什么是数据存储？

有两种类型的数字信息：输入数据和输出数据。用户提供输入数据，计算机提供输出数据。但是，如果没有用户的输入，计算机的 CPU 将无法计算任何内容或生成输出数据。

用户可以将输入数据直接输入计算机。但是，在计算机时代的早期，他们发现持续手动输入数据耗时又费力。一种短期解决方案是计算机内存，也称为随机存取存储器 (RAM)。但是，其存储容量和内存保留时间是有限的。顾名思义，只读存储器 (ROM) 是只能读取数据但不一定可以编辑的地方。它控制计算机的基本功能。

尽管随着动态 RAM (DRAM) 和同步 DRAM (SDRAM) 的发展，计算机科学家在计算机内存方面取得了重大进展，但仍然受到成本、空间和内存保留时间的限制。计算机断电时，RAM 保留数据的能力也会消失。那么，如何解决此问题呢？数据存储。

通借助数据存储空间，用户可以将数据保存到设备上。即使计算机断电，数据也会得以保留。用户无需手动向计算机输入数据，而是可以指示计算机从存储设备中提取数据。计算机可根据需要从各种来源读取输入数据，然后可以将输出结果创建并保存到相同的来源或其他存储位置。用户还可以与他人共享数据存储。

如今，企业和用户都需要使用数据存储来满足大数据分析、人工智能 (AI)、机器学习 (ML) 和物联网 (IoT) 的高级计算需求。需要大量数据存储的另一面是防止因灾难、故障或欺诈造成的数据丢失。因此，为了避免数据丢失，企业还可以将数据存储作为备份和恢复解决方案。

简单来说，现代计算机或终端设备要么直接连接存储设备，要么会通过网络连接。用户指示计算机从这些存储设备中读取数据，并将数据存储到这些设备上。然而，从根本上来说，数据存储有两个基础：数据获取的形式以及记录和存储数据的设备。

要存储数据，无论形式如何，用户都需要存储设备。数据存储设备主要分为两大类：直接区域存储和基于网络的存储。

直接区域存储，也称为直连式存储 (DAS)。顾名思义，此存储空间通常位于附近区域，并直接连接到访问它的计算机。通常，这是与其相连的唯一计算机。DAS 也能提供不错的本地备份服务，但共享功能有限。DAS 设备包括软盘、光盘（压缩盘 (CD) 和数字视频光盘 (DVD)）以及硬盘驱动器 (HDD)、闪存驱动器和固态硬盘 (SSD)。

基于网络的存储支持多个计算机通过网络进行访问，从而更好地进行数据共享和协作。它的异地存储功能更适合备份和数据保护。网络直连存储 (NAS) 和存储区域网络 (SAN) 是两种基于网络的标准存储设置。

NAS 通常是由冗余存储容器或独立磁盘冗余阵列 (RAID) 组成的单个设备。SAN 存储可以是由各种类型的多个设备组成的网络，包括 SSD 和闪存存储、混合存储、混合云存储、云存储以及备份软件和设备。

以下是 NAS 和 SAN 的不同之处：

NAS

• 单个存储设备或 RAID
• 文件存储系统
• TCP/IP 以太网
• 受限用户
• 受限速度
• 有限扩展选项
• 成本较低且易于设置

SAN

• 多个设备的网络
• 块存储系统
• 光纤通道网络
• 针对多个用户进行优化
• 速度更快
• 高度可扩展
• 成本较高，设置复杂

数据可以通过三种主要形式进行记录和存储：文件存储、块存储和对象存储。

要更深入地比较各种数据存储类型，请参阅“对象存储、文件存储、块存储之间的区别”并观看以下视频。

文件存储或基于文件的存储是一种用于组织和存储数据的分层存储方法。换言之，数据存储在文件中，文件按文件夹进行组织，文件夹又按目录和子目录的层次结构进行组织。

块存储，有时称为块级存储，是一种以块形式存储数据的技术。然后，将这些数据块单独存储，每个块都有一个唯一的标识符。对于需要快速、高效和可靠数据传输的计算场景，开发人员会青睐块存储。

对象存储（通常称为基于对象的存储）是一种数据存储架构，用于处理大量非结构化数据。这些数据不具有传统的行列式关系数据库的格式，或不容易被组织到此类数据库中。例如，电子邮件、视频、照片、网页、音频文件、传感器数据以及其他媒体和 Web 内容（文本或非文本）。其他用例包括构建云原生应用程序，或将基于云的对象存储作为持久数据存储，将传统应用程序转换为下一代云应用程序。

计算机内存和本地存储可能无法为企业应用程序提供足够的存储空间、存储保护、多个用户的访问权限、速度和性能。因此，除了网络直连存储 (NAS) 系统外，大多数组织还使用某种形式的存储区域网络 (SAN)。

存储区域网络 (SAN) 有时称为服务器背后的网络，是一种连接服务器和存储设备的专用高速网络。它由提供物理连接的通信基础设施组成，允许任意设备间通过互连元件（例如交换机和导向器）跨网络桥接。

也可以将 SAN 视为存储总线概念的延伸。利用这一概念，存储设备和服务器将能够通过使用局域网 (LAN) 和广域网 (WAN) 等类似元素进行互连。SAN 还包括一个管理层，用于组织连接、存储元素和计算机系统。该层可确保安全稳健的数据传输。

传统上，一台服务器只能连接有限数量的存储设备。但 SAN 引入了网络灵活性，允许一台服务器或多个数据中心的许多异构服务器分享通用存储空间。SAN 消除了服务器和存储之间的传统专用连接。此外，还淘汰了服务器实际拥有和管理存储设备的概念。因此，网络可能包含许多存储设备，包括磁盘、磁带和光学存储设备，且存储空间可能远离它所使用的服务器。

存储基础设施是信息所依赖的基础，因此，它必须支持公司的业务目标和业务模式。SAN 基础设施可增强网络可用性、数据可访问性和系统可管理性。在这种环境下，仅仅部署更多、更快的存储设备是不够的。良好的 SAN 源于优秀的设计。

如今，数据存储已经朝着以软件定义存储 (SDS) 和相关技术为中心的软件方法发展，从而提高了数据管理的敏捷性和效率。Technavio 的一份报告显示，2024-2029 年全球软件定义存储 (SDS) 的市场规模预计将增长 1050.7 亿美元。¹

软件定义存储 (SDS) 是一种数据存储类型，其中，软件层将存储资源与其底层物理存储硬件基础架构相分离。SDS 利用虚拟化创建统一的存储资源池，可通过自动化进行动态分配，或通过API 仪表板进行手动分配。

与传统的 NAS 或 SAN 系统不同，SDS 能够灵活应对复杂的数字化转型过程。例如，SDS 可通过自动执行与预配置、监控和故障排除相关的工作负载，显著简化与存储管理相关的任务。

存储虚拟化是指将多个存储系统的物理存储资源集中起来，使所有存储看起来都是存储在一个设备上。相比之下，SDS 抽象出存储服务并将其与设备本身分离。用户通过控制台管理存储虚拟化，以确保其数据和存储资源在虚拟化服务器和桌面环境中的安全性、可靠性和效率。

超融合存储是一种数据存储架构，其中，SDS 资源在超融合基础设施 (HCI) 内汇集并进行管理。

超融合存储将所有存储以及计算和网络功能直接集成到 HCI 堆栈中。通过虚拟化技术，HCI 将存储资源从单独硬件中释放，使超融合存储比传统存储解决方案更加灵活且可扩展。

数据存储安全措施可保护本地和云端环境中的数据，避免遭受数据泄漏、网络攻击和其他安全威胁。

数据泄露代价高昂，并且会对企业业务造成持续影响。根据 IBM 2023 年数据泄露成本报告，当年全球平均数据泄露成本为 445 万美元，三年内增长了 15%。该报告还显示，对于广泛使用安全 AI 和自动化功能的组织，平均可节省 176 万美元。

企业部署数据安全措施以增强数据存储的可见性。存储安全硬件和软件功能包括针对敏感文件的特殊权限、加密、数据屏蔽和编辑。最新的安全存储软件解决方案还有助于自动生成报告，以简化审计并遵守监管要求。

此外，网络弹性（组织预防、抵御网络安全事件并从中恢复的能力）已成为数据存储安全措施不可或缺的一部分。网络弹性通过结合业务连续性灾难恢复 (BCDR)、信息系统安全性和组织弹性来帮助组织抵御威胁并保护数据，从而将数据安全提升到新的水平。

如今，需要保存记录和维护数据完整性的行业（例如医疗保健、政府）可以选择不可变存储，通过在规定时间或无限期时间内防止任何更改或修改来保护存储的数据。使用这些文件系统，可在创建存储的数据后进行重复访问，但不能修改，可以帮助保护数据免受篡改、网络攻击和勒索软件的侵害。