ذخیرهسازها یا Storage به تجهیزاتی گفته میشود که با اتصال به سیستمها، امکان ذخیرهسازی امن، پایدار و حجیمِ دادهها را فراهم میکنند. با توسعه فناوریهای مرتبط با ذخیرهسازی، نقش این دستگاهها در حوزه شبکه و فناوری اطلاعات بیش از هر زمان دیگری پررنگ شده است.
در فضای شبکههای کامپیوتری، استوریج در اصل به محلی برای نگهداری دادهها اشاره دارد. این محل میتواند یک سختافزار فیزیکی مانند هارد دیسک، یک سرور، یا سرویسهای ذخیرهسازی ابری نظیر Amazon S3 و Google Drive باشد.
استوریجها معمولاً برای حفظ دادههای ارزشمند مانند اسناد، تصاویر، ویدئوها و انواع نرمافزارها مورد استفاده قرار میگیرند. با رشد سریع حجم دادهها در سالهای اخیر، نیاز سازمانها به این نوع تجهیزات بهشدت افزایش یافته است؛ بهطوریکه برخی شرکتها ترجیح میدهند بهجای سرویسهای ابری، از حافظههای فیزیکی قابل کنترل و مدیریت استفاده کنند.
فناوری ذخیرهسازی طی سالهای گذشته پیشرفتهای چشمگیری داشته و شرکتهای مختلف گزینههای متنوعی ارائه کردهاند. ظرفیت درایوهای داخلی از چند مگابایت به چندین ترابایت رسیده و فناوریهایی مانند SATA و SCSI نیز تنوع و امکانات بیشتری در اختیار کاربران قرار میدهند.
مهمترین فاکتورهای مؤثر در انتخاب دستگاههای ذخیرهساز
-
ظرفیت ذخیرهسازی: ابتدا باید مشخص کنید چه میزان فضا برای نگهداری دادههای فعلی خود نیاز دارید و این حجم تا چه اندازه اهمیت دارد.
-
قابلیت گسترش در آینده: باید برآورد کنید که طی سالهای آینده چه مقدار افزایش داده خواهید داشت تا سیستم انتخابی شما بتواند بدون دردسر ارتقا پیدا کند.
-
میزان اطمینانپذیری: ارزش اطلاعات سازمان تا چه حد است؟ در صورت از دست رفتن دادهها، چه میزان خسارت مالی یا عملیاتی متوجه شما میشود؟
-
پشتیبانگیری و ریکاوری: روش تهیه نسخه پشتیبان شما چیست؟ اگر دادهها به هر دلیلی حذف یا خراب شوند، چقدر سریع و چگونه قادر به بازیابی خواهید بود؟
-
عملکرد و سرعت: تعداد کاربران، حجم تبادل داده و سرعت مورد انتظار در شبکه از عوامل اصلی تعیینکننده کارایی دستگاه ذخیرهساز هستند.
-
بودجه خرید: باید مشخص کنید چه مقدار هزینه برای تهیه تجهیزات ذخیرهسازی و شبکه کنار گذاشتهاید تا بهترین گزینه متناسب با منابع مالی انتخاب شود.
-
نیروی متخصص IT: داشتن کارشناس IT باتجربه و توانمند، نقش مهمی در نصب، پیکربندی و نگهداری دستگاههای ذخیرهساز خواهد داشت.
انواع دستگاههای ذخیرهساز
دستگاههای ذخیرهسازی به سه گروه اصلی DAS، NAS و SAN تقسیم میشوند که هرکدام عملکرد و کاربرد مخصوص خود را دارند. در ادامه هر نوع را به صورت جداگانه معرفی میکنیم.
1. ذخیرهسازهای DAS:
ذخیرهساز DAS یا Direct Attached Storage از نخستین نسلهای سیستمهای ذخیرهسازی بهشمار میآید که همزمان با رشد دنیای کامپیوتر رواج پیدا کرد. این نوع استوریج بهصورت مستقیم به کنترلر سیستم یا سرور متصل میشود و عملاً بخش اصلی فضای ذخیرهسازی دستگاه را تشکیل میدهد. در واقع، سرورها و سیستمهای کامپیوتری برای ایجاد فضای لازم جهت نگهداری دادهها، به چنین تجهیزاتی وابسته هستند.
بهطور معمول، DAS انتخاب مناسبی برای شرکتهای کوچک و کسبوکارهایی است که نیازهای ذخیرهسازی پیچیده و گسترده ندارند. با شروع فعالیت یک سرور در ساختار شبکه، چند روش مختلف برای ذخیرهسازی دادهها قابل استفاده است و DAS یکی از رایجترین آنها محسوب میشود.
برای نمونه، بسیاری از سرورها مجهز به هاردیسکهای داخلی هستند که مستقل روی خود دستگاه نصب میشوند. این نوع هاردها همان DAS به حساب میآیند و به دلیل هزینه کمتر در نصب و راهاندازی، نسبت به سایر راهکارهای ذخیرهسازی اقتصادیتر هستند. علاوه بر این، از چنین ذخیرهسازهایی گاهی بهعنوان مکمل سایر سیستمهای ذخیرهسازی نیز استفاده میشود. معمولاً این درایوها برای نصب سیستمعامل و اجرای نرمافزارهای اصلی سرور کاربرد دارند.

2. ذخیره سازهای SAN
استوریج SAN یا Storage Area Network نوعی سیستم ذخیرهسازی اشتراکی است که در شبکههای کامپیوتری مورد استفاده قرار میگیرد. SAN بیشتر برای سازمانهای متوسط و بزرگ طراحی شده و برای راهاندازی آن باید زیرساختهای اختصاصی فراهم شود. این نوع ذخیرهساز معمولاً از دیسکهای با ظرفیت بالا و کنترلرهای حرفهای بهره میبرد.
در SAN، دادهها بر اساس الگوریتمهای خاص طبقهبندی و در شبکه برای استفاده اشتراکی در دسترس قرار میگیرند.
یکی از مزیتهای مهم SAN این است که چند سرور میتوانند بهصورت همزمان از فضای ذخیرهسازی آن استفاده کنند. استفاده از این ساختار، امکان مدیریت متمرکزتر و سطح بالاتری از کنترل دادهها را در اختیار مدیران شبکه قرار میدهد.
به لطف سرعت بالا و تأخیر بسیار کم، SAN برای کاربردهایی مانند ذخیرهسازی فایلها، دیتابیسها، و حتی نگهداری فضای فایلسیستم ماشینهای مجازی (مانند VMFS) گزینهای ایدهآل و حرفهای محسوب میشود.
با استفاده از این نوع تجهیزات، امکان ذخیرهسازی انواع فایلسیستمها در محیط استوریج فراهم میشود. به همین دلیل، اگر سیستم شما مبتنی بر ویندوز باشد، فضای اختصاصدادهشده با فرمت NTFS آماده میشود و در صورتی که از VMware Server بهره ببرید، این فضا با فایلسیستم VMFS قالببندی خواهد شد.

3. ذخیره سازهای NAS
سومین شیوه ذخیرهسازی، NAS یا Network Attached Storage است؛ روشی که بهعنوان یک راهحل مقرونبهصرفه، امن و درعینحال پر بازده شناخته میشود. این نوع استوریجها از الگوریتمهای تخصصی برای ذخیرهسازی دادهها بهره میبرند و توان عملیاتی بالایی دارند. سرورهایی که از NAS استفاده میکنند، دادهها را در سطح فایل منتقل کرده و همین موضوع سطح مناسبی از امنیت را ایجاد میکند. ارتباط NAS نیز از طریق پروتکل TCP/IP برقرار میشود.
در این معماری، دسترسی به اطلاعات در سطح فایل (File Level Access) انجام میگیرد. به همین دلیل، برای استفاده از استوریج NAS معمولاً یک نسخه بهینهسازیشده از ویندوز مخصوص ذخیرهسازی روی آن نصب میشود. تفاوت اصلی NAS با SAN در این است که SAN مبتنی بر Block Level است، در حالی که NAS دادهها را در سطح فایل مدیریت میکند. همین ویژگی باعث میشود سرعت خواندن و نوشتن در NAS نسبت به SAN کمتر بوده و ترافیک بیشتری روی شبکه LAN ایجاد شود.
از مزایای مهم NAS، مدیریت متمرکز فضا است. این دستگاهها سیستمعامل مستقل دارند و معمولاً از نسخههای مخصوص ذخیرهسازی ویندوز مانند Windows Storage Server 2012 استفاده میکنند.
در مقایسه با DAS، یک مزیت مهم NAS این است که اشتراکگذاری فایلها بین چند کاربر بسیار راحتتر انجام میشود، ضمن اینکه عملکرد آن نسبت به فایلسرورهای سنتی نیز سریعتر است. قابلیت Multiple Access باعث میشود چندین کاربر بتوانند همزمان به اطلاعات دسترسی داشته باشند.
دیگر مزایای NAS عبارتاند از:
-
امکان اشتراکگذاری ساده و امن دادهها
-
قابلیت ارتقاء ظرفیت و افزایش کارایی
-
پشتیبانی از ویژگیهای کاربردی مانند:
-
Thin Provisioning
-
Replication
-
Snapshot
-
-
مدیریت مستقل و بدون وابستگی به سرور
-
تنوع زیاد در مدلها؛ مناسب برای کسبوکارهای کوچک تا سازمانهای بزرگ و حتی استفاده خانگی
-
دسترسی سریع و بدون پیچیدگی به دادهها
-
امنیت و سرعت قابلقبول در محیط شبکه

اهمیت شبکههای ذخیرهسازی (SAN) در سازمانها
شبکههای ذخیرهسازی یا SAN نوعی شبکه اختصاصی و پرسرعت هستند که مجموعهای از تجهیزات ذخیرهسازی را به چندین سرور متصل میکنند. در بسیاری از محیطهای سازمانی، حافظه داخلی سرورها یا فضای ذخیرهسازی محلی، پاسخگوی نیازهای مربوط به حجم بالا، امنیت، سرعت پردازش و دسترسی چند کاربره نیست؛ به همین دلیل شبکههای ذخیرهسازی نقش مهمی پیدا میکنند.
بخش قابل توجهی از کسبوکارها علاوه بر NAS، از SAN نیز استفاده میکنند تا هم عملکرد سیستمها را بهبود دهند و هم مدیریت دادهها را سادهتر و کارآمدتر کنند. در روشهای سنتی، تعداد محدودی دستگاه ذخیرهسازی امکان اتصال به یک سرور را دارند و همین موضوع ظرفیت کل شبکه را محدود میکند.
اما SAN این محدودیت را از بین میبرد و شرایطی فراهم میکند که یک یا چند سرور با ساختارها و سیستمعاملهای متفاوت در چندین مرکز داده بتوانند از یک مجموعه ذخیرهسازی مشترک استفاده کنند. در SAN، اتصال مستقیم و محدود بین سرور و فضای ذخیرهسازی حذف میشود و سرور عملاً دسترسی کامل و مدیریتپذیری مناسبتری روی منابع دارد. همین موضوع باعث حذف گلوگاههای پهنای باند میشود.
یکی دیگر از مزایای SAN، افزایش پایداری و دسترسپذیری است؛ زیرا این شبکه نقاط تک شکست را حذف میکند و ساختاری مقاومتر ارائه میدهد. همچنین SAN برای بازیابی پس از بحران (Disaster Recovery) نیز گزینهای ایدهآل محسوب میشود؛ چراکه یک SAN میتواند مجموعهای از انواع حافظهها مثل دیسکها، نوارهای مغناطیسی یا ذخیرهسازی نوری را دربر بگیرد. در این ساختار، ممکن است تجهیزات ذخیرهسازی در فاصلهای دور از سرورهای استفادهکننده قرار داشته باشند، بدون اینکه عملکرد سیستم دچار اختلال شود.
راهکارهای ذخیره سازی
Cloud Storage (ذخیرهسازی ابری)
این روش یکی از سادهترین راهکارهای ذخیرهسازی تحت شبکه به شمار میآید و به کاربران اجازه میدهد با کمترین پیچیدگی، فضای زیادی برای نگهداری دادههای غیرفعال یا کماستفاده در اختیار داشته باشند. همانطور که پیشتر اشاره شد، Cold Storage نوعی سیستم ذخیرهسازی برای دادههای Inactive است که بیشتر با هدف بکاپگیری، آرشیو اطلاعات و استفاده در شرایط Disaster Recovery بهکار میرود.
از آنجا که استوریجهای اصلی و پرقدرت بسیار گران هستند، استفاده از آنها برای نگهداری دادههای کمکاربرد مقرونبهصرفه نیست؛ به همین دلیل Cold Storage گزینهای مناسبتر محسوب میشود.
از ویژگیهای مهم Cold Storage میتوان به هزینه پایین، ظرفیت بالا و توان نگهداری طولانیمدت دادهها (Data Durability) اشاره کرد. با این حال، این روش معایبی نیز دارد. برای مثال، در صورت قطع اتصال اینترنت، دسترسی به اطلاعات غیرممکن میشود. همچنین سرعت بازیابی داده در مقایسه با شبکههای داخلی پایینتر است. علاوه بر این، موضوعاتی مانند احتمال نقض حریم خصوصی یا سرقت اطلاعات نیز از چالشهای بالقوه ذخیرهسازی ابری بهشمار میآید.

Tiered storage
Tiered Storage: تکنولوژی چندلایه ذخیرهسازی دادهها
یکی از روشهای پیشرفته در حوزه ذخیرهسازی، Tiered Storage است. در این روش، دادهها بسته به میزان استفاده و اهمیتشان در رسانههای مختلف ذخیره میشوند. تصمیمگیری درباره محل قرارگیری دادهها براساس معیارهایی مانند عملکرد، دسترسپذیری و قابلیت بازیابی انجام میشود.
در این سیستم، دادههای پرکاربرد روی ذخیرهسازهای با عملکرد بالا نگهداری میشوند، در حالی که اطلاعات کماستفاده در رسانههای ارزانتر و کمسرعتتر ذخیره میگردند. این رسانهها میتوانند شامل Cache، رم، هارد یا حتی Tape باشند. Tiered Storage با این ساختار نهتنها سرعت دسترسی به دادهها را افزایش میدهد، بلکه از گم شدن یا از بین رفتن ناگهانی اطلاعات نیز جلوگیری میکند.
امروزه زیرساختهای Tiered Storage بسیار متنوع هستند؛ از معماریهای Two-Tiered که شامل SCSI و Fiber Channel Attached Disk است، تا سیستمهای پیچیده با ۵ یا ۶ لایه ذخیرهسازی. هر Tier به نوع خاصی از حافظه اختصاص دارد؛ بهطور مثال، SSDهای پرسرعت در Tier 1 و هاردهای SATA با ظرفیت بالا و سرعت پایینتر در Tierهای پایینتر قرار میگیرند.
در ادامه ۴ مدل اصلی Data Tiering توضیح داده شدهاند:
Tier 0:
این لایه سریعترین و گرانترین سطح ذخیرهسازی است. در سیستمهای مدرن فلش و حافظههای جامد، Tier 0 جایگزین Tier 1 سنتی شده و برای دادههای حیاتی و کاربردی استفاده میشود. مثالهایی از این دادهها شامل پایگاههای داده تراکنشی بزرگ، اطلاعات مالی حساس، و دادههای حوزه سلامت و امنیت هستند. معمولاً SSDها برای Tier 0 مورد استفاده قرار میگیرند.
Tier 1:
دادههای Tier 1 شامل برنامهها و فایلهایی است که برای عملیات روزمره سازمان ضروری هستند. این دادهها معمولاً تاخیر بالاتری نسبت به Tier 0 دارند و IOPS آنها کمتر است. در این سطح میتوان از ترکیبی از SSD و HDD استفاده کرد تا دادههای پرکاربرد سریعاً از فلش بازیابی شوند و دادههای دیگر روی هارد دیسک ذخیره شوند. HDDهای بهکاررفته در این سطح سریع و نسبتاً گران هستند.
Tier 2:
Tier 2 شامل دادههای Warm یا «گرم» است؛ مانند ایمیلهای قدیمی، فایلهای دستهبندیشده، اطلاعات مالی و تاریخی. این دادهها میتوانند به عنوان نسخه پشتیبان برای دادههای Tier 0 و 1 نیز عمل کنند تا در صورت بروز مشکل، بازیابی سریع ممکن باشد. دادههای Tier 2 نیازمند امنیت و اطمینان بالا هستند اما تأخیر میلیثانیهای برای آنها حیاتی نیست. معمولاً از رسانههای کمهزینه مثل HDD، دستگاههای بکاپ، نوارهای مغناطیسی یا فضای ابری برای نگهداری آنها استفاده میشود.
Tier 3:
این سطح برای دادههای آرشیوی است که کمتر مورد استفاده قرار میگیرند و نیاز به بهروزرسانی ندارند. مثالهایی شامل نسخههای ثابت اسناد، فیلمها و صداهای ضبطشده یا دادههایی که برای رعایت قوانین سازمانی باید نگهداری شوند، هستند. دادههای Tier 3 معمولاً یک بار نوشته میشوند و سپس دیگر خوانده یا تغییر داده نمیشوند. برای این دادهها از هاردهای کمسرعت، نوارهای ذخیرهسازی یا روشهای Tape استفاده میشود.
Flash Ready و Flash Storage
Flash Ready به دستگاهها یا سیستمهایی گفته میشود که از فناوری فلش پشتیبانی میکنند. این تکنولوژی، امکان برنامهریزی و پاکسازی الکترونیکی دادهها را فراهم میآورد و با وجود نزدیک به نیم قرن سابقه، هنوز یکی از پرکاربردترین روشهای ذخیرهسازی در تجهیزات مدرن است.
Flash Storage بهجای ذخیره اطلاعات روی هارددیسکهای سنتی با صفحات گردان، از چیپهای حافظه Solid State (فلش) استفاده میکند؛ همان تکنولوژیای که در USBها هم با آن آشنا هستیم. از نکات منفی این روش میتوان به استفاده از SSDها برای ذخیره حجم انبوه دادهها اشاره کرد، مانند سیستمهایی با ساختار All Flash Array.
فلش استوریجها میتوانند جایگزین HDDها و دیگر رسانههای سنتی ذخیرهسازی شوند. پیشرفتهای اخیر در تولید فلشها باعث شده است که بتوان در هر واحد رک، حجم بیشتری از دادهها را نسبت به HDD ذخیره کرد و در عین حال، عملیات ورودی و خروجی با سرعت بالاتری انجام گیرد.
مزیت اصلی فلش استوریج نسبت به رسانههای سنتی، سرعت بالاتر پردازش دادهها است. اگرچه هزینه بیشتری دارند، اما عملکرد بهمراتب سریعتر و قابلاعتمادتر ارائه میدهند. برای مثال، All Flash Array میتواند دیتابیسهای چند ترابایتی را نگهداری کند و سرعت خواندن و نوشتن آن تا چهار برابر سریعتر از HDDهاست. علاوه بر این، به دلیل نبود دیسکهای گردان، احتمال خرابی کاهش یافته و طول عمر ذخیرهساز افزایش پیدا میکند.
ذخیرهسازی مبتنی بر نوار (Tape Storage)
یکی از روشهای قدیمی و در عین حال کارآمد ذخیرهسازی اطلاعات، استفاده از TAPE یا نوار مغناطیسی است. در این فناوری، دادهها روی نوارهای مغناطیسی با ظرفیت بالا و هزینه پایین نگهداری میشوند. این روش به ویژه برای کاربردهایی مناسب است که نیاز به ذخیره حجم بزرگی از دادهها با صرفهجویی در هزینه دارند. از جمله این کاربردها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
-
پشتیبانگیری و بازیابی اطلاعات
-
نگهداری دادههای تاریخی و آرشیوی
-
ذخیرهسازی دادههای سازمانی و شرکتی
با وجود اینکه استفاده از نوارهای مغناطیسی سابقهای طولانی دارد، هنوز هم در صنعت ذخیرهسازی اطلاعات جایگاه مهمی دارد. بر اساس گزارشهای شرکتهای HP، IBM و Quantum، تا سال ۲۰۱۷ ظرفیت فشرده نوارهای فروختهشده به ۱۰۸ هزار پتابایت رسیده است. این میزان نسبت به سال ۲۰۱۶، که برابر با حدود ۲۵ میلیارد DVD بود، نشاندهنده رشد ۱۲.۹ درصدی است.
با توجه به افزایش روزافزون حجم دادهها، نیاز به راهکارهای ذخیرهسازی کممصرف و مقرونبهصرفه برای آرشیو اطلاعات بیش از پیش احساس میشود. برخی آمارهای مرتبط با استفاده از Tape عبارتاند از:
-
تعداد درایوهای LTO Tape نصبشده: ۵.۱ میلیون دستگاه
-
ظرفیت نوارهای فروختهشده در سال ۲۰۱۶: ۹۶ هزار پتابایت
-
حدود ۸۲ درصد مشتریان برنامه دارند که استفاده از نوار را برای آرشیو ادامه داده یا افزایش دهند
Tape Storage به دلیل هزینه پایین، ظرفیت بالا و قابلیت اطمینان، همچنان یکی از گزینههای محبوب برای ذخیرهسازی بلندمدت دادهها محسوب میشود.
مقایسه هزینه، کارایی و ویژگیهای انواع ذخیرهسازها
هزینه راهاندازی و نگهداری انواع ذخیرهسازها به ترتیب از DAS، NAS و SAN افزایش مییابد. به همین ترتیب، توانایی مدیریت دادهها و کارایی نیز از DAS به NAS و سپس SAN بیشتر میشود. هرچند NAS و SAN در بسیاری از عملکردها مشابهاند، اما نحوه اتصال آنها به شبکه متفاوت است: در SAN هر سیستم متصل به شبکه میتواند مدیریت فایلها و منابع ذخیرهسازی را انجام دهد، در حالی که در NAS، مدیریت شبکه بر عهده سیستم عامل محلی متصل به استوریج است.
تفاوتهای اساسی میان DAS، NAS و SAN:
-
وابستگی به سرور: DAS به سرور وابسته است، در حالی که NAS و SAN بهصورت مستقل در شبکه عمل میکنند.
-
نوع دسترسی به دادهها: دسترسی در SAN به صورت Block Level است، اما در NAS و DAS به شکل File Level انجام میشود.
-
هزینه: DAS ارزانتر از NAS و SAN است و به همین دلیل برای سازمانهای کوچک مناسبتر میباشد.
-
اشتراکگذاری و ارتقاء: NAS و SAN امکان اشتراکگذاری منابع و ارتقاء ظرفیت را دارند، اما DAS چنین قابلیتهایی ندارد.
-
ویژگیهای پیشرفته: NAS و SAN از امکاناتی مانند Thin Provisioning، Replication و Snapshot پشتیبانی میکنند، در حالی که DAS این ویژگیها را ندارد.
-
پیچیدگی نصب: نصب و راهاندازی DAS و NAS سادهتر از SAN است.
-
سیستم عامل: DAS از سیستم عامل سرور استفاده میکند، اما NAS و SAN دارای سیستم عامل مستقل خود هستند.
به طور کلی، انتخاب بین این سه نوع ذخیرهساز بستگی به نیاز سازمان، بودجه، حجم دادهها و سطح دسترسی مورد نظر دارد.
بهطور خلاصه، برای ذخیرهسازی اطلاعات روشهای متنوعی وجود دارد که میتوان از آنها در محیط ویندوز بهره برد. سه روش اصلی شامل DAS، SAN و NAS هستند. تفاوتهای کلیدی این سه روش در هزینه راهاندازی اولیه، نحوه ذخیرهسازی دادهها و امکان توسعه و افزودن ظرفیت میباشد. علاوه بر این، فناوریهای مختلفی مانند SAS، Fiber Channel و iSCSI برای اتصال و مدیریت این ذخیرهسازها به کار گرفته میشوند.