостаточно, то для ваших задач наверняка потребу-етсяhigh-end устройство с множеством гигабитных портов, ёмким хранилищем и поддержкой функции объединения портов (teaming).

Хранилища DAS и NAS часто содержат несколько жёстких дисков. Некоторые оснастки позволяют устанавливать пару винчестеров, а некоторые даже ещё больше. Оснастка может поддерживать массивы RAID 0 (чередование, увеличение скорости по сравнению с одним жёстким диском), RAID 1 (зеркалирование, защита от сбоя одного жёсткого диска) или RAID 5 (чередование с избыточностью, увеличивает скорость и защищает от сбоя одного жёсткого диска). Некоторые high-end хранилища могут даже поддерживать массивы RAID 6, которые аналогичны RAID 5, но могут выдерживать выход из строя двух жёстких дисков.

Впрочем, у упомянутых оснасток RAID есть свои ограничения. Стоят они недёшево. Например, хранилище Qnap TS-509 Pro обойдётся в $ 800 (от 32 тыс. рублей в России) без жёстких дисков, хотя оно поддерживает массивы RAID 5 и 6. С подобной системой, как и с большинством предварительно сконфигурированных хранилищ, вам придётся использовать предварительно установленное рабочее окружение, которое может быть не таким гибким, как предпочитаемое вами программное обеспечение. Наконец, если некоторые розничные хранилища NAS поддерживают расширение, большинство моделей ограничено одним портом eSATA или парой портов USB.

Далее рассмотрим, сможет ли обычные компьютерные компоненты достичь тех же целей, что и хранилище NAS.

Сборка файлового сервера ничем не отличается от обычного компьютера — точно так же поступают энтузиасты, которые сами собирают свои системы, а не покупают собранные системные блоки в магазине.

Конечно, при сборке файлового сервера придётся принять немало решений. Среди самых важных: какой объём данных вы планируете хранить, какая избыточность вам потребуется, а также сколько жёстких дисков вы планируете использовать. Если вы планируете хранить большие объёмы информации, то мы рекомендуем минимизировать цену одного гигабайта вместо покупки самых ёмких доступных жёстких дисков. Сегодня минимальная стоимость гигабайта наблюдается у жёстких дисков ёмкостью 1,5 Тбайт. Лично мне нравятся массивы RAID 5, поскольку они могут выдержать выход из строя одного жёсткого диска. Если вы планируете использовать больше восьми или десяти жёстких дисков, то лучше собрать несколько массивов RAID 5 на четырёх или пяти винчестерах каждый, либо использовать массивы RAID 6, чтобы защититься от сбоя более одного жёсткого диска.

Корпус Потребуется достаточно крупный корпус, чтобы вместить все ваши жёсткие диски. Впрочем, если вы уже купили слишком маленький корпус, никто не мешает позднее перенести систему в более крупную модель.

Корпус должен обеспечивать достаточное охлаждение жёстких дисков. В принципе, сегодня можно купить разнообразные модели корпусов, удовлетворяющие этому условию. Для первого файлового сервера потребуется простой корпус. С использованием 120-мм вентилятора для охлаждения жёстких дисков спереди, а также предусмотрением 120-мм вытяжного вентилятора сзади.

Сетевой интерфейс Для файлового сервера не помешает гигабитный сетевой интерфейс GigabitEthernet, который ускорит сетевые операции. Не помешает и поддержка jumbo-кадров, если Ethernet-коммутатор и сетевой адаптер будут с ними работать (большинство новых устройств их поддерживают).

Изначально протокол Ethernet предусматривал максимальный размер кадра 1500 байт. Этого было достаточно, когда скорость сети составляла 10 Мбит/с. Когда была представлена гигабитная скорость вместе со стандартом GigabitEthernet, служебная информация, связанная с пакетами небольшого размера, стала весьма существенной. Поэтому индустрия де-факто согласилась поддерживать пакеты большего размера — был выбран размер 9000 байт. То есть вы можете передавать такое же количество данных, что и с пакетами стандартного размера, но число пакетов будет в шесть раз меньше, то же самое касается и объёма служебной информации.

На практике вы можете экономить вычислительные ресурсы CPU и повышать пропускную способность с помощью таких jumbo-кадров, если производительность сети является ограничивающим фактором при передаче файлов. Если же ваш коммутатор не поддерживает jumbo-кадры, то пакеты проходить не будут, поэтому данную функцию придётся отключить.

С другой стороны, можно купить 8-портовыый коммутатор примерно за $ 40. Большинство современных материнских плат оснащены поддержкой GigabitEthernet «на борту», но если ваша материнская плата не поддерживает гигабитную сеть, то лучше купить сетевую карту PCI-X или PCI Express (PCIe) вместо 32-битной карты PCI. У нас имеется весьма успешный опыт работы с сетевыми картами PCI-X от Intel и Broadcom.

Блок питания Внутренние компоненты должны достаточно хорошо охлаждаться. Чем меньше тепла будет создаваться внутри, тем меньше придётся выбрасывать наружу. Поэтому лучше взять экономичные жёсткие диски, которые потребляют меньше энергии, чем стандартные модели. То же самое касается и процессоров — экономичные CPU могут снизить энергопотребление и тепловыделение системы. Мы рекомендуем взять оба варианта.

Кроме того, мы рекомендуем выбрать эффективный блок питания, соответствующий стандарту «80 PLUS». На рынке присутствуют блоки питания стандартов 80+ Bronze (82%) и 80+ Silver (85%) с разумной ценой. Кроме того, важно правильно подобрать мощность блока питания. Жёсткие диски потребляют больше всего энергии во время раскручивания пластин. Хороший контроллер жёстких дисков использует отложенный запуск пластин, чтобы минимизировать этот эффект. Впрочем, мы пока ещё не встречали контроллеры, интегрированные в чипсет, которые бы поддерживали эту функцию.

Память Часто при самостоятельной сборке не очень много времени уделяют надёжности работы памяти. Больше интерес проявляют к тактовой частоте и задержки, которые менее важны, чем надёжность. Когда данные поступают в файловый сервер или передаются на клиентские компьютеры, они сначала сохраняются в оперативной памяти. И данные на диске кэшируются тоже в памяти. Лучшие готовые файловые серверы используют память с коррекцией ошибок (errorcorrectingcode, ECC), а самые дешёвые построены на обычной памяти. На мой взгляд, вряд ли имеет смысл собирать высокопроизводительный файловый сервер, и при этом не использовать память ECC.

Память вряд ли можно считать источником постоянных ошибок, но время от времени случайные ошибки могут происходить. По оценкам IBM, у 1 Гбайт памяти случайная ошибка происходит раз в неделю. Причиной подобных ошибок являются альфа-частицы в упаковке памяти и космические лучи. Однако у памяти ECC существует дополнительный механизм, который определяет и исправляет ошибки памяти. Стандартная память ECC может определять все 2-битовые ошибки в 64 битах памяти и исправлять 1-битовые ошибки. Есть контроллеры ECC и более высокого класса, например, которые IBM предлагает с памятью Chipkill.

Ошибки в областях памяти, которые будут перезаписаны перед чтением, либо в неиспользуемых областях памяти проблем не вызывают. Но ошибка памяти, которая каким-либо образом скажется на обработке данных, это уже плохо. Серьёзные серверные материнские платы, например, модели от Tyan и Supermicro, способны фиксировать ошибки памяти в журнале. Менее дорогие материнские платы, такие как Asus CUR-DLS и Asus NCCH-DL, поддерживают память ECC, но не журналируют ошибки памяти.

Есть чипсеты, которые не поддерживают память ECC вообще, и материнские платы на этих чипсетах тоже не будут поддерживать память ECC. Мы рекомендуем использовать только материнские платы с поддержкой ECC и устанавливать в них память ECC. Если серьёзно беспокоят ошибки памяти, то лучше всего выбирать материнскую плату с поддержкой технологии IBM Chipkill, которая определяет и исправляет многие многобитовые ошибки и даже может продолжать работу, если один чип памяти даст сбой.

Шины Большинство старых материнских плат поддерживают 32-битные слоты PCI, которые подключены к общей шине и совместно используют доступную пропускную способность. Если взглянуть на диаграмму чипсета этих материнских плат, то контроллер Ethernet, контроллеры IDE и SATA — все они подключены к шине PCI. Если сложить пропускную способность дисков и Ethernet, то мы упрёмся в теоретическое ограничение 133 Мбайт/с. Работать система, конечно, будет, но всё это приведёт к замедлению файлового сервера.

Существует большое количество старых серверных материнских плат, которые оснащены слотами PCI-X (не путать с PCI Express). Эти слоты более интересны, поскольку они используют шину, которая отделена от 32-битной шины PCI. Если вы установите контроллеры жёстких дисков в слоты PCI-X, то пропускной способности ввода/вывода ничего мешать не будет.

Если ваша платформа поддерживает PCI Express, то слоты с количеством линий больше одной окажутся достаточными для домашнего файлового сервера, да и пропускная способность 266 Мбайт/с довольно хороша.

Есть ещё одно потенциальное «узкое место», которое нужно учитывать: соединение между южным и северным мостом на вашей материнской плате. Хотя Asus NCCH-DL оснащена 64-битными 66-МГц слотами PCI-X, связь между мостами осуществляется со скоростью всего 266 Мбайт/с. В теории это должно ограничивать пропускную способность ввода/вывода. К счастью, на практике проблемы с этим возникают редко, да и новые чипсеты обычно поддерживают более высокие скорости интерфейса между мостами.

Контроллер Многие современные материнские платы оснащаются шестью портами SATA 3 Гбит/с. У старых моделей может быть меньше портов, да и они могут использовать менее скоростной стандарт SATA 1,5 Гбит/с. Так что высока вероятность, что вам придётся докупать в систему карту контроллера.

На рынке можно найти разнообразные карты контролеров с разными интерфейсами. Что касается новых систем, то наиболее популярны карты с интерфейсом PCI Express. Данный интерфейс обеспечивает значительную пропускную способность, а старый интерфейс PCI-X даёт достаточную пропускную способность для старых систем. Для менее дорогих систем можно использовать 32-битную шину PCI, хотя она будет ограничивать производительность.

Существуют обычные карты-контроллеры накопителей (hostbusadapters) и RAID-контроллеры. Если использовать терминологию Linux, то карты RAID можно разделить на две группы: FakeRAID и настоящий RAID. Если карта выполняет вычисления информации избыточности XOR самостоятельно, то её можно считать настоящим RAID-контроллером. Иначе она будет использовать CPU для этих вычислений и программные драйверы.

Жёсткие диски Мы рекомендуем жёсткие диски SATA. Они сегодня доступны в больших ёмкостях, да и стоят весьма доступно. Архитектура SATA относится к типу «точка-точка», то есть пропускную способность интерфейса с другими устройствами делить не придётся. Файловый сервер на жёстких дисках с параллельным интерфейсом ATA (PATA), к каждому каналу подключено два винчестера. Но если один жёсткий диск выйдет из строя, то контроллер, скорее всего, запишет в сбойные диски оба винчестера на канале и повиснет. Если купить приличный RAID-контроллер PATA, то он наверняка будет поддерживать по одному жёсткому диску на канал, чтобы предотвратить эту проблему. Конечно, в случае PATA придётся смириться с множеством кабелей. Это одна из причин, почему индустрия перешла на интерфейс SATA.

Центральный процессор Для файлового сервера вряд ли потребуется суперскоростной CPU. Но хорошей идеей можно считать установку более одного процессора. Один CPU будет нагружен расчётом информации избыточности (необходима для RAID 5), а если же вы выбрали RAID 6, то процессору придётся выполнять ещё больше расчётов, на что потребуется больше ресурсов CPU.

UPS.

Независимо от выбранных компонентов, следует использовать UPS, чтобы система была защищена от сбоев электросети. Можно купить дешёвый UPS, но качественный блок бесперебойного питания окупит себя в долгосрочной перспективе. Как минимум, UPS должен позволить выключить файловый сервер стандартным образом до окончания заряда UPS, что требует три-пять минут автономной работы. У большинства UPS присутствует защита от перенапряжения в сети.

Программное обеспечение Что касается Windows, то под эту систему практически всегда есть драйверы от производителя, которые достаточно хорошо протестированы. Вместе с тем под Linux предлагают драйверы далеко не все производители, поэтому зачастую приходится использовать драйверы, написанные энтузиастами Linux.

Конечно, более опытные производители предоставляют драйверы под Linux. Например, все беспроводные контролеры Intel 802.11x снабжаются драйверами напрямую от Intel. Рекомендуем брать комплектующие тех производителей, кто занимается поддержкой своего оборудования под Linux.

Старое оборудование, которому исполнилось несколько лет, практически всегда имеет хорошую поддержку со стороны сообщества Linux. Если в драйверах были обнаружены какие-либо ошибки, то велика вероятность, что они исправлены.

Кроме того, вполне возможно, что самые свежие дистрибутивы Linux будут поддерживать ваши комплектующие, а чуть более старый дистрибутив Knoppix — не будет. Такая ситуация час-то случается с самыми новыми составляющим.

Ещё одной полезной возможностью будет загрузочный тест memtest86+. Обычно запускается в течение суток, чтобы убедиться в стабильной работе системы и отсутствии ошибок памяти. Нет никакого смысла устанавливать ОС и программное обеспечение, если система работает нестабильно.

Операционная система Существует несколько вариантов выбора операционных систем, которые поддерживают программные массивы RAID, например, ОС MicrosoftWindowsServer с поддержкой RAID 5. Можно даже настроить Windows XP для поддержки RAID 5.

Windows не рекомендована по нескольким причинам. Первая: эта система стоит дорого. Цены на WindowsServer 2008 начинаются примерно с уровня $ 999. Ещё одна причина заключается в том, что Windows не даёт таких современных опций по поддержке RAID, как другие операционные системы. Наконец, Windows (по мнению автора) мене безопасная и надёжная ОС, что немаловажно для файловых серверов.

Существует несколько способов оценки надёжности и безопасности, при этом вы можно найти немало отчётов, некоторые из которых финансируются самими производителями. Например, хороший отчёт опубликован на TheRegister. Хотя он и датирован 2004 годом, основные моменты остаются верными и сегодня. Для 40 лидирующих уязвимостей рейтинг опасности системы Microsoft составил 54,67, а RedHatLinux — 17,96. Если планируете использовать ОС Windows для файлового сервера, то сначала ознакомьтесь с отчётом.

Затем можно выбрать одну из доступных версией BSD: OpenBSD, FreeBSD и другие. Они бесплатные, при этом отличаются разумной надёжностью и безопасностью. Но самым главным недостатком является то, что эти ОС не такие со-временные, как Linux в отношении поддержки RAID.

ОС OpenSolaris тоже бесплатная, при этом она надёжная и безопасная. Но аппаратная поддержка у этой ОС весьма ограничена. С другой стороны, здесь вы получите ZFS — на сегодня это наиболее продуманная, надёжная и стабильная файловая система. Кроме того, она включает поддержку RAID 5 и RAID 6. Данная ОС не такая популярная, как Linux, но если вы с ней знакомы, то выбор для файлового сервера окажется весьма достойным.

Наконец, есть Linux, которая тоже бесплатная, надёжная и безопасная. У этой ОС замечательная поддержка составляющих, присутствует поддержка массивов RAID 5, RAID 6, RAID 10 и практически любых других видов RAID. Linux развивается довольно быстро, новое оборудование практически сразу получает поддержку, да и новые программные функции При обновлении системы Linux, не требуется её перегружать, поэтому системы Linux могут непрерывно работать многие месяцы или даже годы.

Существует множество разных дистрибутивов Linux. Некоторые, подобные RedHat, обеспечивают лучшую долгосрочную поддержку по сравнению с другими дистрибутивами. Другие, подобные Fedora (тоже распространяется RedHat), нацелены на быструю интеграцию в дистрибутив новых программ. Основное преимущество Ubuntu заключается в дружественности к пользователю, поэтому данный дистрибутив наиболее популярен. Вы можете подробнее ознакомиться с десятью самыми популярными дистрибутивами.

Мы же выбрали MandrivaLinux, поскольку раз в два года выходят новые релизы, поддержка длится несколько лет, да и все необходимые функции в этом дистрибутиве присутствуют. Впрочем, подойдёт любой приличный дистрибутив Linux. Дополнительную документацию можно получить здесь. По ссылке вы найдёте очень хорошую инструкцию по Mandriva, с которой мы рекомендуем ознакомиться перед установкой Linux впервые.