NAS significato in informatica, funzionalità e utilizzi

Per il ciclo back to basics, torniamo a parlare di NAS. Il significato dell’acronimo è facile da chiarire: Network Attached Storage. Si tratta cioè di un dispositivo per la memorizzazione e l’archiviazione dei dati (Storage) collegato con la rete locale (Network Attached).

A differenza dei tradizionali dispositivi di archiviazione collegati direttamente a un singolo computer, come un hard disk esterno, un SSD rimovibile, una semplice chiavetta USB, il NAS è accessibile tramite la rete locale e, a seconda della configurazione, può il suo contenuto può essere consultato e modificato anche da remoto via Internet. Questa caratteristiche rende il NAS, spesso chiamato infatti NAS di rete, uno strumento ideale per la condivisione di file e la gestione dei dati in ambienti domestici, aziendali e professionali.

Il NAS si distingue per la sua capacità di offrire grandi quantità di spazio di archiviazione, con una varietà di funzionalità che includono il backup dei dati, la gestione multimediale e, ad esempio, la condivisione sicura di file tra utenti. È una soluzione versatile che può essere impiegata da privati, piccole imprese e grandi aziende per centralizzare e semplificare l’accesso alle informazioni. Per scongiurare la mancata scalabilità, essenziale in ambito aziendale, tanti NAS utilizzati nel mondo business possono essere arricchiti con unità di espansione “ad hoc”.

Dal significato alla struttura del NAS

Ogni NAS è generalmente costituito da uno o più hard disk o SSD montati all’interno di una struttura fisica, che include un sistema operativo e un software di gestione. Le unità di memorizzazione sono alloggiate in appositi spazi, detti vani, e ciascuno di essi supporta una o più interfacce a seconda delle specifiche del NAS stesso.

Si possono ad esempio inserire le classiche unità SATA III (fino a 6 Gbps) nei formati da 3,5 o 2,5 pollici ma anche unità moderne e veloci che utilizzano l’interfaccia PCIe con protocollo NVMe e consentono di arrivare a trasferire i dati nell’ordine delle decine di Gbps.

La velocità delle interfacce per lo storage dei dati

I valori in tabella vanno presi con le pinze in quanto teorici. Le prestazioni reali degli SSD PCIe NVMe dipendono in larga parte dal controller utilizzato e dalla qualità costruttiva.

Generazione PCIe	Velocità per linea (MB/s)	Velocità per linea (Gbps)	Larghezza di banda totale (x4) (GB/s)	Larghezza di banda totale (x4) (Gbps)	Larghezza di banda totale (x16) (GB/s)	Larghezza di banda totale (x16) (Gbps)	Anno di rilascio
PCIe 2.0	500 MB/s	4 Gbps	2 GB/s	16 Gbps	8 GB/s	64 Gbps	2007
PCIe 3.0	1 GB/s (1000 MB/s)	8 Gbps	4 GB/s	32 Gbps	16 GB/s	128 Gbps	2010
PCIe 4.0	2 GB/s (2000 MB/s)	16 Gbps	8 GB/s	64 Gbps	32 GB/s	256 Gbps	2017
PCIe 5.0	4 GB/s (4000 MB/s)	32 Gbps	16 GB/s	128 Gbps	64 GB/s	512 Gbps	2019
PCIe 6.0	8 GB/s (8000 MB/s)	64 Gbps	32 GB/s	256 Gbps	128 GB/s	1024 Gbps	2022

Ad ogni modo, se si pensa che un SSD SATA III non supera mai i 550-600 MB/s e gli hard disk non riescono a sfondare la barriera dei 160 MB/s, a causa della natura meccanica del dispositivo e dei tempi di accesso, appare palese di come l’intelligente adozione dell’interfaccia PCIe anche per lo storage dei dati abbia permesso di superare un collo di bottiglia (SATA III) permasto per troppo tempo.

L’interfaccia PCIe x4 per lo storage

Nel caso della memorizzazione dati, la configurazione che si trova di solito è PCIe x4: sono cioè utilizzate quattro corsie. PCIe x4 fornisce un equilibrio ideale tra larghezza di banda e costo. Con quattro corsie, gli SSD possono raggiungere velocità di trasferimento dati elevate, sufficienti per la maggior parte delle applicazioni, senza necessità di utilizzare slot più costosi o complessi come x8 o x16. Come abbiamo visto, un SSD PCIe 4.0 x4 può teoricamente offrire fino a 8 GB/s, mentre PCIe 5.0 x4 può arrivare fino a 16 GB/s (le prestazioni in lettura/scrittura poi sono generalmente differenti, a vantaggio delle prime).

La maggior parte delle schede madri moderne supporta configurazioni x4 per gli SSD NVMe, rendendo lo schema una sorta di standard de facto. Inoltre, le unità SSD NVMe x4 tendono a generare meno calore rispetto a configurazioni più “spinte”, il che è un fattore importante per server e workstation in cui la gestione termica è cruciale. Mantenere la temperatura sotto controllo aiuta a garantire prestazioni stabili e una maggiore durata del dispositivo.

Componenti principali del NAS

I NAS possono ospitare diverse unità di memorizzazione. Non parliamo volutamente di dischi perché la tendenza dei produttori è quella di consigliare sempre più spesso l’uso di SSD.

Unità a stato solido (SSD) sempre più protagoniste

Un tempo le unità a stato solido erano sconsigliate nei NAS per via della maggiore tendenza a manifestare malfunzionamenti dopo un certo numero di scritture. Da quando la durata degli SSD è sempre più diventata un parametro di cui preoccuparsi poco, da quando sono stati realizzate unità a stato solido espressamente dedicate all’uso con i NAS, gli SSD sono stati “sdoganati” in ambito NAS. E non potrebbe essere diversamente perché le prestazioni ne beneficiano in maniera significativa.

Immaginiamo un hard disk inserito in un vano del NAS, a sua volta collegato a una rete locale 10 GbE. Significa che i dispositivi connessi in rete locale possono trasferire dati, da e verso il NAS, fino a 10 Gbps come valore di picco e in condizioni ottimali. Ecco, quel vecchio hard disk utilizzato nel NAS può diventare un importante collo di bottiglia perché non riesce a tenere testa al “ritmo” con cui i dati arrivano dalla rete o devono essere inviati. L’interfaccia PCIe ha cambiato tutto, frantumando ogni precedente limitazione.

Nei NAS che usano hard disk SATA, spesso si aggiunge almeno un’unità PCIe che ricopre il ruolo di cache: è utile per velocizzare i trasferimenti, soprattutto di quegli elementi che sono maggiormente richiesti.

I moderni NAS all-flash

Per concludere con le osservazioni messe sul tavolo al paragrafo precedente, il vanto per tanti vendor di NAS professionali è la disponibilità a catalogo di un numero crescente di dispositivi all-flash.

I NAS all-flash assicurano velocità di lettura e scrittura significativamente superiori rispetto agli hard disk tradizionali. Questo si traduce in tempi di accesso più rapidi e in un numero elevato di operazioni di input/output al secondo (IOPS). Ad esempio, un sistema all-flash può raggiungere oltre 200.000 IOPS, mentre un array tradizionale richiederebbe un numero molto maggiore di HDD per ottenere prestazioni comparabili.

Le operazioni di lettura e scrittura su SSD avvengono con una latenza molto bassa, spesso sotto il millisecondo. Un aspetto particolarmente vantaggioso per applicazioni che richiedono risposte rapide, come i servizi di e-commerce, lo streaming e le applicazioni aziendali critiche.

Gli SSD consumano meno energia rispetto agli hard disk, contribuendo a ridurre i costi operativi. Inoltre, generano meno calore, il che può portare a una minore necessità di raffreddamento nei data center e nei NAS, migliorando ulteriormente l’efficienza energetica complessiva.

La mancanza di componenti meccanici rende gli SSD silenziosi e meno soggetti a vibrazioni rispetto agli hard disk: un vantaggio in ambienti di lavoro sensibili al rumore.

Schede di rete, CPU e RAM

Oltre alle unità per lo storage dei dati, il NAS integra una o più schede di rete (anch’esse devono fornire la banda necessaria in modo da non rappresentare a loro volta un collo di bottiglia…), un processore e un quantitativo di memoria RAM variabile.

I NAS più semplici ed economici utilizzano processori a basso consumo energetico, mentre quelli più avanzati possono includere CPU potenti per la gestione di applicazioni più complesse come la virtualizzazione o la transcodifica video.

Software

Il NAS non è semplicemente un componente passivo che si limita ad archiviare i dati e restituirli su richiesta. I moderni NAS sono basati su un sistema operativo che non solo consente di gestire e ottimizzare l’accesso a file e cartelle ma permette e facilita anche l’installazione di un ampio ventaglio di applicazioni.

CPU, RAM, storage, schede di rete… un NAS non vi ricorda qualcos’altro? Sì, i NAS di oggi sono diventati veri e proprio computer o meglio sistemi server (tanto che spesso sono chiamati anche server NAS), utilizzabili per una vasta gamma di esigenze.

I principali produttori di NAS, come QNAP e Synology, mettono a disposizione sistemi operativi dedicati che risultano già preinstallati nel NAS e utilizzabili sin dal primo avvio.

In un altro articolo abbiamo visto, ad esempio, perché acquistare un NAS con QTS o QuTS hero, mettendo in evidenza le differenze tra i due sistemi operativi. Date un’occhiata al ricco QNAP App Center per rendervi conto di quali e quante applicazioni si possono installare nel NAS.

Fate altrettanto nel caso del Centro Pacchetti Synology: contiene un’infinità di applicazioni per tutte le esigenze da installare sul sistema DSM (DiskStation Manager).

Il NAS può insomma ospitare e consentire l’esecuzione simultanea di soluzioni per il backup e la sincronizzazione dati, server multimediali, server di posta elettronica, suite per l’ufficio, la produttività e la collaborazione, applicazioni per la videosorveglianza, server VPN, soluzioni per la virtualizzazione e molto altro ancora.

Per chi non volesse legarsi a soluzioni di singoli vendor, c’è anche TrueNAS, un progetto open source adatto a chi desidera allestire da sé il proprio NAS.

Accesso e condivisione dei dati

Uno dei principali vantaggi di un NAS è la condivisione dei file. Ogni utente con le giuste credenziali può accedere ai file memorizzati sul NAS, che siano documenti, foto, video o file di lavoro.

Il NAS diventa così un oggetto essenziale in ambienti domestici, dove vari membri della famiglia potrebbero voler accedere alla stessa libreria di media (ed evitare di pagare i servizi di storage cloud per memorizzare i loro dati…), sia in contesti aziendali, in cui il lavoro di squadra richiede la condivisione di file di progetto.

Ogni sistema NAS supporta protocolli di rete come SMB/CIFS (usato da Windows e supportato dagli altri sistemi operativi), AFP (macOS) e NFS (spesso utilizzato in ambienti Linux/Unix ma anche lato Windows Server). La compatibilità e interoperabilità sono insomma totali.

Sicurezza

Quando si acquista un NAS, l’importante è non collegarlo alla rete e dimenticarselo pensando che “tutto sia pronto”.

Alcuni produttori offrono meccanismi per attivare l’accesso opzionale al contenuto del NAS da remoto. In questo modo diventa possibile accedere ai propri dati mentre si è lontani da casa o dall’ufficio. Attenzione però alla modalità con cui ciò viene fatto.

Non lasciate mai un NAS collegato alla rete Internet o sul cloud senza aver impostato una password solida e applicato le ultime patch di sicurezza distribuite dal produttore. Anzi, di norma il pannello di amministrazione del NAS non dovrebbe mai essere raggiungibile via Internet.

Molto meglio configurare un server VPN e accedere al NAS attraverso di esso, previa autenticazione. Molti NAS integrano un server VPN che deve essere sempre aggiornato ma che offre certamente maggiori garanzie in termini di sicurezza.

In ogni caso, mai e poi mai, le porte di comunicazione del NAS devono essere pubblicamente esposte sulla rete Internet, attraverso l’indirizzo IP pubblico. Abbiamo visto come collegare alla rete un NAS in sicurezza.

Come scegliere il NAS ideale

Nell’era in cui tutti noi, sia in ambito privato che aziendale, ci troviamo a gestire e custodire (spesso dovendo soddisfare anche dei requisiti normativi) volumi di dati crescenti, la scelta di un NAS può risultare complessa dato che sul mercato esistono molteplici modelli con caratteristiche e prezzi variabili.

Ogni dispositivo è progettato per rispondere a esigenze specifiche, rendendo impossibile consigliare un unico modello adatto a tutti. La chiave è identificare le necessità individuali, siano esse di un utente domestico, di un professionista o di un’azienda. Per farsi un’idea si può usare il Selettore NAS QNAP oppure il Selettore NAS Synology.

In un altro articolo, abbiamo proposto alcuni suggerimenti per scegliere il NAS migliore, a seconda delle proprie specifiche esigenze. Riassumiamo comunque i punti principali:

Le caratteristiche principali

Backup e sicurezza dei dati. Il motivo principale per cui si sceglie un NAS, è la gestione efficace dei backup. Un buon NAS deve avere spazio sufficiente per archiviare i dati e prevedere possibilità di espansione. Rispettando la regola del backup 3-2-1, il NAS ideale consente di mantenere tre copie dei dati, su due supporti diversi, con una copia offsite.
Funzionalità e scalabilità. I NAS moderni si sono evoluti andando ben oltre il semplice backup. Ora fungono da veri e propri server per una varietà di applicazioni. C’è la possibilità, evidentemente, di creare il backup di server, workstation e dati salvati su servizi cloud. Ma si può attingere alle applicazioni preinstallate e agli ulteriori strumenti scaricabili tramite gli store dedicati. In ogni caso, il NAS deve garantire funzionalità scalabili, in modo da adattarsi all’evoluzione delle necessità del professionista e dell’azienda.
Sistemi operativi. Come abbiamo detto, alcuni produttori differenziano i NAS anche sulla base del sistema operativo installato. Alcuni versioni più evolute utilizzano l’apprezzato file system ZFS per una maggiore affidabilità e funzionalità avanzate come la compressione e deduplicazione dei dati.

Prestazioni e configurazione RAID

Performance: Throughput e IOPS. Le prestazioni di un NAS sono misurate in termini di throughput e IOPS. Il primo valore esprime la quantità di dati trasferiti in un dato intervallo di tempo mentre IOPS si riferisce al numero di operazioni di lettura e scrittura al secondo. Per applicazioni che richiedono prestazioni elevate, come la virtualizzazione, un alto valore di IOPS è cruciale. Il raggiungimento di soglie prestazioni elevate dipende per larga parte dalle unità di memorizzazione inserite nei vani.
Transcoding Video. Se si prevede di utilizzare il NAS come media server, è essenziale considerare la capacità di transcoding video. Si tratta di una funzionalità che consente la riproduzione di contenuti multimediali su diversi dispositivi, richiedendo potenza computazionale sufficiente.
Configurazione RAID. La configurazione RAID influisce su capacità, prestazioni e protezione dei dati. Le opzioni comuni includono RAID 1 (duplicazione dei dati, ma senza miglioramenti in termini di velocità), RAID 5 e 6 (buon equilibrio tra prestazioni e protezione).

Conclusioni

Il NAS rappresenta una soluzione versatile e potente per la gestione e la condivisione dei dati in ambienti domestici, professionali e aziendali. Grazie alla sua facilità d’uso, capacità di backup, e possibilità di accesso remoto, un NAS è un dispositivo indispensabile per chi cerca una soluzione centralizzata e sicura per l’archiviazione e la condivisione dei file.

Sia che si tratti di conservare ricordi personali, ottimizzare la produttività aziendale o costruire un sistema di intrattenimento domestico, il NAS offre un’ampia gamma di funzionalità che possono semplificare e migliorare la gestione dei dati.

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