Разработка ПК с организацией сетевого хранилища данных

Организация сетевого хранилища данных. Выбор материнской платы и процессора, жестких дисков, корпуса, планок оперативной памяти. Расчет потребляемой мощности, выбор блока питания и операционной системы, мощность нагретой зоны, организация RAID массива.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 29.06.2012
Размер файла 650,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

сетевое хранилище данные

В современном мире все больше требований пользователи предъявляют к ПК. Для каждого пользователя компьютер уникален и выполняет самые различные функции. В данной дипломной работе будет рассмотрена разработка ПК предназначенного под сетевое хранилище данных, известное так же как NAS (Network Attached Storage). Данная система отличается от обычного ПК тем, что она предназначена только для хранения записи и чтения информации. Т.е данная станция не предназначена для просмотра на ней мультимедиа файлов, игровых целей, или допустим видеомонтажа. В отличие от обычных компьютеров в них отсутствует поддержка мощных графических ускорителей, мышей и клавиатур, а пользовательский интерфейс операционной системы - доступен через любой браузер. При этом многие из таких устройств обладают функциональностью «настоящего» сервера, способного подключаться к Интернету и осуществлять обмен данными по протоколам FTP и HTTP. Благодаря этому, для пользователя не имеет значения ни файловая система хранилища, ни операционная система компьютера, на котором располагается NAS - все операции с файлами осуществляются через сетевые протоколы.

Перед станциями, являющими собой сетевое хранилище данных, стоят следующие задачи:

1.Универсальный и совместный доступ к ресурсам, т.е. NAS, обеспечивает удаленный доступ к файлам через Интернет: вы сможете не только пользоваться своим архивом с любого подключенного в Сети компьютера, но и, к примеру, слушать музыку или просматривать сохраненные на нем фотографии и видеозаписи через смартфон. Для этого NAS должен иметь статический IP-адрес, по которому его можно найти через любой компьютер в Интернете.

Если у вас динамический IP-адрес, то статический можно получить у интернет-провайдера за дополнительную плату.

2. Обеспечение маcштабируемости и высочайшей скорости работы. Которые достигаются с помощью объединения жестких дисков в RAID массивы.

3. Повышение уровня защиты информации и отказоустойчивости

4. Упрощение управления ресурсами, связанного с их централизацией. Любой пользователь сети, у которого есть доступ к NAS может пользоваться её ресурсами.

1. Организация сетевого хранилища данных

В последнее время получают распространение так называемые мини-серверы, в которых функции NAS(Network Attached Storage) объединены с дополнительными сервисами, как например, фотогалерея, медиа-центр, BitTorrent и eMule клиенты, web сервер и т. д. Все эти возможности можно существенно расширить программными средствами при помощи разнообразных пакетов, как коммерческих, так и бесплатных. При этом в большинстве уже готовых моделей уже предустановленно программное обеспечение с весьма широкой функциональностью. Не секрет, что большая часть стоимости NAS приходится именно на специализированный софт. Так, во многие NAS встроены мультимедийные серверы, позволяющие воспроизводить и транслировать хранящийся на винчестерах контент по локальной сети. В некоторых моделях имеется штатный сервер iTunes, благодаря которому можно через сеть воспроизводить любые аудиофайлы с компьютеров, где есть эта программа. Возможна и потоковая трансляция файлов на плееры iPod и смартфоны iPhone - для этого на гаджеты нужно установить бесплатное приложение DS audio из интернет-магазина Apple App Store.

Встроенный сервер печати означает, что подключенные к NAS принтеры будут доступны всем компьютерам, входящим в сеть. Многие модели могут также работать с одной или несколькими IР-камерами и позволяют организовать видеонаблюдение: изображение будет записываться на жесткий диск, а картинку в реальном времени можно посмотреть через Интернет в окне браузера. Кроме того, NAS умеют выступать в роли веб-сервера, доступного через интернет: вы можете «хостить» свои сайты и форумы у себя дома, не прибегая к услугам профессионального хостинга.

Важно заметить, что NAS в обязательном порядке оснащаются одним или двумя портами Ethernet 10/100/1000 Мбит/с; во многих моделях предусмотрены один или два порта USB 2.0, некоторые накопители дополнительно оснащаются портом eSATA. На лицевой панели устанавливаются индикаторы активности дисков и сети, кнопка быстрого копирования с внешних накопителей, а в дорогих моделях - информационный дисплей. Все NAS, даже однодисковые модели, снабжаются активной системой охлаждения - как правило, это один или два кулера, расположенные в задней или передней части корпуса.

NAS системы базируются на работе с огромными объемами данных, что влечет за собой использование жестких дисков большого объема, но также важна сохранность данных. Сохранность обеспечивает объединение жестких дисков в массивы. Т.е. в RAID (redundant array of independent disks -- избыточный массив независимых жёстких дисков) массив из нескольких дисков, управляемых контроллером, взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации. RAID бывают различных уровней, кратко опишем преимущества и недостатки получивших распространение:

RAID 0 (striping -- «чередование») -- дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием резервирования. Информация разбивается на блоки данных и записывается на несколько дисков одновременно.

Преимущества: существенно повышается производительность, от количества дисков зависит кратность увеличения производительности

Недостатки: Надёжность RAID 0 заведомо ниже надёжности любого из дисков в отдельности и падает с увеличением количества входящих в RAID 0 дисков, т. к. отказ любого из дисков приводит к неработоспособности всего массива и потере всех данных.

RAID 1 (mirroring -- «зеркалирование») - дисковый массив задействующий два или более жестких дисков. Информация записывается сразу на все жесткие диски.

Преимущества: Имеет высокую надёжность -- работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Вероятность выхода из строя сразу двух дисков равна произведению вероятностей отказа каждого диска.

Недостатки: Приходится выплачивать стоимость нескольких жёстких дисков, получая полезный объём одного жёсткого диска

RAID 10 -- зеркалированный массив, данные в котором записываются последовательно на несколько дисков, как в RAID 0. Эта архитектура представляет собой массив типа RAID 0, сегментами которого вместо отдельных дисков являются массивы RAID 1. Соответственно, массив этого уровня должен содержать как минимум 4 диска. RAID 10 объединяет в себе высокую отказоустойчивость и производительность.Нынешние контроллеры используют этот режим по умолчанию для RAID 1+0. То есть, один диск основной, второй -- зеркало, считывание данных производится с них поочередно. Сейчас можно считать, что RAID 10 и RAID 1+0 -- это просто разное название одного и того же метода зеркалирования дисков. Утверждение, что RAID 10 является самым надёжным вариантом для хранения данных, ошибочно, т.к., несмотря на то, что для данного уровня RAID возможно сохранение целостности данных при выходе из строя половины дисков, необратимое разрушение массива происходит при выходе из строя уже двух дисков, если они находятся в одной зеркальной паре.

RAID 5 - предполагает наличие как минимум 3 жестких дисков, одинакового объема, но один из них невидим для операционной системы. Например, если 3 диска имеют размер 1 Гб, то фактически размер массива составляет 2 Гб, 1 Гб отводится на контрольную информацию. В случае добавления четвертого диска операционная система будет видеть 3 Гб, 1 Гб предназначен для хранения контрольных сумм. Можно сказать что отказоустойчивость данного массива максимальна, ввиду того что все данные и контрольные суммы записываются на все диски массива, что делает возможным выполнение нескольких операций считывания или записи одновременно.

Преимущества:

- Высокая скорость записи данных;

- Достаточно высокая скорость чтения данных;

- Высокая производительность при большой интенсивности запросов чтения/записи данных;

Недостатки:

- Низкая скорость чтения/записи данных малого объема при единичных запросах;

- Очень низкая производительность при записи данных;

- Достаточно сложная реализация;

- Сложное восстановление данных.

Сетевое хранилище данных может быть приобретено в двух видах. Первый - собрать подобную систему самому из отдельных комплектующих. Второй - купить уже готовый блок с прошитой на нём операционной системой. Последние делятся на следующие три типа:

1. Бюджетные NAS-системы. Подходят для домашних сетей, состоящих из двух трех компьютеров, пары коммуникаторов, медиацентра и современного Smart TV, имеющего подключение к сети и работающего с DLNA-стандартом. Используются в основом только для резервного хранения данных, в силу того что зачастую имеют всего один встроенный жесткий диск что не может обеспечивать сохранность данных, но это самый дешевый и простой вариант NAS.

2. Средний класс NAS обеспечивают практически полноценные возможности файлового сервера при вполне демократичной цене. Поддержка минимум двух жестких дисков, их горячая замена, организация RAID-массивов и работа с массой протоколов файлового обмена и сетевых служб -- вот неполный перечень функций таких систем.

3. Продвинутые NAS отличаются от NAS среднего уровня, тем что имеют возможность подключение большего количества жестких дисков и служат для обеспечения большей надежности хранения информации.

Так же, если в качестве сетевого хранилища данных будет использоваться собранный из отдельных компонентов компьютер, первоочередную важность играет операционная система компьютера. Многочисленными сравнениями между специализированной системой, такой как Microsoft Home Server и Linux в большинстве отдаётся предпочтение именно Linux в виду её бесплатного распространения, простоты настройки и доказанной за два десятилетия своего существования свою кросс-платформенность и непритязательность к ресурсам, а так же малое количество вирусных программ работающих на этой операционной системе.

2. Разработка ПК с организацией сетевого хранилища данных

2.1 Выбор материнской платы

Ввиду того что сетевое хранилище данных не предназначено для мультимедийных целей, первый компонент с которого стоит начать рассмотрение сетевого хранилища - материнская плата, основные требования которые можно предъявить следующие:

1. Поддержка RAID массивов.

2. Наличие интегрированного графического процессора.

3. Наличие как минимум 5 разъемов SATA.

4. Контроллер Ethernet поддерживающий 1000мбит/с канал.

На основе этих требований рассмотрим несколько материнских плат.

2.1.1 Материнская плата Gigabyte GA-G41MT-S2PT G41/ICH7

Рассмотрим характеристики в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики материнской платы Gigabyte LGA775 GA-G41MT-S2PT

Форм фактор

mATX

Сокет

LGA 775

Поддерживаемые процессоры

Celeron, Core2 Duo, Core2 Quad, Intel Core2 Extreme, Pentium

Тип памяти

DDR3 DIMM

Поддержка многоядерных процессоров

+(есть)

Чипсет

Intel G41

Контроллер IDE

UltraDMA 100

Количество слотов IDE

1

Плюсы данной материнской платы в том что она имеет необходимые для нас интерфейс SATA, контроллер Ethernet поддерживает канал в 1000Мбит/с, в наличие есть интегрированный видеоадаптер и её стоимость составляет 1390 р. Но нет элемента обеспечивающего надежность хранения данных на будущей станции, а именно - режима работы SATA RAID. Ввиду этого данная материнская плата не подходит для создания на её основе системы хранения данных.

2.1.2 Материнская плата Gigabyte GA-M68MT-S2

Характеристики данной материнской платы изложены в таблице 2.

Таблица 2

Характеристики материнской платы Gigabyte GA-M68MT-S2

Форм фактор

mATX

Сокет

AM3

Поддерживаемые процессоры

Athlon II, Phenom II

Тип памяти

DDR3 DIMM

Поддержка многоядерных процессоров

+(есть)

Чипсет

NVIDIA GeForce7025

BIOS

AMI

Поддержка SLI/CrossFire

Не поддерживается

Контроллер IDE

Отсутствует

Контроллер SATA

+(есть)

Количество разъемов SATA 3Gb/s

4

Режим работы SATA RAID

0, 1, 5, 10, JBOD

Количество слотов PCI-E x16

1

Количество слотов PCI-E x1

2

Количество слотов PCI

1

Чипсет звукового адаптера

Realtek ALC889

Встроенный видеоадаптер

+(есть)

Чипсет видеоадаптера

NVIDIA GeForce 7025

Контроллер Ethernet

1000 Мбит/с

Чипсет сетевого адаптера

Realtek RTL8211CL

Общее количество интерфейсов USB

10

Количество интерфейсов Ethernet

1

Основной разъем питания

24-pin

Разъем питания процессора

4-pin

Данная материнская плата обладает всеми необходимыми для сетевого хранилища данных параметрами: Поддержка RAID массивов, возможность работы с процессорами, содержащими графическое ядро, контроллер Ethernet поддерживающий 1000мбит/с канал, стоимостью немного уступает предыдущей - 1350 р. Но по предварительным оценкам стоит учесть возможную необходимость пятого жесткого диска. Поэтому стоит рассмотреть ещё один вариант материнской платы, поддерживающей как минимум 5 жестких дисков.

2.1.3 Плата Gigabyte GA-A75M-S2V A75

Характеристики третьей материнской платы изложены в таблице 3.

Таблица 3

Характеристики Motherboard Gigabyte GA-A75M-S2V A75

Форм фактор

mATX

Сокет

FM1

Поддерживаемые процессоры

AMD A6-3600, AMD A6-3650, AMD A8-3800, AMDA8-3850, AMD E2-3200

Тип памяти

DDR3 DIMM

Поддержка многоядерных процессоров

+(есть)

Чипсет

AMD A75

BIOS

Award

Поддержка SLI/CrossFire

CrossFire X

Контроллер IDE

Отсутствует

Количество разъемов SATA 6Gb/s

6

Режим работы SATA RAID

0, 1, 5, 10, JBOD

Количество слотов PCI-E x16

2

Количество слотов PCI-E x1

1

Количество слотов PCI

1

Поддержка PCI Express 2.0

+(есть)

Звук

HDA

Звуковая схема

7.1

Чипсет звукового адаптера

Realtek ALC889

Встроенный видеоадаптер

+(есть)

Чипсет видеоадаптера

AMD Llano

Контроллер Ethernet

1000 Мбит/с

Чипсет сетевого адаптера

Realtek RTL8111E

Общее количество интерфейсов USB

10

Характеристики данной материнской платы качественно превосходят первую и вторую плату, кроме того что имеется поддержка 6 жестких дисков SATA скорость работы шины данных подключенных к ней быстродейственнее в 2 раза. Следует отметить, что её цена 1870 р. Характеристики максимально соотносимы с требованиями, следовательно, именно третья материнская плата будет выбрана в качестве первого компонента для ПК с организацией сетевого хранилища данных.

2.2 Выбор процессора

Следующим ключевым элементом является процессор, требования к устройству следующие:

1. Наличие графического ядра

2. Сокет соответствующий материнской плате, т.е. FM1

3. В силу того что сокет компании AMD производитель процессора так же должен быть AMD.

Следует ещё раз отметить что ПК не предназначается для целей иных сетевому хранению данных, что не ставит перед нами цель устанавливать процессор имеющий более 2 ядер, или частотой превышающей 3 Ггц. На примере рассмотрения трех подходящих по сокету процессоров, будет произведен выбор наиболее подходящего по соотношению цены/качества.

Характеристики процессора описаны в таблице 4.

Таблица 4

Характеристики процессора AMD Athlon II X4 631.

Сокет

FM1

Линейка

AMD Athlon II X4

Частота процессора

2600 МГц

Интегрированное графическое ядро

Отсутствует

Ядро

Llano

Количество ядер

4

Объем КЭШа L1

128 Кб

Объем КЭШа L2

4096 Кб

Не смотря на, безусловно выделяющиеся показатели такие, как частота процессора, подходящий сокет и производителя количество ядер, большой объем КЭШа второго уровня и стоимостью в 1999 р. данная модель процессора нам не подходит ввиду отсутствия на нем графического ядра.

Характеристики процессора отображены в таблице 5.

Таблица 5

Характеристики Процессора AMD A4-3400.

Сокет

FM1

Линейка

AMD Llano

Частота процессора

2700 МГц

Интегрированное графическое ядро

+(есть)

Модель графического процессора

Radeon HD 6410D

Максимальная частота графического ядра

600 МГц

Встроенный контроллер памяти

+(есть)

Ядро

Llano

Количество ядер

2

Объем кэша L1

128 Кб

Объем кэша L2

1024 Кб

Анализируя характеристики данного процессора можно сделать вывод что это подходящая модель он отвечает всем требованиям, которые поставлены перед сетевым хранилищем данных. Стоимость - 1450 р.

Характеристики процессора AMD A4-3300 описаны в таблице 6.

Таблица 6

Характеристики Процессора AMD A4-3300

Сокет

FM1

Линейка

AMD Llano

Частота процессора

2500 МГц

Интегрированное графическое ядро

+(есть)

Модель графического процессора

Radeon HD 6410D

Максимальная частота графического ядра

600 МГц

Встроенный контроллер памяти

+(есть)

Напряжение питания, мин

0.9125 В

Напряжение питания, макс

1.4125 B

Количество ядер

2

Объем кэша L1

256 Кб

Объем кэша L2

1024 Кб

При сравнении последнего процессора со вторым, очевидно различие в частоте работы процессора, у модели A-3400 она выше, но за то у модели А-3300 больше объем КЭШа первого уровня, по необходимым критериям дл выбора процессора для сетевого хранилища данных проходят оба, но по ценовому соотношению А-3300 выигрывает ввиду стоимости в 1299 р.

Ориентируясь на необходимых характеристиках, выбирается для будующего хранилища процессор А-3300.

2.3 Выбор кулера

Как только мы определились с моделью процессора, стоит задумать о его охлаждении и рассмотреть систему охлаждение представляющую собой кулер. Кулер для процессора должен обладать размерами 92 x 92 x 25 мм, обладать 4-pin питанием с материнской платы, ввиду того что на выбранной для сетевого хранилища данных плате не имеется разъемов питания 3-pin. Подходящей моделью кулера была выбрана GlacialTech Igloo 5760. Характеристики данного кулера изложены в таблице 7.

Таблица 7

Характеристики GlacialTech Igloo 5760

Тип

Для процессора

Скорость вращения

800 ~ 2000 об/мин. ± 10%

Термосопротивление

0.435~0.382 °С/Вт

Рассеиваемая мощность

130 Вт

Воздушный поток

40 CFM (максимальный)

Размеры вентилятора

92 x 92 x 25 мм

Питание

От 4-pin коннектора МП

Совместимость с процессорами LGA775

До 3.4 ГГц

Совместимость вентилятора

Socket LGA1366, Socket LGA1155, Socket LGA1156, Socket LGA775, SocketF, Socket AM3 plus, Socket FM1, Socket AM3, Socket AM2 plus, Socket AM2, Socket940, Socket939, Socket754

Совместимость

Процессоры AMD Sempron, Opteron, Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, Intel Pentium 4, Celeron D, Pentium D, Core 2 Duo, Core 2 Quad

Потребление энергии

3.12 Вт

2.4 Выбор жестких дисков

Теперь рассмотрим ключевой компонент любого хранилища данных - жесткие диски. От их пропускной способности зависит время обращения к хранилищу, скорости записи и чтения с него. От объема жестких дисков зависит количество информации представляемой к обработке этой станции. В силу того что стоит задача перед хранилищем не только хранения данных но и сохранности, жестких дисков на подобных станциях более 3 и они объединены в RAID массивы. Важно заметить, что большинство конструкторов разрабатывающих хранилища данных советуют подбирать, жестки диски для массива одинаковые по объёму, изготовителю и модели. Это объясняется тем что при работе допустим с рейдами уровня 3 и выше между дисками должна достигаться максимальная схожесть ввиду того что запись на диски идет чередованием. Поэтому будет рассмотрены различные модели жестких дисков, которые необходимо будет приобрести в количестве не меньшем, чем потребуется для бедующей организации RAID.

Предварительно необходимое количество жестких дисков оценивается в пять штук, т.е. 4 жестких диска большого объема для создания RAID с которыми и будет работать хранилище, и «стартовый» небольшого объема на котором будет операционная система. Далее будут рассмотрены жесткие диски и их характеристики.

Жесткий диск Seagate 7200 Barracuda 7200.12 [ST31000524AS]

В таблице 8 приведены характеристики жесткого диска Seagate 7200 Barracuda 7200.12 [ST31000524AS]

Таблица 8

Характеристики жесткого диска Seagate 7200 Barracuda 7200.12 [ST31000524AS]

Линейка

Barracuda 7200.12

Тип

HDD

Форм-фактор

3.5"

Объем

1000 Гб

Объем буфера

32 Мб

Скорость вращения

7200 rpm

Интерфейс

SATA 6Gb/s

Внешняя скорость передачи данных

600 Мб/с

Среднее время задержки (Latency)

4.17 мс

Ударостойкость при работе

70G

Ударостойкость при хранении

300 G

Уровень шума работы

27 дБ

Уровень шума простоя

25 дБ

Жесткий диск Hitachi Deskstar 7K1000.D 7200rpm [HDS721010DLE630]

Характеристики жесткого диска Hitachi Deskstar 7K1000.D 7200rpm [HDS721010DLE630] приведены в таблице 9.

Таблица 9

Характеристики жесткого диска Hitachi Deskstar 7K1000.D 7200rpm [HDS721010DLE630]

Линейка

Deskstar 7K1000.D

Тип

HDD

Форм-фактор

3.5"

Поддержка секторов размером 4 Кб

+(есть)

Объем

1000 Гб

Объем буфера

32 Мб

Скорость вращения

7200 rpm

Интерфейс

SATA 6Gb/s

Внешняя скорость передачи данных

600 Мб/с

Внутренняя скорость передачи данных

1822 Мбит/с

Ударостойкость при работе

70 G

Ударостойкость при хранении

350 G

Уровень шума простоя

25 дБ

Шифрование данных

Отсутствует

Жесткий диск Western Digital Caviar Green IntelliPower [WD10EARX]

В таблице 10 приведены характеристики жесткого диска Western Digital Caviar Green IntelliPower [WD10EARX]

Таблица 10

Характеристики жесткого диска Western Digital Caviar Green IntelliPower [WD10EARX]

Линейка

WD Caviar Green

Тип

HDD

Форм-фактор

3.5"

Объем

1000 Гб

Объем буфера

64 Мб

Скорость вращения

5400 rpm

Интерфейс

SATA 6Gb/s

Внешняя скорость передачи данных

600 Мб/с

Ударостойкость при работе

30 G

Ударостойкость при хранении

300 G

Уровень шума работы

27 дБ

Уровень шума простоя

23 дБ

При сравнении с предыдущими жесткими дисками, у данной модели RPM (скорость вращения в минуту) самая низкая, но это вовсе не является отрицательным показателем, ввиду того что, чем больше жесткий диск совершает оборотов, тем выше его потребляемая мощность. Можно обратиться к превосходящему параметру объема буфера и отдать предпочтение именно последнему жесткому диску. И в силу того что нам понадобиться 4 подобных дисков, ключевой так же является цена, которая в среднем и равняется стоимости остальных компонентов.

Выбор стартового жесткого диска

Теперь рассмотрим характеристики стартового жесткого диска, на котором будет храниться операционная система. Минимальный объем, отводимый под операционную систему, на сетевом хранилище данных можно допустить в 50 Гб в зависимости от необходимого ПО объем можно увеличить до 100 Гб.

Рассмотрим характеристики жесткого диска Western Digital Caviar Blue [WD1600AAJS] в таблице 11.

Таблица 11

Характеристики жесткого диска Western Digital Caviar Blue [WD1600AAJS]

Линейка

WD Caviar SE

Форм-фактор

3.5"

Объем

160 Гб

Объем буфера

8 Мб

Скорость вращения

7200 rpm

Интерфейс

SATA 3Gb/s

Внешняя скорость передачи данных

300 Мб/с

Внутренняя скорость передачи данных

748 Мбит/с

Ударостойкость при работе

65 G

Ударостойкость при хранении

300 G

Уровень шума работы

26 дБ

Уровень шума простоя

31 дБ

Данный жесткий диск по характеристикам подходит для «старта» операционной системы на сетевом хранилище данных.

2.5 Выбор корпуса

Теперь, когда основные компоненты подобраны и известны все габариты можно приступить к выбору корпуса для сетевого хранилища данных. Требования к корпусу:

Заменяемый в «горячем режиме» отсек для жесткого диска;

Обеспечение минимально защиты от перегрева, т.е. предполагаемые слоты для вентиляторов для лучшей продуваемости корпуса и обеспечения оптимального движения воздушных потоков.

Важно заметить что нам нужен корпус без предустановленного блока питания, ввиду того что подобрать блок питания ещё предстоит после расчетов потребляемой мощности компонентами ПК.

Рассмотрим Корпус Miditower ATX SilverStone Precision SST-PS03B

Описания корпуса изложены в таблице 12.

Таблица 12

Описание корпуса Miditower ATX SilverStone Precision SST-PS03B

Форм фактор

ATX

Типоразмер

Midi-Tower

Блок Питания

Отсутствует

Материал корпуса

Сталь

Наличие окна на боковой стенке

Отсутствует

Число внутренних отсеков 3,5

5

Число внешних отсеков 3,5

2

Число отсеков 5,25

4

Количество слотов расширения

7

Безвинтовое крепление в отсеках 3,5 и 5,25

+(есть)

Встроенные вентиляторы

1 x 120x120 мм

Места для доп. Вентиляторов

1 x 120x120 мм, 1 x 140x140 мм

Общее количество интерфейсов USB на лицевой панели

4

Расположение блока питания

Горизонтальное

Ширина

200 мм

Высота/Толщина

472 мм

Длина/Глубина

471 мм

Данный корпус оптимален для хранилища данных, он обеспечивает предъявляемые к нему требования, и имеются дополнительные системы охлаждения. В силу того что блок питания в данном корпусе располагается снизу, это обеспечивает максимальную продуваемость, в корпусе в наличии 1 вентилятор на задней части корпуса. Так же есть возможность установки дополнительного вентилятора сверху и спереди. Цена 2150 р.

В комплектацию вышеописанного корпуса не входят вентиляторы, которые можно разместить в свободные сокеты на верхней стенке корпуса и на передней снизу, в силу того что на верхнюю панель подходят как вентиляторы 120х120 так и 140х140, было решено взять одинаковые вентиляторы как и для передней так и верхней панели. Среди модельного ряда различных вентиляторов заданного размера был выбран GlacialTech GT12025.

Характеристики вентилятора GlacialTech GT12025 описаны в таблице 13.

Таблица 13

Характеристики вентилятора GlacialTech GT12025

Тип

DC FAN 12x12х2.5см

Скорость вращения

950 об/мин. ±15%

Тип подшипников

Подшипник качения

Воздушный поток

35.8 CFM

Статическое давление

0.75 мм водяного столба

Размеры вентилятора

120 x 120 x 25 мм

Номинальный ток

0.12 А

Питание

От 3-pin коннектора МП или от 4-pin коннектора блока питания

Напряжение питания

12 Вольт (7.5 ~ 13.8 В)

Уровень шума

18.5 дБ(А)

Потребление энергии

1.44 Вт

2.7 Выбор планок оперативной памяти

И наконец, заключительный компонент который будет описан в данном разделе это оперативная память, ввиду того что сетевое хранилище данных непритязательно к объему ОЗУ, т.к. по сути оперативная память на нем нужна в основном для того что бы запустить операционную систему. Поэтому подробного рассмотрения и сравнения различных планок оперативной памяти проводиться не будет. Это так же обусловлено низкой стоимостью данного компонента ПК. Но все-таки важным замечанием будет, то, что по возможности планки оперативной памяти следует вставлять одного номинала, а ещё лучше одной модели и одного производителя. Для сетевого хранилища данных достаточным объемом ОЗУ можно обозначить 1 Гб. Но как уже было отмечено цена довольно низкая, поэтому не будет установлено ценового ограничения и будут взяты планки DIMM DDR3 Corsair XMS3 [CMX4GX3M2B1600C9/CMX4GX3M2A1600C9] Retail

Характеристики модулей оперативной памяти изложены в таблице 14.

Таблица 14

Характеристики модулей оперативной памяти DIMM DDR3 Corsair XMS3 [CMX4GX3M2B1600C9/CMX4GX3M2A1600C9] Retail

Тип памяти

DDR3 DIMM

Форм-фактор

DIMM

Объем модуля памяти

2 Гб

Количество модулей в комплекте

2

Тактовая частота

1600 МГц

Пропускная способность

12800 Мб/с

Количество контактов

240

CAS Latency (CL)

9

RAS to CAS Delay (tRCD)

9

Row Precharge Delay (tRP)

9

Activate to Precharge Delay (tRAS)

24

Выбраны были именно эти планки ввиду того что продаются сразу комплектом из двух моделей по 2гб, что обеспечивает стопроцентную их согласованность, так же это оптимальное ценовое решение ввиду стоимости за комплект (включающий в себя 2 модуля по 2 Гб) стоимость 990 р.

3. Расчеты

В данном разделе будут рассмотрена потребляемая мощность выбранных компонентов ПК, предназначенного для сетевого хранилища данных. Основываясь на расчетах, будет выбран подходящий блок питания.

Так же будет произведен тепловой расчет основных компонентов ПК. На основе этих расчетов будет подобрана дополнительная система охлаждения станции для стабильной её работы.

3.1 Расчет потребляемой мощности

Результаты потребляемой мощности компонентами ПК приведен в таблице 15.

Таблица 15

Расчет потребляемой мощности

По цепи (В)

Потребляемый ток (А)

Мощность (Вт)

3,3

5

12

1 Материнская плата Gigabyte GAA75M-S2V

-

66

2 Процессор AMD A4-3300

--

141

3 Память (Corsair XMS3)

0

3

0

15

0

3

0

15

4 Видеокарта

Отсутствует

5 Жесткий диск Western Digital CaviarGreen IntelliPower [WD10EARX] (RAID массива)

-

0,6

1,1

-

0,6

1,1

-

0,6

1,1

-

0,6

1,1

6 Стартовый жесткий диск WesternDigital Caviar Blue

-

0,8

1,3

7 Дополнительные вентиляторы

--

1.44 Вт

8 Кулер процессора

--

3.12 Вт

Р? = (1)

Р1 =66 (Вт)

Р2 =141 (Вт)

Р3 =2*(3*5)=30 (Вт)

Р4 =4*(0,6*5+1,1*12)=64,8 (Вт)

Р5 =0,8*5+1,3*12=19,6 (Вт)

Р? =66+141+15+30+64,8+19,6+2,88+3,12=342,4 (Вт)

Потребляемая мощность процессора была установлена при помощи программы Power Supply Calculator. Фрагмент окна этой программы приведен на рисунке 1.

Рисунок 1. Потребляемая мощность процессора(Фрагмент окна программы Power Supply Calculator)

Потребляемая мощность материнской платы была взята из обзора данной модели материнской платы.

Потребляемая мощность кулера взята с сайта производителя.

Потребляемая мощность дополнительных вентиляторов взята с компьютермаркета НИКС.

Исходя из полученных данных, должно выполняться следующее условие:

Ррас = Р? +50 (2)

Рн > Ррас (3)

Ррас =342,4+50=392,4 (Вт)

450(Вт)>392,4 (Вт)

Из расчётов видно, что система потребляет 392,4 Вт при максимальной нагрузке. Учитывая, что производители блоков питания выдают потребляемую мощность за выходную, завышая тем самым реальную мощность на 30-50 Вт, а также исходя из того, различия в цене минимальны, можно сделать вывод, что мощности блока питания в 450 Вт будет вполне достаточно для стабильной работы данного хранилища.

3.2 Выбор блока питания

Теперь проведем сравнительную характеристику между различными моделями блоков питания с мощностью 450--500 Вт.

Характеристики приведены в таблице 16.

Таблица 16

Характеристики блока питания FinePower DNP-500

Форм фактор

ATX

Мощность

450 Вт

Количество разъемов 6-pin PCI-E

1

Количество разъемов 8-pin PCI-E

1

Количество разъемов 15-pin SATA

3

Количество разъемов 4-pin CPU

1

Количество разъемов 4-pin IDE

4

Данный блок питания в нашу систему не подходит по причине малого количества разъёмов SATA, у нас 5 жестких дисков которые должны быть обеспечены питанием 15-pin SATA. Цена - 1150 р.

Характеристики приведены в таблице 17.

Таблица 17

Характеристики блока питания FSP PNF

Форм фактор

ATX

Мощность

450 Вт

Тип разъема для материнской платы

24+4 pin, 20+4 pin (разборный 24-pin коннектор. 4pin могут отстегиваться в случае необходимости)

Количество разъемов 15-pin SATA

2

Количество разъемов 4-pin CPU

1

Количество разъемов 4-pin Floppy

1

Количество разъемов 4-pin IDE

6

Данный блок питания не подходит ввиду большого количества разъёмов IDE, и малым количеством разъемов SATA. Нецелесообразно покупать дополнительно 3 переходника IDE to SATA. Цена - 1250 р.

Характеристик данного компонента будут рассмотрены в таблице 18.

Таблица 18

Характеристики блока питания FinePower DNP-550

Форм фактор

ATX

Мощность

500 Вт

Количество разъемов 8-pin PCI-E

1

Количество разъемов 15-pin SATA

4

Количество разъемов 4-pin CPU

1

Количество разъемов 4-pin IDE

4

Данный блок питания содержит 4 разъёма питания SATA, но ввиду того что блоки питания оснащенные более 4 данных разъёмов имеют совершенно другую ценовую категорию. Цена - 1450 р. Целесообразно будет приобрести 1 переходник питания IDE to SATA. Стоимость переходника - 60 р.

Исходные данные:

L1 = 0,471 (м)

L2 =0,2 (м)

L3 =0,472 (м)

Kz=0,5

Tокр =20 (°C)

GB=0,9487 (м3/ч)

Sэ=0,0016 (м2)

Tp. max=90 (°C)

Рэ=65 (Вт)

Р=342,4 (Вт)

Расчёт теплового режима блока:

(1)

Условная поверхность нагретой зоны:

(2)

Удельная мощность корпуса блока:

Вт/м2 (3)

Коэффициент Kqk, зависящий от удельной мощности блока:

(4)

Удельная мощность нагретой зоны:

(5)

Коэффициент Kqz, зависящий от удельной мощности нагретой зоны:

(6)

Коэффициент КH1 зависящий от давления среды вне корпуса блока Н1:

(7)

Объем воздуха в блоке:

(8)

Средняя скорость перемешивания воздуха в блоке:

(9)

Коэффициент Kw, зависящий от средней скорости перемешивания в блоке:

(10)

Перегрев корпуса блока:

°С (11)

Перегрев нагретой зоны:

(12)

Средний перегрев воздуха в блоке:

°С (13)

Удельная мощность элемента:

кBт/ м2 (14)

где Ре - мощность, рассеиваемая процессором; Se - площадь поверхности элемента, омываемая воздухом.

Перегрев поверхности элемента:

(15)

Перегрев окружающей элемент среды:

(16)

Температура корпуса блока:

°С (17)

где Токр - температура окружающей среды.

Температура нагретой зоны:

°С (18)

Температура поверхности элемента:

°С (19)

Температура воздуха в блоке:

°С (20)

Температура окружающей элемент среды:

°С(21)

Где ТР.МАХ - максимальная температура процессора, и она не должна превышать 90 °С, отсюда можно проверить неравенство:

90>50,781

Отсюда видно, что температура процессора при максимальной нагрузке не превышает допустимую, т.е. нет надобности в дополнительных системах охлаждения.

4. Программное обеспечение

Начиная с момента, когда все комплектующие собранны, заканчивается техническая сторона разработки проекта ПК с организацией сетевого хранилища данных. Наступает момент перевода собранного в одном корпусе компонентов в работающую станцию, которая будет выполнять роль сетевого хранилища.

4.1 Организация RAID массива

Первым этап основывается на том, что нужно организовать работу жестких дисков в RAID массив. Ранее было определено, что наиболее подходящий уровень RAID для NAS является 5 уровень.

Настройка RAID производится в BIOS, следовательно, на этом этапе операционная система не играет никакой роли и нужды в ней на этом этапе нет.

Как только компьютер включается, происходит начальная загрузка, опознаются и тестируются устройства. Если в это время выявится какой-либо конфликт в оборудовании, из корпуса раздастся писк. Для различных конфликтов, звуковое оповещение имеет различную интерпретацию.

Если никаких конфликтов в оборудовании при тестировании не было выявлено, можно переходить в BIOS, для этого нужно обратить внимание на нижнюю строчку на экране во время загрузки. Там будет указано нажатие, какой именно клавиши позволит пройти в BIOS.

Для различных моделей материнских плат, различаются прошивки BIOS. Это означает, что интерфейс может немного различаться, и могут быть недоступны опции, доступные для другого ряда моделей. На выбранной в разделе 2 материнской плате уже есть встроенный RAID контроллер. Это означает, что данная версия BIOS содержит в себе возможность объединения жестких дисков в RAID системы, и возможностью различных настроек связанных с RAID.

Будет рассмотрена настройка RAID на основе материнской платы Gigabyte GA-A75M-S2V A75. Которая и была выбрана для реализации разработки проекта ПК с организацией сетевого хранилища данных.

С помощью стрелочек на клавиатуре следует выбрать меню «Integrate Peripherals», в котором необходимо изменить в строке PCH SATA Control Mode вместо режима по умолчанию на режим RAID(XHD) как на рисунке 2.

Рисунок 2. Образец перехода на режим RAID(XHD).

Далее нажатием клавиши F10 сохраняем изменения и нажатием Esc покидаем BIOS.

Снова происходит загрузка, в BIOS входить уже нет необходимости, на этом этапе нужно следить за строкой Press CTRL+I to enter Configuration Utility… Образец для выполнения отображен на рисунке 3.

Рисунок 3. Образец для перехода в Configuration Utility.

После нажатия необходимой комбинации (CTRL+I) откроется экран главного меню (MAIN MENU) в котором осуществяется управление RAID. Данное меню изображено на рисунке 4.

Рисунок 4. Внешний вид главного меню управления RAID.

В данном окне отображается количество жестких дисков, их объём, модель, серия и текущее состояние, т.е. объединены ли они в RAID систему или нет.

С помощью стрелочек на клавиатуре можно выбрать одну из пяти функций:

1. Create RAID Volume - создание RAID массива. Собственно, что и необходимо.

2. Delete RAID Volume - удаление RAID массива.

3. Reset Disks to Non-RAID - возвращает жесткие диски в исходное состояние.

4. Recovery Volume Options - параметры восстановления массива.

5.Exit - выход.

После выбора Create RAID Volume появляется окно Create Volume Menu в котором производится выбор уровня RAID. На данной материнской плате возможен выбор следующих уровней RAID:

1. RAID0 - чередование.

2. RAID1--зеркалирование.

3. Recovery - полное копирование всех данных с главного диска на подчиненный.

4. RAID10 - чередование и зеркалирование.

5. RAID5 - запись со смещением.

После выбора уровня рейда, возникнет окно спрашивающие какие жесткие диски включить в выбранный RAID уровень. Для реализации проекта разработки ПК с организацией сетевого хранилища данных необходимо выбрать 5 уровень RAID и включить в него 4 одинаковых жестких диска Western Digital Caviar Green IntelliPower объёмом 1 Тб каждый. Далее следует предупреждающее сообщение, что все данные на дисках включенные в RAID будут стёрты. После подтверждения можно увидеть детальную информацию о RAID в разделе DISK/VOLUME INFORMATION.

Для выхода из RAID BIOS utility нажать ESC или выбрать пятый пункт.

После принятия настроек можно переходить к установке операционной системы.

4.2 Выбор операционной системы

Основываясь на том что все продукты Windows имеют крайне понятный и доступный для каждого пользователя интерфейс, процесс установки данной ОС подробно рассмотрен не будет. Следует заметить, что данная операционная система должна быть установлена на жесткий диск вне рейдового массива, т.е. на Western Digital Caviar Blue объёмом 160 Гб.

Эта операционная система специально предназначена для сетевого хранилища данных. Данная ОС получила развитие из-за наступления всеобщей компьютеризации. Если раньше в доме, как правило, был всего один компьютер, то в эпоху бурного развития техники и при возможности приобретения поддержанного ПК за низкую стоимость, количество компьютеров в домах пользователей начало увеличиваться.

Начали возникать различные трудности при обмене данными между несколькими ПК, объединенных в локальную сеть, ввиду огромного количества перекрестных ссылок на папки различных компьютеров, затрудняется поиск необходимых данных. Это вынудило пользователя приобретать дополнительный ПК, который выполнял роль сервера. Но это требовало от пользователя немалой квалификации для того чтобы установить и настроить самые разнообразные сервисы. На этом этапе и возникает главный вопрос - операционная система данных серверов. Windows Server и Windows Small Business Server -- корпоративные решения, которые слишком дороги и слишком сложны для домашнего применения. Поэтому в Microsoft на базе Windows Server 2003 выпустили специальную операционную систему под названием Windows Home Server.

Данная система специально заточена именно под серверные задачи и удаленное управление. Лицензия на один сервер обходится пользователям примерно в 120 долларов. Windows Home Server (WHS) предназначена для использования на домашних серверах, причем интерактивный доступ к ней не требуется вообще -- сам сервер может даже не иметь порта для монитора. WHS управляется через специальную удаленную консоль, которую можно установить на любые компьютеры домашней сети.

Еще одна важная особенность этой операционной системы - удаленный доступ. Доступ предоставляется через интернет, как к самому серверу, так и к компьютерам, подключенным к нему. Осуществляется доступ через web-интерфейс.

Доступ к хранилищу осуществляется посредством создания администратором аккаунта, для каждого пользователя который взаимодействует с сервером. Администратор сам задает параметры доступа к папкам, и создается привязанная к аккаунту папка, доступ к которой, по умолчанию, имеет только владелец аккаунта.

Данная операционная система крайне проста в установке и администрировании. Недостаток - дороговизна.

Данная операционная система относится к Unix-системам, основное преимущество перед Windows - быстродействие. Однако следует отметить что настройка данной ОС представляется трудоёмкой для неспециалистов в данной области. Требуется высокий уровень квалификации для того чтобы организовать сетевое хранилище данных на непривычной для большинства пользователей системе. Однако данная операционная система имеет самые различные наборы вшитого в дистрибутив ПО. Следует отметить, что данная операционная система является Freeware, что означает что она распространяется бесплатно и любой пользователь может изменять состав данной операционной системы под свои нужды.

Для организации передачи пакетов по сети, и взаимодействия с Windows системами в Unix системах используется пакет программ Samba, который позволяет обращаться к сетевым дискам и принтерам на различных операционных системах по протоколу SMB/CIFS.

Далее существенно важной программой является webmin, которая позволяет организовать веб-интерфейс, для доступа к сетевому хранилищу данных с других станций. Позволяет проводить удаленное администрирование на NAS не подключая монитора к станции, что является существенным преимуществом перед Windows Home Server.

Для упрощения управления между домашними устройствами рекомендуется программа Мediatomb, работающая по набору сетевых протоколов UPnP (Universal Plug and Play) т.е. любые сетевые продукты работающие на основе данной технологии, получат возможность взаимодействия с сетевым хранилищем сразу после подключения.

Ну и самой ценной для сетевого хранилища данных является программа transmission. Является аналогом uTorrent у Windows-систем.

Предпочтение отдается операционной системе Ubuntu 11 server, ввиду неоспоримых преимуществ в цене и самостоятельном выборе ПО.

Заключение

Заданием дипломного проекта была разработка ПК с организацией сетевого хранилища данных.

В ходе выполнения данного дипломного проекта были рассмотрены различные возможности конфигурации данной станции, было выбрано оптимальное оборудование. Был произведен расчет потребляемой мощности и тепловой расчет. Результат расчета потребляемой мощности дал возможность выбора подходящего блока питания. Результат теплового расчета доказал что температуры элементов не превышают нормы.

Из данного проекта видно что сетевое хранилище данных помогает избавляться от перекрестных ссылок, и значительно упрощает жизнь пользователя. Является прекрасным решением для проблем с сохранностью хранимых данных. Централизованное хранилище, предоставляя доступ каждому пользователю в сети, ускоряет обмен данными между каждой станцией.

Список литературы:

1. http://www.it-servis.clan.su/publ/setevoe_khranenie_dannykh/3-1-0-22 Сайт о сетевом хранении данных

2. http://ru.wikipedia.org Сайт - свободная энциклопедия

3.http://www.mobi.ru/Articles/5164/Pro_NAS_setevye_hranilisha_dlya_doma_i_ofisa.htm Сайт о сетевых хранилищах данных

4. http://www.nix.ru Компьютермаркет никс

5. http://www.ixbt.com/mainboard/asrock/asrock-a75m-itx-a75.shtml Обзор и тестирование материнских плат

6.http://www.nix.ru/autocatalog/glacial_tech_igloo_cooler/GlacialTech_Igloo_5760_775_1155_1366_754AM2_AM3_FM1_27_8002000_Al_121260.html Кулер на процессор А-3300

7.http://www.thg.ru/desktop/vybor_komponentov_dlya_kompyutera_2/onepage.html Сайт о охлаждении ПК и роли вентиляторов

8.http://www.garant.ru Правовое обеспечение, производственный календарь

9. http://www.gigabyte.ru Сайт производитель материнских плат

10. http://homestorage.ru/2010/01/windows-home-server-podrobnyj-obzor/ Описание операционной системы Windows Home Server

11. http://www.seczone.ru/index.php/ubunas.html Описание операционной системы Ubuntu 11 server

12. http://www.intuit.ru/department/history/law/4/5.html Лекция о Передаче и защите авторских и смежных прав

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Характеристики элементов вычислительной машины для выполнения офисных операций. Выбор процессора, расчет его мощности на 60 GFLOPS. Выбор материнской платы, системы охлаждения для процессора, физической и оперативной памяти для хранения информации.

    контрольная работа [43,6 K], добавлен 11.11.2015

  • Рассмотрение различных дистрибутивов операционной системы. Изучение протоколов обмена данными и форматов физического хранения данных. Разработка дистрибутива на основе операционной системы Linux для функционирования в составе сетевого хранилища StarNAS.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 05.11.2015

  • Описание действий во время сборки системного блока. Выполняемые работы, используемые инструменты. Установка в корпус материнской платы, процессора и кулера, модулей оперативной памяти, дисководов. Обжимка сетевого кабеля. Модернизация офисного компьютера.

    отчет по практике [4,3 M], добавлен 30.04.2014

  • Разработка структурной схемы процессора; синтез микропрограммного и управляющего автомата с жесткой логикой. Функциональная организация процессора: программные модели, форматы данных и команд. Организация оперативной памяти. Проектирование блока операций.

    учебное пособие [1,1 M], добавлен 09.04.2013

  • Архитектура и технология функционирования системы. Извлечение, преобразование и загрузка данных. Oracle Database для реализации хранилища данных. Создание структуры хранилища. Механизм работы системы с точки зрения пользователя и с точки зрения платформы.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 22.02.2013

  • Файловая организация баз данных. Взаимодействие администратора баз данных с пользователями. Иерархическая и сетевая даталогические модели системы управления базами данных. Принципиальная организация системы обработки информации на основе БД-технологии.

    реферат [762,0 K], добавлен 23.12.2015

  • Построение схемы хранилища данных торгового предприятия. Описания схем отношений хранилища. Отображение информации о товаре. Создание OLAP-куба для дальнейшего анализа информации. Разработка запросов, позволяющих оценить эффективность работы супермаркета.

    контрольная работа [1,9 M], добавлен 19.12.2015

  • Подготовка к сборке компьютера. Установка процессора, оперативной памяти, материнской платы и винчестера. Подключение питания и периферийных устройств. Решение проблем при включении. Установка программного обеспечения, операционной системы, конфигурация.

    курсовая работа [40,9 K], добавлен 26.04.2014

  • Методы построения хранилища данных на основе информационной системы реального коммерческого предприятия. Основные аналитические задачи, для решения которых планируется внедрение хранилищ данных. Загрузка процессоров на серверах. Схемы хранения данных.

    контрольная работа [401,0 K], добавлен 31.05.2013

  • Анализ и диагностика для нахождения оптимальных настроек процессора серии Intel Pentium 4 517, материнской платы ASUS P5GD2-X и оперативной памяти KETECH DDR2. Установка дополнительного охлаждения на оборудование. Модернизация вентиляции корпуса.

    отчет по практике [897,1 K], добавлен 28.04.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.