استوریج یا ذخیره سازی چیست و چه انواعی دارد؟

ذخیره‌سازی اطلاعات یا استوریج، مفهومی است که شامل استفاده از وسایل مغناطیسی، نوری یا مکانیکی برای ثبت و نگهداری اطلاعات دیجیتال می‌شود. در استوریج داده‌ها دو نوع اصلی دارند: ورودی و خروجی. کاربران داده‌های ورودی را در یک دستگاه کامپیوتری وارد کرده و داده‌های خروجی را نیز تولید می‌کنند. در این مقاله قصد داریم به طور کامل با استوریج، نحوه کار آن، دستگاه‌ها و سیستم‌های ذخیره‌سازی، اشکال مختلف آن و استوریج سازمانی آشنا شویم.

فهرست مطالب

• تاریخچه استوریج
• چرا از استوریج استفاده می‌کنیم؟
• استوریج یا ذخیره سازی اطلاعات چگونه کار می کند؟
• دستگاه های ذخیره سازی داده ها
• تفاوت NAS و SAN چیست؟
• انواع دستگاه‌ها و سیستم‌های ذخیره‌سازی
• نرم افزارها و ابزار های پشتیبانی استوریج
• اشکال استوریج داده ها
• شبکه‌های ذخیره‌سازی و استوریج داده تجاری و سازمانی
• استوریج نرم‌افزاری تعریف شده (SDS) و فناوری های مرتبط
• امنیت استوریج
• نتیجه گیری

تاریخچه استوریج

امروزه کاربران قادرند به راحتی داده‌های ورودی را مستقیماً به کامپیوتر وارد کنند، اما در اوایل تاریخ کامپیوتر، مجبور بودند برای هر بار استفاده از کامپیوترها، مداوم داده‌ها را به صورت دستی وارد کنند. این موضوع زمان و انرژی زیادی می‌طلبید. یکی از راه‌حل‌های اولیه برای رفع این مشکل، ایجاد حافظه کامپیوتر بود که به عنوان RAM نیز شناخته می‌شود.

اما با اینکه RAM یک دستگاه ذخیره‌سازی است، زمان نگهداری حافظه آن محدود است. اما به غیر از رم، حافظه دیگری که آن را به عنوان ROM می‌شناسیم، نیز در کامپیوتر ها وجود دارند. در این حافظه می توان تنها داده‌ها را خواند اما نمی توان آن را ویرایش کرد. این حافظه برخی وظایف بسیار مهم و اساسی هر کامپیوتر را بر عهده دارد.

اگرچه متخصصین کامپیوتر با توسعه فناوری هایی مانند DRAM و SDRAM پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه حافظه کامپیوتر داشته‌اند، اما هنوز از نظر هزینه، فضا و نگهداری حافظه محدودیت‌هایی وجود دارد. از طرفی هنگامی که یک کامپیوتر خاموش می‌شود، داده‌های داخل RAM نیز از بین می‌روند. بنابراین برای این که داده‌ها حفظ شوند، آنها را به صورت دائمی، در یک استوریج، ذخیره‌سازی می‌کنند. با استفاده از فضای ذخیره‌سازی داده‌ها (استوریج)، کاربران می‌توانند داده‌ها را در دستگاه‌های کامپیوتری مختلف ذخیره کنند تا در صورت خاموش شدن کامپیوتر، داده‌ها حفظ شوند.

چرا از استوریج استفاده می‌کنیم؟

با استفاده از استوریج، کاربران می‌توانند اطلاعات خود را در هر کامپیوتری‌ نگهداری کنند، به طوری که حتی در صورت خاموش شدن کامپیوتر، داده‌ها در این فضا، امن باقی بمانند. همچنین به جای اینکه مانند گذشته، دستی داده‌ها را به کامپیوتر وارد کنند، امروزه کامپیوترها خودشان اطلاعات را از دستگاه‌های ذخیره‌سازی بازیابی می‌کنند.

کامپیوترها قادرند اطلاعات ورودی را از منابع مختلف به‌صورت لحظه‌ای بخوانند و سپس خروجی را در همان منابع یا در دیگر مکان‌های ذخیره‌سازی ثبت کنند. همچنین، کاربران می‌توانند اطلاعات خود را با دیگران به اشتراک بگذارند. در زمان حال، سازمان‌ها و کاربران برای پاسخ به نیازهای پیچیده محاسباتی مرتبط با تجزیه و تحلیل اَبَر داده‌ها، هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی و اینترنت اشیاء به فضای ذخیره‌سازی اطلاعات نیازمندند.

استوریج یا ذخیره سازی اطلاعات چگونه کار می کند؟

کامپیوترها یا دستگاه‌های مدرن می‌توانند به ابزارهای استوریج متصل شوند، سپس کاربران می‌توانند از طریق کامپیوترها به داده‌ها دسترسی پیدا کنند و آن‌ها را ذخیره کنند. به طور اساسی، دو پایه اصلی برای ذخیره‌سازی وجود دارد: یکی اشکال استوریج یا همان نحوه ذخیره‌سازی داده‌ها و دوم دستگاه‌هایی که این داده‌ها را ذخیره و نگهداری می‌کنند.

دستگاه های ذخیره سازی داده ها

برای ذخیره داده‌ها، صرف نظر از نوع آن، کاربران در درجه اول به دستگاه‌های ذخیره سازی نیاز دارند. این دستگاه‌ها در دو دسته اصلی قرار می‌گیرند: ذخیره سازی مستقیم لوکال و ذخیره سازی مبتنی بر شبکه.

ذخیره‌سازی مستقیم لوکال

ذخیره‌سازی مستقیم لوکال، همچنین به عنوان استوریج مستقیم (DAS) نیز شناخته می‌شود، همانطور که از نام آن مشخص است. این ذخیره‌سازی اغلب مستقیماً در درون خود کامپیوتر است و مستقیماً به بخش محاسباتی کامپیوتر که به آن دسترسی دارد، متصل است. DAS همچنین می تواند خدمات پشتیبان لوکال مناسبی را ارائه دهد، اما اشتراک‌گذاری داده‌ها در آن محدود است. دستگاه‌های DAS شامل دیسک‌های نوری، درایوهای دیسک سخت (HDD)، درایوهای فلش و درایوهای حالت جامد (SSD) هستند.

استوریج مبتنی بر شبکه

استوریج مبتنی بر شبکه به چندین کامپیوتر این امکان را می‌دهد که از طریق یک شبکه به آن ها دسترسی پیدا کنند، که این روش برای اشتراک‌گذاری داده‌ها و دسترسی مشترک بسیار مناسب است. استفاده از ذخیره‌سازی خارج از محل نیز برای پشتیبان‌گیری و حفاظت از داده‌ها بهتر است. دو روش استاندارد ذخیره‌سازی مبتنی بر شبکه شامل ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS) و شبکه‌های منطقه ذخیره‌سازی (SAN) هستند.

NAS اغلب یک دستگاه تکی است که شامل دستگاه‌های ذخیره‌سازی اضافی یا یک آرایه از دیسک‌های مستقل (RAID) است. از طرف دیگر، ذخیره‌سازی SAN شامل شبکه‌ای از چندین دستگاه با انواع مختلف، از جمله حافظه SSD، استوریج هیبریدی، استوریج ابری ترکیبی، استوریج ابری و نرم‌افزار و لوازم پشتیبان‌گیری می‌شود.

تفاوت NAS و SAN چیست؟

قبل تر در رابطه با تفاوت های استورج SAN و DAS در مطلبی دیگر توضیحات کامل ارائه داده‌ایم. اما در این بخش نیز به عنوان یک یادآوری کوتاه، به طور خلاصه این تفاوت ها را بررسی می‌کنیم.

NAS

• دستگاه ذخیره سازی واحد یا RAI
• سیستم استوریج فایل
• شبکه اترنت TCP/IP
• کاربران محدود
• سرعت محدود
• گزینه‌های گسترش محدود
• هزینه کمتر و راه‌اندازی آسان

SAN

• شبکه ای از چند دستگاه
• سیستم ذخیره‌سازی بلوکی
• برای چندین کاربر بهینه شده است
• عملکرد سریعتر
• قابلیت گسترش بالا
• هزینه بالاتر و راه‌اندازی پیچیده

انواع دستگاه‌ها و سیستم‌های ذخیره‌سازی

حافظه SSD و فلش

حافظه فلش در واقع یک فناوری درایو حالت جامد است. این حافظه از تراشه‌هایی برای نوشتن و ذخیره داده‌ها استفاده می‌کند. دیسک حالت جامد (SSD) داده‌ها را با استفاده از همان تراشه‌های حافظه فلش ذخیره می‌کند. در مقایسه با هارد دیسک (HDD)، یک سیستم حاوی درایو حالت جامد، فاقد قطعات متحرک است و تاخیر بسیار کمتری در انجام عملیات ذخیره سازی، مانند خواندن و نوشتن دارد. از آنجایی که اکثر SSD های مدرن مبتنی بر فلش هستند، ذخیره‌سازی فلش همان سیستم حالت جامد است.

استوریج ترکیبی

حافظه‌های SSD و فلش توان خروجی بالاتری نسبت به هارد دیسک‌ها ارائه می‌دهند، اما استفاده از آنها به عنوان تنها منبع ذخیره‌سازی می‌تواند خیلی گران‌تر از استفاده از HDD باشد. بسیاری از سازمان‌ها معمولاً به صورت ترکیبی از هر دوی این موارد استفاده می‌کنند.

در این روش، سرعت SSD با ظرفیت زیاد ذخیره‌سازی HDD ترکیب می‌شود. این زیر ساخت استوریج متعادل، سازمان‌ها را قادر می‌سازد از فناوری‌های خاص مناسب برای رفع نیازهای مختلف ذخیره‌سازی استفاده کنند. ذخیره‌سازی ترکیبی یک روش اقتصادی برای جایگزین کردن HDD های سنتی، بدون نیاز به هزینه کردن زیاد برای مجهز کردن کل سیستم با SSD ارائه می‌دهد.

استوریج ابری

استوریج ابری به‌عنوان یک گزینه مقرون به صرفه و قابل تنظیم برای نگهداری فایل‌ها، جایگزین مناسبی برای هارد دیسک یا سیستم‌های ذخیره‌سازی لوکال فراهم می‌کند. ارائه‌دهندگان خدمات ابری معتبر مانند Google Cloud، Microsoft Azure و IBM این امکان را به شما می‌دهند که اطلاعات و فایل‌های خود را در مکان‌هایی دور از محل کارتان ذخیره کنید.

سپس با استفاده از اینترنت عمومی یا شبکه‌های اختصاصی، به راحتی به آنها دسترسی پیدا کنید. ارائه‌دهندگان خدمات ابری به مدیریت، نگهداری، و امنیت سرورها و زیرساخت‌های مرتبط می‌پردازند و تضمین می‌کنند که شما در هر زمان که نیاز دارید، به اطلاعات خود دسترسی داشته باشید.

استوریج ابری ترکیبی

استوریج ابری ترکیبی، اجزایی از خدمات ذخیره‌سازی ابری خصوصی و عمومی را ترکیب می‌کند و به سازمان‌ها این امکان را می‌دهد که به انتخاب خود، داده‌های خود را در بخش مورد نظرشان از فضای ابری ذخیره کنند. به عنوان مثال، داده‌هایی که نیاز به تنظیمات دقیق و الزامات سختگیرانه برای بایگانی و تکرار بیشتر دارند، در یک محیط ابری خصوصی بهتر نگهداری می‌شوند، در حالی که داده‌هایی که کمتر حساس اند را می‌توان در فضای ابری عمومی ذخیره کرد. برخی سازمان‌ها از استوریج ابری ترکیبی استفاده می‌کنند تا شبکه‌های داخلی ذخیره‌سازی خود را با استوریج ابری عمومی تکمیل کنند.

نرم افزارها و ابزار های پشتیبانی استوریج

این نرم افزارها و لوازم پشتیبانی استوریج شما را در برابر از دست رفتن داده‌ها در مواجهه با حادثه، خرابی یا حملات سایبری محافظت می‌کنند. این سیستم‌ها به صورت دوره‌ای داده‌ها و برنامه‌های کاربردی را بر روی یک دستگاه ذخیره جانبی جداگانه کپی می‌کنند و در صورت لزوم از این کپی‌ها برای بازیابی اطلاعات در مواجهه با مشکلات این چنینی استفاده می‌کنند. این ابزار های پشتیبان‌گیری شامل انواع ذخیره‌سازی از هارد دیسک و SSD گرفته تا سرورها می‌شود.

ارائه‌دهندگان خدمات ابری همچنین استوریج پشتیبان را به عنوان یک سرویس به نام پشتیبان‌گیری از داده‌ها به عنوان سرویس (BaaS) ارائه می‌دهند. مانند بسیاری از راه‌حل‌های خدماتی دیگر، BaaS به عنوان یک گزینه پرهزینه برای حفاظت از داده‌ها ارائه می‌شود و آن‌ها را در یک مکان دور با قابلیت مقیاس‌پذیری ذخیره می‌کند.

اشکال استوریج داده ها

داده‌ها را می‌توان به سه شکل اصلی ثبت و ذخیره کرد: استوریج فایل، استوریج بلوکی و استوریج اشیاء.

استوریج فایل

استوریج فایل یا ذخیره‌سازی مبتنی بر فایل، یک روش ذخیره‌سازی سلسله مراتبی است که برای سازماندهی و ذخیره داده‌ها استفاده می‌شود. به عبارت دیگر، داده‌ها در فایل‌هایی ذخیره می‌شوند که در پوشه‌هایی سازمان‌دهی شده‌اند که تحت سلسله مراتبی از دایرکتوری‌ها و زیر شاخه‌ها (الگوریتم درختی) سازماندهی شده‌اند.

استوریج بلوکی

استوریج بلوکی که گاهی اوقات به آن ذخیره‌سازی در سطح بلوک نیز می‌گویند، فناوری ذخیره‌سازی داده‌ها در بلوک‌ها است. سپس بلوک‌ها به عنوان قطعات جداگانه ذخیره می‌‌شوند که هر کدام دارای یک شناسه منحصر به فرد هستند. توسعه‌دهندگان از ذخیره‌سازی بلوکی برای موقعیت‌های محاسباتی که به انتقال سریع، کارآمد و قابل اطمینان داده نیاز دارد، استفاده می‌کنند.

استوریج اشیاء

استوریج اشیاء، که اغلب ذخیره‌سازی مبتنی بر شی نیز نامیده می‌شود، یک معماری ذخیره‌سازی داده برای مدیریت مقادیر زیادی از داده‌های بدون ساختار است. این داده‌ها در یک پایگاه‌داده سنتی رابطه‌ای با ردیف‌ها و ستون‌ها ذخیره نمی‌شوند و نمی‌توان به راحتی آن‌ها را سازماندهی کرد. به‌عنوان مثال، داده‌هایی مانند ایمیل، فیلم، عکس، صفحات وب، فایل‌های صوتی، داده‌های سنسور و سایر رسانه‌ها و محتوای متنی. از کاربردهای دیگر این نوع از ذخیره‌سازی، می‌توان به ساخت برنامه‌های کاربردی ابری یا تبدیل برنامه‌های کاربردی قدیمی به برنامه‌های ابری نسل جدید، به عنوان یک ذخیره‌سازی دائمی داده اشاره کرد.

شبکه‌های ذخیره‌سازی و استوریج داده تجاری و سازمانی

حافظه کامپیوتر و حافظه لوکال می توانند فضای ذخیره‌سازی کافی، حفاظت از استوریج، دسترسی چند کاربر، سرعت و عملکرد را برای سازمان‌ها فراهم می کنند. بنابراین، بیشتر سازمان‌ها از نوعی شبکه ذخیره‌سازی (SAN) علاوه بر سیستم ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS) استفاده می‌کنند.

شبکه ذخیره‌سازی تخصصی یا SAN، یک شبکه با سرعت بالا است که دستگاه‌های ذخیره‌سازی و سرورها را به یکدیگر متصل می‌کند. این شبکه شامل یک زیر ساخت ارتباطی است که اتصالات فیزیکی را فراهم می‌کند و به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد که با استفاده از عناصری مانند سوئیچ‌ها، شبکه‌ها را از طرق پل به یکدیگر متصل کنند.

SAN همچنین می‌تواند به عنوان یک بخش از مفهوم گذرگاه استوریج در نظر گرفته شود. این مفهوم به دستگاه‌های ذخیره‌سازی و سرورها این امکان را می‌دهد که با استفاده از عناصر مشابه، همچون شبکه‌های محلی (LAN) و شبکه‌های گسترده (WAN) به یکدیگر متصل شوند. SAN شامل یک لایه مدیریتی است که اتصالات، عناصر ذخیره‌سازی و سیستم‌های کامپیوتری را سازماندهی می‌کند و انتقال امن و قوی داده را تضمین می‌کند.

در گذشته، تنها تعداد محدودی از دستگاه‌های ذخیره‌سازی به یک سرور متصل می‌شدند. با این حال روش SAN انعطاف‌پذیری بیشتری را فراهم کرده است، به طوری که یک سرور یا حتی بسیاری از سرورهای ناهمگن می‌توانند به یک ابزار ذخیره‌سازی مشترک در چندین مرکز داده متصل شوند.

SAN اتصال اختصاصی سنتی بین سرور و ذخیره‌سازی را حذف می‌کند و این امکان را به وجود می‌آورد که سرورها به طور موثر مالک و مدیر دستگاه‌های ذخیره‌سازی باشند. در نتیجه، یک شبکه می‌تواند شامل بسیاری از دستگاه‌های ذخیره‌سازی مختلف باشد و این دستگاه‌ها ممکن است از سرورها دور باشند.

استوریج نرم‌افزاری تعریف شده (SDS) و فناوری های مرتبط

امروزه، ذخیره‌سازی داده‌ها به سمت یک رویکرد نرم‌افزاری تکامل یافته است که حول محور ذخیره‌سازی تعریف‌شده نرم‌افزار (SDS) و فناوری‌های مرتبط است که سرعت و کارایی در مدیریت داده‌ها را افزایش می‌دهد.

استوریج نرم افزاری تعریف شده (SDS)

SDS نوعی ذخیره‌سازی داده است که در آن یک لایه نرم‌افزاری منابع استوریج را از زیرساخت سخت‌افزار ذخیره‌سازی فیزیکی جدا می‌کند. SDS از مجازی‌سازی برای ایجاد یک مجموعه واحد از منابع ذخیره‌سازی استفاده می‌کند که می‌تواند به صورت پویا از طریق اتوماسیون یا به صورت دستی از طریق API تخصیص داده شود.

برخلاف سیستم‌های سنتی NAS یا SAN، این نوع استوریج، انعطاف‌پذیر است. برای مثال، SDS می‌تواند به طور قابل توجهی وظایف مربوط به مدیریت استوریج را با خودکار کردن بارهای کاری مربوط به تهیه، نظارت و عیب‎‌یابی، ساده کند.

مجازی‌سازی استوریج

مجازی‌سازی استوریج، به ادغام منابع ذخیره‌سازی فیزیکی از طریق چندین سیستم ذخیره‌سازی اشاره دارد به طوری که به نظر می‌رسد تمام فضای ذخیره‌سازی در یک دستگاه و یک مکان است. در مقابل، SDS خدمات ذخیره‌سازی را خلاصه می‌کند. کاربران مجازی‌سازی، ذخیره‌سازی را از طریق یک کنسول مدیریت می‌کنند. با این کار از امنیت، قابلیت اطمینان و کارایی داده‌ها و منابع ذخیره‌سازی خود برای محیط‌های سرور مجازی و دسکتاپ مطمئن می‌شوند.

استوریج Hyperconverged یا ابرهمگرا

استوریج Hyperconverged یک معماری ذخیره‌سازی داده است که در آن منابع SDS در یک زیرساخت ابرهمگرا (HCI) ادغام و مدیریت می‌شوند. این نوع استوریج، تمام فضای ذخیره‌سازی را مستقیماً در پشته HCI، همراه با توابع محاسباتی و شبکه، ادغام می‌کند. از طریق مجازی‌سازی، HCI منابع ذخیره‌سازی را از بخش‌‌های سخت‌افزاری جدا می‌کند و استوریج ابرهمگرا را بسیار انعطاف‌پذیرتر و مقیاس‌پذیرتر از راه‌حل‌های ذخیره‌سازی سنتی می‌کند.

امنیت استوریج

امنیت استوریج اهمیت بسیاری دارد، چرا که از داد‌ها باید در برابر هرگونه نفوذ، حملات سایبری، و خطرات امنیتی محافظت شود. نفوذ به داده‌ها، به هر دلیلی هزینه‌های بسیار بالایی را برای سازمان‌ها به همراه دارد. سازمان‌ها برای افزایش امنیت داده‌ها، اقدامات مختلفی انجام می‌دهند. فرایند امنیت استوریج شامل مواردی مانند تعریف مجوزهای ویژه، رمزگذاری داده‌ها، حفاظت از داده‌ها، و ایجاد تغییرات در فایل‌های حساس می‌شود.

نتیجه گیری

در نتیجه، استوریج یا ذخیره‌سازی یک عنصر اساسی در ساختار IT هر سازمان است که انواع گوناگونی از جمله حافظه‌های فیزیکی، عملکردهای نرم‌افزاری ذخیره‌سازی، و خدمات ابری را در بر می‌گیرد. انتخاب نوع مناسب استوریج و اجرای مناسب آن، تأثیر چشمگیری بر عملکرد و امنیت سازمان دارد. به طور کلی، با توجه به نیازها و اولویت‌های مختلف سازمان، انتخاب یک راهکار استوریج مناسب و ایجاد استراتژی منطقی برای مدیریت و حفاظت از داده‌ها، اساسی برای کسب موفقیت در دنیای اطلاعاتی مدرن است.