ذخیره سازی داده ها چیست؟ روشی است برای ثبت و حفظ اطلاعات دیجیتال با هدف دسترسی، بازیابی و استفاده از آن در آینده، اطلاعات دیجیتال بسته به نوع، فرمت و کاربرد مورد نظر به شکل‌های مختلفی ذخیره می‌شوند. انتخاب روش مناسب برای ذخیره‌سازی روی سرعت، امنیت و قابلیت دسترسی به داده‌ها تاثیر مهمی دارد. در مقاله پیش‌رو به بررسی مفهوم ذخیره‌سازی داده‌ها و انواع مختلف آن خواهیم پرداخت.
ذخیره سازی داده ها چیست؟
ذخیره‌سازی داده‌ها به مجموعه‌ای از فرآیندها، فناوری‌ها و ابزارها گفته می‌شود که امکان جمع‌آوری، ذخیره، سازماندهی و دسترسی به داده‌ها را فراهم می‌آورند.
فضای ذخیره‌سازی داده‌ها مکانیکی، مغناطیسی یا نوری است و به دو دسته اصلی اولیه (Primary Storage) و ثانویه (Secondary Storage) تقسیم می‌شود. ذخیره‌سازی اولیه شامل حافظه‌هایی مثل RAM و کش است که به صورت مستقیم با پردازنده در ارتباط هستند و داده‌ها را برای دسترسی سریع به صورت موقت نگهداری می‌کنند.
در مقابل ذخیره‌سازی ثانویه که مبحث اصلی ما در این مقاله است، شامل دستگاه‌هایی مانند هارد دیسک و سرور است که داده‌ها را برای بلندمدت نگهداری می‌کنند.
فرایند ذخیره‌سازی داده‌ها بسته به هدف به صورت ساختاریافته یا غیرساختاریافته انجام می‌شود. داده‌های ساختاریافته مانند جداول پایگاه داده، در قالب‌های استاندارد و سازماندهی شده ذخیره می‌شوند. داده‌های غیرساختاریافته هم فایل متنی، تصاویر و ویدیوها هستند که قالب مشخصی برای ذخیره‌سازی ندارند.
انواع روش‌های ذخیره سازی داده ها چیست؟
ذخیره‌سازی داده‌ها به دو صورت مستقیم و شبکه‌ای صورت می‌گیرد. در روش مستقیم حافظه ذخیره‌سازی نظیر هارد دیسک، SSD یا فلش درایو مستقیم به کامپیوتر متصل می‌شود. مزیت این روش هزینه پایین و دسترسی سریع و آسان است اما در اشتراک‌گذاری داده بین کاربران به شدت محدود است.
ذخیره‌سازی شبکه‌ای معمولا با دو روش NAS و SAN انجام می‌شود که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در NAS یا Network Attached Storage حافظه به طور مستقیم و از طریق شبکه به دستگاه‌های مختلف (کامپیوترها، سرورها و غیره) متصل می‌شود. در این روش فایل‌ها از طریق پروتکل‌هایی مانند NFS یا SMB در دسترس کاربران قرار می‌گیرند.
NAS برای محیط‌هایی مناسب است که نیاز به اشتراک‌گذاری فایل‌ها بین کاربران دارند، اما پهنای باند و سرعت بالای ذخیره‌سازی در اولویت آنها نیست. مثلا یک تیم طراحی می‌تواند فایل‌های گرافیکی سنگین را روی NAS ذخیره کند تا همه اعضا به راحتی به آنها دسترسی داشته باشند.
از طرف دیگر SAN یا Storage Area Network راهکاری پیچیده‌تر برای ذخیره‌سازی داده‌ها است که بیشتر در سازمان‌های بزرگ و دیتاسنترها بکار می‌رود. در این روش ذخیره‌سازی به صورت بلوکی انجام می‌شود و داده‌ها از طریق شبکه‌های پرسرعت مانند iSCSI به سرورها منتقل می‌شوند. این روش به سرورها اجازه می‌دهد که به فضای ذخیره‌سازی اختصاصی با سرعت بالا دسترسی داشته باشند، گویی که این فضا بخشی از حافظه داخلی خود سرورها است.
برای مثال بانک‌های بزرگی که به سرعت بالا و دسترسی پیوسته و امن به داده‌ها نیاز دارند، از SAN استفاده می‌کند. در این حالت SAN به عنوان یک شبکه جداگانه عمل می‌کند که صرفاً برای انتقال داده بین سرور و حافظه‌های پرسرعت طراحی شده است.
به طور خلاصه تفاوت این دو روش بدین ترتیب است:
| ویژگی | NAS | SAN |
| مفهوم | حافظه‌ای که به شبکه متصل شده و فایل‌ها را به اشتراک می‌گذارد. | شبکه‌ای اختصاصی برای ذخیره‌سازی که به سرورها متصل می‌شود. |
| دسترسی | سطح فایل | سطح بلوک |
| سرعت | متوسط تا بالا (بسته به نوع NAS و پیکربندی) | متوسط تا بالا (بسته به نوع NAS و پیکربندی) |
| مقیاس‌پذیری | محدود | بسیار بالا |
| سهولت استفاده | راه‌اندازی و مدیریت ساده‌تر | راه‌اندازی و مدیریت پیچیده‌تر |
| سطح هزینه | هزینه کمتر | هزینه بیشتر |
| میزان ترافیک | ترافیک شبکه بیشتر | ترافیک شبکه کمتر |
| پروتکل‌های شبکه | NFS، SMB | FC، iSCSI |
| کاربرد | اشتراک‌گذاری فایل‌ها، پشتیبان‌گیری، محیط‌های کوچک و متوسط | پایگاه داده‌های بزرگ، برنامه‌های کاربردی با عملکرد بالا، محیط‌های مجازی |
بیشتر بخوانید: ذخیره سازی هوشمند اطلاعات بررسی آینده تکنولوژی‌های Storage
انواع ابزارهای ذخیره سازی اطلاعات
تا دو دهه پیش حافظه‌های فلاپی با ظرفیت یک مگابایت رونق داشتند اما در این سال‌ها ابزارهای ذخیره‌سازی اطلاعات دستخوش تحولات چشمگیری شده‌اند. در ادامه می بینیم که فناوری‌های رایج برای ذخیره‌سازی داده‌ها چیست؟
هارد درایو
هارد درایو (HDD) رایج‌ترین ابزار ذخیره‌سازی اطلاعات است که با استفاده از دیسک مغناطیسی و بازوی مکانیکی، داده‌ها را ثبت می‌کند. در هارد یک یا چند صفحه گردان به نام پلاتر وجود دارد که سطح آنها با مواد مغناطیسی پوشانده شده است. پلاترها در سرعت بالا چرخانده می‌شوند تا اطلاعات به شکل بیت‌های صفر و یک روی آنها ذخیره شود.
فرآیند خواندن و نوشتن با تغییر وضعیت مغناطیسی در نقاط مختلف دیسک صورت می‌گیرد. سپس توسط هد شناسایی و تبدیل به سیگنال‌های دیجیتال می‌شود. از آنجا که HDD از اجزای مکانیکی تشکیل شده، سرعت دسترسی به داده‌ها نسبت به حافظه فلش پایین‌تر است.
SSD و حافظه فلش
حافظه‌های SSD که امروزه جایگزین هارد دیسک‌های مکانیکی شده‌اند، با استفاده از تراشه‌های حالت جامد، سرعتی به مراتب بالاتر را در اختیار کاربران قرار می‌دهند. این حافظه‌ها که بر پایه فناوری NAND Flash ساخته می‌شوند، نه تنها مصرف انرژی کمتری دارند بلکه به دلیل نداشتن قطعات متحرک از طول عمر بیشتری برخوردارند.
ذخیره‌سازی هیبریدی
هرچند کارایی حافظه‌های فلش نسبت به HDD بالاتر است اما قیمت به مراتب بیشتری هم دارند. سیستم‌های هیبریدی با ترکیب هوشمندانه SSD و هارد دیسک معمولی، راه حلی میانه را پیش روی کاربران قرار می‌دهند.
در این روش داده‌های پرکاربرد مثل سیستم عامل و فایل برنامه‌ها روی SSD و اطلاعات غیرضروری روی هارد دیسک ذخیره می‌شوند. بدین ترتیب همزمان از مزیت سرعت بالای SSD و ظرفیت HDD با هزینه معقول بهره‌مند می‌شویم.
فضای ابری
با گسترش اینترنت ذخیره‌سازی ابری به یکی از محبوب‌ترین روش‌های ذخیره‌سازی اطلاعات تبدیل شده است. در این روش اطلاعات شما روی سرورهای آنلاین ذخیره می‌شوند و از طریق اینترنت قابل دسترسی است. این مدل به شما امکان می‌دهد از هر کجا و با هر دستگاهی به اطلاعات خود دسترسی داشته باشید. همچنین، نگرانی بابت از دست رفتن اطلاعات در صورت خرابی دستگاه نیز وجود ندارد.
سرویس‌هایی مانند Dropbox، Google Drive و iCloud نمونه‌های موفق این فناوری هستند که علاوه بر ذخیره‌سازی، قابلیت‌های همگام‌سازی خودکار را نیز ارائه می‌دهند.
ذخیره‌سازی ابری هیبریدی
این روش ترکیبی از ذخیره‌سازی داده‌ها روی ابر خصوصی و عمومی است که با هدف کاهش هزینه صورت می‌گیرد. در این روش داده‌های حساس، محرمانه و اطلاعات مالی در زیرساخت‌های ابر خصوصی سازمان نگهداری شده و اطلاعات عمومی‌تر به فضای ابری عمومی منتقل می‌شوند.
اما مزیت روش هیبریدی ذخیره سازی داده‌ها چیست؟ این روش نه تنها هزینه کمتری دارد بلکه دسترسی مداوم و ایمن کاربران به داده‌های سازمان را تضمین می‌کند.
بیشتر بخوانید: زیرساخت ابری چیست ؟ بررسی اجزا به همراه راهنمای انتخاب زیرساخت ابری
نرم‌افزارها و ابزارهای پشتیبان‌گیری از اطلاعات
از دست رفتن اطلاعات به خاطر خرابی سیستم یا هک می‌تواند فاجعه‌بار باشد و به همین دلیل پشتیبان‌گیری منظم از اطلاعات امری حیاتی است. نرم‌افزارها و ابزارهای پشتیبان‌گیری به صورت خودکار از اطلاعات شما یک کپی تهیه کرده و روی سیستم ثانویه ذخیره می‌کنند تا در صورت بروز مشکل، آنها را بازیابی کنید. این ابزارها قابلیت‌های متنوعی مانند زمان‌بندی پشتیبان‌گیری، رمزگذاری اطلاعات و پشتیبان‌گیری در فضای ابری را در اختیار شما قرار می‌دهند.
برای تهیه نسخه پشتیبان داده‌ها از سرور، هارد دیسک، SSD و حتی نوار استفاده می‌شود اما روشی مدرن‌تر و راحت‌تر به نام «بکاپ به عنوان سرویس» یا BaaS هم وجود دارد. در این مدل یک شرکت ابری مسئولیت پشتیبان‌گیری از داده‌های شما را بر عهده می‌گیرد و شما تنها بر اساس میزان استفاده خود هزینه پرداخت می‌کنید.
ذخیره‌سازی نرم‌افزار محور (SDS) چیست؟
گاهی روش‌های سنتی ذخیره‌سازی دیگر جوابگوی نیازهای رو به رشد سازمان‌ها نیست. اینجاست که SDS یا ذخیره‌سازی نرم‌افزار محور، به عنوان یک راهکار مدرن و انعطاف‌پذیر وارد میدان می‌شود. SDS به زبان ساده به معنای جدا کردن لایه نرم‌افزاری مدیریت ذخیره‌سازی از سخت‌افزار است.
در این روش با استفاده از فناوری مجازی‌سازی یک انبار حافظه یکپارچه از منابع‌سخت‌افزاری مختلف ایجاد می‌شود که می‌توان آن را به صورت داینامیک یا از طریق داشبورد API مدیریت کرد.
SDS نسبت به روش‌های ذخیره‌سازی شبکه‌ای NAS و SAN چندین مزیت قابل توجه دارد:
انعطاف‌پذیری بالا: دیگر محدود به یک برند خاص نیستید و می‌توانید سخت‌افزار را با توجه به بودجه و نیازتان انتخاب کنید.
مقیاس‌پذیری: افزایش ظرفیت حافظه بدون نیاز به تعویض کل سیستم و تنها با اضافه کردن سخت‌افزار جدید امکان‌پذیر است.
کاهش هزینه‌ها: می‌توانید از سخت‌افزارهای ارزان‌تر استفاده کنید و نیازی به پرداخت هزینه گزاف برای سیستم‌های اختصاصی ندارید.
ذخیره‌سازی نرم‌افزار محور به واسطه این مزایا به سرعت در حال گسترش است و به عنوان یکی از ارکان اصلی مراکز داده مدرن شناخته می‌شود. این فناوری نه تنها چالش‌های ذخیره‌سازی را برطرف می‌کند، بلکه زمینه را برای نوآوری‌های بیشتر در حوزه فناوری اطلاعات فراهم می‌آورد.
انواع فرمت‌های ذخیره داده
داده‌ها فارغ از نوع حافظه در سه قالب فایل، بلوک یا شیء ذخیره می‌شوند که از نظر سطح انتزاع، ساختار و نحوه دسترسی به داده‌ها با هم تفاوت دارند. در ادامه ویژگی‌ها و کاربردهای این سه مدل را توضیح می‌دهیم.
سیستم فایل (File System)
این روش سنتی‌ترین و رایج‌ترین فرمت ذخیره‌سازی داده است و همه ما تجربه کار با آن را در ویندوز داریم. در سیستم فایل، داده‌ها در قالب فایل‌هایی با نام و ساختار مشخص سازماندهی می‌شوند. تصور کنید یک کمد بایگانی دارید که هر پرونده در آن با یک نام و برچسب مشخص شده است. سیستم فایل دقیقاً همین کار را برای داده‌های دیجیتال انجام می‌دهد.
این سیستم سلسله مراتبی از پوشه‌ها (دایرکتوری‌ها) را ایجاد می‌کند که به کاربران اجازه می‌دهد فایل‌ها را دسته‌بندی و مدیریت کنند. سیستم فایل برای دسترسی سریع به فایل‌های مشخص مناسب است و در سیستم‌عامل‌هایی مثل ویندوز، مک و لینوکس به کار می‌رود.
ذخیره‌سازی بلوکی (Block Storage)
در این روش داده‌ها به بلوک‌های با اندازه‌ی ثابت تقسیم شده و هر بلوک یک آدرس منحصر به فرد دارد. ذخیره‌سازی بلوکی سرعت بسیار بالایی دارد و برای برنامه‌های نیازمند دسترسی سریع و تصادفی به داده‌ها ایده‌آل است. برای مثال پایگاه‌های داده و ماشین‌های مجازی از ذخیره‌سازی بلوکی بهره می‌برند.
ذخیره‌سازی بلوکی به خودی خود مکانیزمی برای سازماندهی و مدیریت داده‌ها ارائه نمی‌دهد و این وظیفه بر عهده‌ی سیستم‌عامل یا نرم‌افزار است.
ذخیره‌سازی شیء (Object Storage)
این روش که ذخیره مبتنی بر شیء هم خوانده می‌شود، مدرن‌ترین فرمت ذخیره‌سازی داده است و برای مدیریت حجم عظیمی از داده‌های بدون ساختار طراحی شده است. در ذخیره‌سازی شیء داده‌ها به همراه متادیتا (اطلاعات توصیفی) در قالب اشیاء ذخیره می‌شوند.
هر شیء یک شناسه‌ی منحصر به فرد دارد که به آن اجازه می‌دهد به راحتی در میان میلیاردها شیء دیگر پیدا شود. ذخیره‌سازی شیء بسیار مقیاس‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه است و برای ذخیره‌سازی فایل‌های چندرسانه‌ای، پشتیبان‌گیری و آرشیو داده‌ها بسیار مناسب است. سرویس‌های ابری مانند Amazon S3 و Google Cloud Storage از ذخیره‌سازی شیء استفاده می‌کنند.
آینده ذخیره سازی داده‌ها چگونه خواهد بود؟
از شبکه‌های اجتماعی و هوش مصنوعی گرفته تا تحقیقات علمی و اینترنت اشیا، همگی به سیلی از داده‌ها دامن می‌زنند که نیاز به ذخیره‌سازی ایمن، سریع و مقرون‌به‌صرفه را بیش از پیش ضروری می‌کند. اما چه فناوری‌هایی نویدبخش آینده‌ای روشن برای ذخیره‌سازی این حجم عظیم اطلاعات هستند؟ در ادامه نگاهی به برخی از محتمل‌ترین گزینه‌ها بیندازیم.
ذخیره‌سازی در سطح مولکولی
یکی از هیجان‌انگیزترین پیشرفت‌ها در این زمینه، ذخیره‌سازی اطلاعات در سطح مولکولی و به‌ویژه DNA است. این روش با بهره‌گیری از ظرفیت بالای DNA برای ذخیره‌سازی داده‌ها، حجم عظیمی از اطلاعات را در فضای بسیار کوچکی جای می‌دهد. پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهند که DNA قادر است تا ۲۱۵ پتابایت اطلاعات را در یک گرم ذخیره کند؛ ظرفیتی عجیب که می‌تواند انقلابی در زمینه ذخیره‌سازی داده‌ها به‌وجود آورد.
حافظه‌های کوانتومی
از دیگر تکنولوژی‌های نوظهور می‌توان به حافظه‌های کوانتومی اشاره کرد. این نوع ذخیره‌سازی با تکیه بر خواص کوانتومی ماده، سرعت و امنیت ذخیره‌سازی را به شدت افزایش می‌دهد. هرچند که این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد، اما پتانسیل زیادی برای تحول در صنعت ذخیره‌سازی خواهد داشت.
ذخیره‌سازی در ابعاد اتمی
ثبت اطلاعات با استفاده از ویژگی اتم‌های منفرد، راهکاری دیگر برای افزایش چگالی ذخیره‌سازی است. این فناوری می‌تواند به ساخت حافظه‌هایی با ظرفیت صدها برابر حافظه‌های فعلی منجر شود. البته چالش‌های فراوانی مانند پایداری و سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات در این روش وجود دارد که محققان در حال بررسی آنها هستند.
هوش مصنوعی و ذخیره‌سازی هوشمند
اما نقش هوش مصنوعی در بهینه‌سازی فناوری ذخیره‌سازی داده‌ها چیست؟ الگوریتم‌های هوشمند با پیش‌بینی الگوی دسترسی به داده‌ها، سرعت بازیابی اطلاعات را افزایش داده و همچنین با فشرده‌سازی هوشمند داده‌ها، فضای ذخیره‌سازی مورد نیاز را کاهش می‌دهند.
اپراتور هوش مصنوعی اهورا به‌عنوان یک راه‌حل جامع و کامل، امکان دسترسی بی‌وقفه به منابع قدرتمند پردازش گرافیکی مورد نیاز برای کسب‌وکارها را فراهم می‌آورد. با ۲۰ گیگابایت فضای ابری رایگان اهورا، پروژه‌های هوش مصنوعی و پردازش‌های گرافیکی خود را بدون هزینه آغاز کنید.
جمع‌بندی
ذخیره‌سازی داده‌ها یکی از بخش‌های اساسی در هر زیرساخت اطلاعاتی است. با انتخاب روش مناسب ذخیره‌سازی از بین مدل‌های سنتی، ابری و هیبریدی کاربران و کسب‌وکارها اطلاعات خود را به روشی سریع، ایمن و مقرون‌به‌صرفه ذخیره و بازیابی می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در زمینه ذخیره‌سازی ابری و هیبریدی، همراه با نوآوری‌هایی مانند ذخیره‌سازی نرم‌افزار محور، نویدبخش کاهش هزینه‌ها و افزایش انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری هستند.
سوالات متداولی که شما می پرسید؟
1. تفاوت حافظه‌های HDD و SSD چیست؟
HDD از قطعات مکانیکی برای ذخیره داده استفاده می‌کند اما SSD مبتنی بر حافظه فلش است. SSD سرعت و دوام بهتری دارد، اما گران‌تر است.
2. ذخیره سازی ابری چیست؟
ذخیره اطلاعات روی سرورهای آنلاین است که از طریق اینترنت قابل دسترسی هستند. این روش امکان دسترسی به داده را از هر مکان و با هر دستگاهی فراهم می‌کند.
3. ذخیره سازی NAS چیست؟
یک دستگاه ذخیره‌سازی متصل به شبکه که امکان اشتراک‌گذاری فایل‌ها را فراهم می‌کند. برای محیط‌های کوچک و متوسط مناسب است.
4. ذخیره سازی SAN چیست؟
یک شبکه اختصاصی برای ذخیره‌سازی با سرعت و امنیت بالا که بیشتر در سازمان‌های بزرگ استفاده می‌شود.
5. ذخیره سازی نرم افزار محور چیست؟
روشی است که لایه نرم‌افزاری ذخیره‌سازی را از سخت‌افزار جدا می‌کند. انعطاف‌پذیری، مقیاس‌پذیری و کاهش هزینه از مزایای آن است.
6. سرویس BaaS چیست؟
بکاپ به عنوان سرویس یک روش مدرن برای پشتیبان‌گیری است که توسط شرکت‌های ابری ارائه می‌شود.
منابع:
