DAS-хранилище: что это такое, принцип работы, скорость и примеры применения систем прямого подключения

Для серверов и рабочих станций, как правило, используется три основных типа хранилищ данных: SAN, NAS и DAS. И в этом материале мы подробно поговорим о последнем. Разберём, как он устроен, в чём его плюсы и минусы, и когда его стоит применять. Также поговорим о том, как следить за его состоянием и как его оптимизировать.

Что такое DAS (Direct Attached Storage)

Аббревиатура DAS расшифровывается как Direct Attached Storage (Накопители с прямым подключением). И это название довольно точно описывает суть технологии. DAS соединяется напрямую с вычислительным узлом без использования промежуточных коммутаторов или маршрутизаторов. То есть любые внутренние накопители в обычном ПК или даже флешки технически работают по этой схеме. Но в корпоративном сегменте термин DAS означает не просто «Локальный диск», а высокопроизводительные многодисковые массивы.

DAS хранилище на узле для ИИ вычислений HPC 4000

История развития технологии

DAS — это буквально базовая система хранения данных. Именно с неё всё начиналось, когда про SAN и NAS никто ещё даже не думал. Но вот реализация технологии вначале была немного другой. Для неё использовались громоздкие и медленные интерфейсы, такие как IDE и SCSI. А объёмы и скорости передачи измерялись в килобайтах и мегабайтах.

Со временем на смену устаревшим форматам пришли более быстрые и современные SATA и SAS. Порты USB и Thunderbolt позволили подключать скоростные внешние DAS-накопители. А потом появились сверхбыстрые твердотельные диски NVMe. Они помогают технологии сохранять актуальность для корпоративных решений.

Место DAS в современной инфраструктуре

Обычные архивы сегодня активно переносятся на централизованное хранилище или облако. Но всё ещё существует множество задач, для которых прямое подключение значительно более удобно. Например, там, где пропускная способность и отсутствие задержек важнее гибкого совместного доступа.

Кому и когда нужен DAS

Главное и самое очевидное преимущество DAS — это скорость доступа к данным. Поэтому очевидно, что такой вариант подойдёт для всех задач, где это критически важно. Например, для профессионального видеомонтажа в разрешении 8K или обучения нейросетей. Но, на самом деле, этим преимущества технологии не исчерпываются. Взглянем чуть шире.

Кому ещё нужен DAS:

• Малому бизнесу. Не всем компаниям в принципе нужен сетевой доступ из разных точек;
• Проектам с небольшим бюджетом. DAS сравнительно дешевле. Компании экономят на оборудовании и не нанимают системных администраторов для сложной сетевой настройки;
• Службам безопасности. Сотрудники физически изолируют секретные архивы от корпоративной сети, чтобы исключить риск удалённого взлома.

Принцип работы DAS-систем

Поговорим подробнее о том, что собой представляет технология DAS.

Архитектура прямого подключения

Здесь речь про физическое соединение сервер-хранилище. Материнская плата соединяется с дисками через внутренние цепи или специализированные кабели. Современные адаптеры связываются с шиной PCIe, что обеспечивает прямой и быстрый доступ к памяти.

RAID-контроллер

Ключевой момент — отсутствие сетевых протоколов между сервером и дисками. Когда приложение запрашивает информацию, локальная файловая система сервера мгновенно конвертирует запрос, например, в команды протокола NVMe. Процесс исключает сетевой стек TCP/IP. Это гарантирует, что задержка зависит только от физических свойств чипов памяти.

Важна также роль контроллера и RAID-массива. Управление традиционными дисками берёт на себя аппаратный контроллер RAID, который выполняет ресурсоёмкие операции по вычислению контрольных сумм. Но современные массивы NVMe генерируют десятки миллионов IOPS. Аппаратные чипы могут не справляться с таким потоком, поэтому тут используется программный RAID, который перекладывает нагрузку на мощные многоядерные процессоры.

Сетевой адаптер (NIC) для высоконагруженных систем хранения

Типы подключения

Их всего два, и они интуитивно понятны.

Внутреннее (internal DAS) — диски внутри сервера. Накопители монтируются внутрь самого компьютера. Масштабирование хранилища упирается в физические габариты корпуса. Этот метод часто применяется для установки быстрых загрузочных дисков.

Внешнее (external DAS) — дисковые полки, JBOD, RAID-массивы. Систему размещают отдельно. Внешняя полка имеет собственные блоки питания и модули охлаждения. Такое решение позволяет наращивать ёмкость сервера до огромных значений путём каскадного подключения.

Протоколы и интерфейсы подключения DAS

Здесь отличий больше. И они важнее.

SATA (Serial ATA). Спецификация обеспечивает скорость до 6 Гбит/с, что на практике даёт около 600 МБ/с. Стандарт использует полудуплексную передачу и поддерживает единственную очередь глубиной 32 команды. Специалисты используют интерфейс SATA для построения полок резервного копирования, где важна дешёвая ёмкость.

SAS (Serial Attached SCSI). Промышленный стандарт для отказоустойчивой инфраструктуры. Версия SAS-4 обеспечивает скорость 22,5 Гбит/с на линию. Благодаря полнодуплексному режиму и архитектуре Dual-port можно получить высокую надёжность и возможность резервирования путей.

NVMe (Non-Volatile Memory Express). В системах прямого подключения (DAS) он обеспечивает высочайшую скорость работы, поскольку передаёт данные непосредственно поверх линий шины PCIe, минуя устаревшие интерфейсы и сетевые задержки.

Fibre Channel. Хотя технология Fibre Channel почти всегда применяется в сети SAN, её иногда всё же используют для прямого подключения. Стандарт гарантирует доставку блоков без потерь. Однако высокая стоимость оборудования ограничивает применение.

USB/Thunderbolt. Самые массовые и доступные интерфейсы. Так, свежий Thunderbolt 5 даёт двунаправленную полосу в 80 Гбит/с, а асимметричный режим повышает показатель до 120 Гбит/с. Такая скорость сопоставима с внутренними слотами материнской платы.

DAS vs NAS vs SAN: ключевые различия

А теперь напрямую сравним DAS с популярными сетевыми решениями:

Таким образом преимущества DAS — это:

• Максимальная скорость (нет сетевых задержек). Прямое соединение устраняет задержки маршрутизации;
• Низкие задержки памяти. Операции проходят за доли микросекунд;
• Простота установки. Архитектура Plug-and-play не требует сложного сетевого конфигурирования;
• Прямой доступ к блочным устройствам. Операционная система сама управляет кэшированием;
• Минимальная стоимость для малых конфигураций. Отпадает необходимость закупать оптические коммутаторы и многое другое.

Но есть у DAS и недостатки:

• Отсутствие общего доступа. Данные изолированы на конкретном хосте;
• Ограниченная масштабируемость. Расширение ёмкости упирается в количество свободных слотов;
• Сложность резервного копирования. Резервное копирование создаёт вычислительную нагрузку на сам сервер;
• Физическая близость к серверу. Диски должны стоять рядом с сервером.

Типы DAS-конфигураций

Современные дата-центры используют форм-факторы EDSFF. Внутренние объединительные панели связывают корзины линиями PCIe с платой. Полки JBOF используют оптические кабели для подключения десятков NVMe-дисков через коммутаторы PCIe. А классические полки JBOD вмещают до 102 магнитных дисков в шасси 4U для построения холодных архивов.

EDSFF SSD

Производительность и скорость DAS-хранилищ

Пока адаптер справляется с нагрузкой, каждый новый диск линейно увеличивает скорость массива. Системы на базе PCIe 5.0 обеспечивают чтение каждого накопителя со скоростью до 14 ГБ/с. Четыре таких диска в массиве RAID 0 достигают суммарного потока в 56 ГБ/с.

RAID-конфигурации для DAS

RAID (Redundant Array of Independent Disks) — это технология, которая объединяет несколько отдельных физических дисков в один большой виртуальный. Компьютер или сервер воспринимает эту связку накопителей как единое целое — например, как один обычный локальный диск. Руководит этим процессом специальный чип (аппаратный контроллер) или отдельная программа. Всё это даёт пользователю повышение скорости записи и чтения, увеличение общего объёма памяти и лучшую защиту данных.

Но сама RAID не универсальна. У неё есть разные конфигурации. Например:

• RAID 0 — ориентирован на максимальную скорость. Здесь контроллер режет файлы на куски и пишет их на все диски одновременно. Но если хоть один накопитель ломается, вы теряете абсолютно всё;
• RAID 1 — максимальная надёжность. Контроллер пишет один и тот же файл на два диска сразу. Если первый диск выходит из строя, у вас остаётся полная копия на втором. Но тут ты платишь за два накопителя, а получаешь объём только одного;
• RAID 5 — разумный баланс. Требует минимум три диска. Система «размазывает» файлы и специальные коды для восстановления по всем накопителям. Массив легко переживёт поломку одного диска без потери информации;
• RAID 6 — двойная защита. Система работает по принципу RAID 5, но требует минимум четыре диска. Контроллер создаёт двойной резерв, поэтому массив выдерживает одновременную поломку сразу двух накопителей;
• RAID 10 — самый радикальный вариант. Он требует минимум четыре диска. Контроллер объединяет плюсы RAID 0 и RAID 1. Ты получишь самую высокую скорость и отличную защиту, но под резерв уходит ровно половина всех дисков.

Наглядная сравнительная таблица конфигураций:

Примеры применения DAS-хранилищ

DAS-хранилища активно используют для обучения генеративных нейросетей. Архитектура NAS может не успевать загружать графические процессоры, сетевые протоколы не всегда поспевают за видеокартой. Эту проблему решают серверы для ИИ с локальными массивами. Крупные ретейлеры и финансовые организации применяют эту архитектуру для высокочастотного трейдинга. Студии видеомонтажа покупают DAS-хранилища, чтобы комфортно работать с исходниками 8K RAW без фризов.

Для каких задач Серия серверов для кластеризации на 4 GPU. Предназначены для дата-центров и AI-ферм, где требуется повышенная плотность для обучение LLM и R&D.

Подробнее

Видеокарты

L40s / RTX PRO / H200 NVL

Объем видеопамяти до 564 ГБ

Процессоры

AMD EPYC, Intel Xeon

Количество ядер до 128

RAM до 1536 ГБ DDR5

Форм-фактор 2U

Для каких задач Серия серверов для кластеризации на 8 GPU. Предназначены для дата-центров и AI-ферм, где требуется повышенная плотность для обучение LLM и R&D.

Подробнее

Видеокарты

L40s / RTX PRO / H200 NVL

Объем видеопамяти до 1128 ГБ

Процессоры

AMD EPYC, Intel Xeon

Количество ядер до 256

RAM до 2048 ГБ DDR5

Форм-фактор 4U

Для каких задач HGX объединяет 8 видеокарт NVIDIA H200, достигая экстремальной плотности производительности. Благодаря внутренней связности NVSwitch мгновенно интегрируется в масштабные вычислительные кластеры.

Подробнее

Видеокарты

NVIDIA H200 SXM

Объем видеопамяти до 1128 ГБ

Процессоры

AMD EPYC, Intel Xeon

Количество ядер до 256

RAM до 2048 ГБ DDR5

Форм-фактор 5U

Когда выбирать DAS вместо NAS или SAN

Переход на эту архитектуру оправдан в трёх случаях:

1. Задержка имеет критическое значение. Задачи, которые предстоит решать, не терпят пауз на маршрутизацию сетевых пакетов;
2. Взаимодействие между сотрудниками не подразумевается. Если каждый работник решает свою собственную автономную задачу, общий доступ к хранилищу им просто ни к чему;
3. Бюджет ограничен. Для малого бизнеса покупка дисковой полки обходится значительно дешевле сложных сетевых решений.

Настройка и оптимизация DAS-хранилища

Первое, о чём тут надо подумать, это выбор контроллера. Для механических дисков специалисты, как правило, устанавливают аппаратные контроллеры Tri-Mode, которые забирают на себя расчёт чётности. А вот для сверхбыстрых NVMe-дисков применяют программный RAID, так как аппаратный чип становится узким местом. Контроллер обладает кэш-памятью объёмом 4–8 ГБ для SAS и от 8 до сотен ГБ для NVMe.

Настройка RAID

Размер блока (Stripe Size) подбирают индивидуально. Страйп от 64 до 128 КБ отлично подходит для обработки транзакций баз данных. А крупный страйп от 256 КБ до 1 МБ используют для многопоточного чтения тяжёлого видеоконтента. Также администратор задаёт политику кэша: Write-Back ускоряет механику, а Write-Through раскрывает потенциал быстрых Enterprise NVMe. Умная функция контроллера RAID Read-ahead пытается предугадать, какие данные понадобятся компьютеру в следующую секунду. Она полезна для работы с большими файлами, но с маленькими — может ухудшить ситуацию.

Мониторинг здоровья

Чтобы избежать потерь данных, необходимо мониторить температуру хранилища и атрибуты SMART. Это можно делать при помощи сторонних программ, например, CrystalDiskInfo или AIDA64. Передовые контроллеры используют предсказание отказов (Predictive Failure Analysis). Если микрокод фиксирует деградацию ячеек, контроллер в фоновом режиме копирует всё на диск горячего резерва, обеспечивая нулевое время простоя.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Итоги

DAS это простой и относительно дешёвый вариант корпоративного хранения данных. Но у него есть уникальные преимущества, которые делают его незаменимым для целого ряда задач. Так что «сложнее» и «дороже» в некоторых ситуациях не значит «лучше».

Выбирать накопители для сервера нужно, тщательно разобравшись в задачах, для которых они будут нужны. Например, если DAS — это идеальное решение для видеомонтажа, то для создания общей библиотеки игр отлично подойдет NAS хранилище для компьютерных клубов. И если ты уже определился с задачей, загляни в наш каталог GPU-серверов. Там можно легко подобрать сервер под любые цели и бюджет. А мы настроим его, протестируем и доставим в любую точку России.

Для каких задач Компактный GPU-сервер до 2 видеокарт для начальных задач в AI и графике. Оптимален для инференса, визуализации, VFX и рендеринга в студиях и лабораториях, где важна гибкость.

Подробнее

Видеокарты

RTX / RTX PRO / H200 NVL

Объем видеопамяти до 282 ГБ

Процессоры

Threadripper PRO

Количество ядер до 96

RAM до 1024 ГБ DDR5

Форм-фактор 4.5U

Для каких задач Универсальная платформа на 4–6 GPU для локального обучения моделей и генеративных задач. Подходит для команд, которым важна надёжность сервера и свобода выбора графики — от RTX 5090 до PRO RTX 6000.

Подробнее

Видеокарты

RTX / RTX PRO / H200 NVL

Объем видеопамяти до 576 ГБ

Процессоры

Threadripper PRO

Количество ядер до 96

RAM до 1024 ГБ DDR5

Форм-фактор 6.5U

Для каких задач Сервер промышленного уровня на 8 GPU с кластерной архитектурой. Предназначен для дата-центров и AI-ферм, где требуется масштабируемость и полная загрузка ресурсов под обучение LLM и R&D.

Подробнее

Видеокарты

RTX PRO 6000 / RTX 5090

Объем видеопамяти до 768 ГБ

Процессоры

AMD Epyc, Intel Xeon

Количество ядер до 320

RAM до 3072 ГБ DDR5

Форм-фактор 6U

Для каких задач Серия серверов для кластеризации на 4 GPU. Предназначены для дата-центров и AI-ферм, где требуется повышенная плотность для обучение LLM и R&D.

Подробнее

Видеокарты

L40s / RTX PRO / H200 NVL

Объем видеопамяти до 564 ГБ

Процессоры

AMD EPYC, Intel Xeon

Количество ядер до 128

RAM до 1536 ГБ DDR5

Форм-фактор 2U

Для каких задач Серия серверов для кластеризации на 8 GPU. Предназначены для дата-центров и AI-ферм, где требуется повышенная плотность для обучение LLM и R&D.

Подробнее

Видеокарты

L40s / RTX PRO / H200 NVL

Объем видеопамяти до 1128 ГБ

Процессоры

AMD EPYC, Intel Xeon

Количество ядер до 256

RAM до 2048 ГБ DDR5

Форм-фактор 4U

Для каких задач HGX объединяет 8 видеокарт NVIDIA H200, достигая экстремальной плотности производительности. Благодаря внутренней связности NVSwitch мгновенно интегрируется в масштабные вычислительные кластеры.

Подробнее

Видеокарты

NVIDIA H200 SXM

Объем видеопамяти до 1128 ГБ

Процессоры

AMD EPYC, Intel Xeon

Количество ядер до 256

RAM до 2048 ГБ DDR5

Форм-фактор 5U