数据存储是捕获和保留电磁，光学或硅基存储介质上的数字信息的集体方法和技术。存储是数字设备的关键组成部分，因为消费者和企业已经开始依赖它来保存从个人照片到关键业务信息的信息。

存储通常用于描述通过输入/输出（I / O）操作连接到计算机的设备和数据，包括硬盘，闪存设备，磁带系统和其他媒体类型。

为什么数据存储很重要

强调存储的重要性是新数据生成的稳步攀升，这可归因于大数据和物联网（IoT）设备的丰富。现代存储系统需要增强的功能，以允许企业应用机器学习启用的人工智能（AI）来捕获这些数据，对其进行分析并从中获取最大价值。

更大的应用程序脚本和实时数据库分析促成了高密度和可扩展的存储系统的出现，包括高性能计算存储，融合基础架构，可组合存储系统，超融合存储基础架构，横向扩展和扩展网络附加存储（NAS）和对象存储平台。

根据IT分析公司IDC的报告，到2025年，预计将生成163个zettabytes（ZB）的新数据。该估计数相当于从2016年生产的16个ZB增加了10倍。

数据存储的工作原理

术语存储一般可以指用户的数据，更具体地，指用于捕获，管理和优先化数据的集成硬件和软件系统。这包括应用程序，数据库，数据仓库，归档，备份设备和云存储中的信息。

通过使用软件命令将数字信息写入目标存储介质。根据单个电容器中包含的电压电平，计算机存储器中的最小测量单位是一个比特，用二进制值0或1来描述。8位组成一个字节。

要知道的其他容量测量是：
1.千比特（Kb）
2.兆位（Mb）
3.千兆位（Gb）
4.太比特（Tb）
5.petabit（Pb）
6.exabit（Eb）

更大的措施包括：
1.千字节（KB）等于1,024字节
2.兆字节（MB）等于1,024 KB
3.千兆字节（GB）等于1,024 MB
4.太字节（TB）等于1,024 GB
5.petabyte（PB）等于1,024 TB
6.exabyte（EB）等于1,024 PB

很少有组织需要单个存储系统或连接系统才能达到exabyte数据，但存储系统可扩展到数PB。

数据存储容量要求定义运行应用程序，一组应用程序或数据集所需的存储量。容量要求考虑了数据类型。例如，简单文档可能只需要千字节容量，而图形密集型文件（如数字照片）可能需要几兆字节，而视频文件可能需要几千兆字节的存储空间。计算机应用程序通常列出运行它们所需的最低和建议容量要求。

在机电磁盘上，字节存储扇区内的数据块。甲硬盘是涂覆有磁性材料薄层的圆形盘。将磁盘插入主轴并以高达15,000转/分钟（rpm）的速度旋转。在旋转时，使用磁记录头将数据写在磁盘表面上。高速执行器臂将记录头定位到磁盘上的第一个可用空间，允许以循环方式写入数据。

标准磁盘上的扇区是512字节。磁盘的最新进展包括叠层磁记录，其中数据写入以重叠方式发生以提高盘片的面密度。

在固态驱动器（SSD）上，数据被写入池式NAND闪存，采用浮动栅极晶体管设计，使电池能够保留电荷。SSD在技术上不是驱动器，但它具有类似于集成电路的设计特性，可能有数百万个纳米晶体管放置在毫米级硅芯片上。

借助于分层存储管理系统将备份数据副本写入磁盘设备。尽管不像过去几年那样普遍实施，但一些组织的策略仍然是将基于磁盘的备份数据写入磁带作为第三级存储层。这是受法律法规约束的组织的最佳实践。

虚拟磁带库（VTL）根本不使用磁带。它是一个将数据按顺序写入磁盘的系统，但保留了磁带的特性和属性。VTL的价值在于其快速恢复和可扩展性。

评估存储层次结构

组织越来越多地使用分层存储来根据应用程序的容量，合规性和性能要求自动化在不同存储介质上的数据放置。

企业数据存储通常分为主存储和辅助存储，具体取决于数据的使用方式和所需的媒体类型。主存储处理应用程序工作负载，这是公司日常生产和主要业务的核心。

主存储有时被称为主存储器或主存储器。数据保存在随机存取存储器（RAM）和其他内置设备中，例如处理器的L1缓存。辅助存储包括闪存，硬盘，磁带和其他需要I / O操作的设备上的数据。辅助存储介质通常用于备份和云存储。

由于存储器与计算机处理器的接近，主存储通常提供比二级存储更快的访问。另一方面，辅助存储可以容纳比主存储更多的数据。辅助存储还会将非活动数据复制到备份存储设备，但在再次需要时仍保持高可用性。

数字化业务转型促使越来越多的公司部署多个混合云，增加了一个远程层来支持本地存储。

数据存储设备/介质的类型

数据存储介质具有不同的容量和速度。这些包括高速缓冲存储器，动态RAM（DRAM）或主存储器; 磁带和磁盘; 光盘，如CD，DVD和蓝光光盘; 闪存 和内存存储的各种迭代 ; 和缓存内存。

与主存储器一起，计算机包含非易失性只读存储器（ROM），这意味着无法将数据写入其中。

目前使用的主要存储介质类型包括硬盘驱动器（HDD），固态存储，光存储和磁带。旋转HDD使用堆叠在彼此顶部的盘片，磁盘介质上涂有磁头，可读取和写入介质数据。HDD广泛用于个人计算机，服务器和企业存储系统中，但SSD开始达到性能并与磁盘价格相当。

SSD将数据存储在非易失性闪存芯片上。与旋转磁盘驱动器不同，SSD没有移动部件。它们越来越多地出现在所有类型的计算机中，尽管它们仍然比HDD更昂贵。虽然它们尚未成为主流，但一些制造商正在提供结合RAM和闪存混合的存储设备。

光学数据存储在诸如计算机游戏和电影之类的消费产品中很流行，并且还用在高容量数据存档系统中。

闪存卡集成在数码相机和移动设备中，例如智能手机，平板电脑，录音机和媒体播放器。安全数字卡，CompactFlash卡，MultiMediaCards和USB记忆棒上都有闪存。

物理磁性软盘在闪存时代很少使用。与旧型号不同，较新的计算机系统没有配备插入软盘的插槽，这是磁盘的替代品。软盘的使用始于20世纪70年代，但在20世纪90年代末逐步淘汰。有时使用虚拟软盘代替3.5英寸物理软盘，允许用户在计算机上安装映射到A：驱动器的映像文件。

企业存储网络和服务器端闪存

企业存储供应商提供集成的NAS系统，以帮助组织收集和管理大量数据。硬件包括存储阵列或配备有硬盘驱动器，闪存驱动器或混合组合的存储服务器，以及用于提供基于阵列的数据服务的存储OS软件。

存储管理软件为归档，克隆，复制数据管理，复制和快照提供数据保护工具。数据缩减功能（包括压缩，重复数据删除和精简配置）正在成为大多数存储阵列的标准功能。该软件还提供基于策略的管理，以管理数据放置，以便分层到辅助数据存储或混合云，以支持灾难恢复计划或长期保留。

自2011年以来，越来越多的企业实施了全闪存阵列，仅配备基于NAND闪存的SSD，作为磁盘阵列的附属或替代品。

与磁盘不同，闪存设备不依赖于移动机械部件来存储数据，因此提供比HDD更快的数据访问和更低的延迟。Flash是非易失性的，即使存储系统断电，数据也可以保留在内存中。基于磁盘的存储系统需要板载备用电池或电容器以保持数据持久性。但是，闪存还没有达到与磁盘相当的耐久性，导致混合阵列集成了两种类型的媒体。

网络存储系统有三种基本设计。在最简单的配置中，直连存储（DAS）涉及单个计算机中的内部硬盘驱动器。在企业中，DAS可以是服务器中的驱动器集群，也可以是通过小型计算机系统接口（SCSI），串行连接SCSI（SAS），光纤通道（FC）或Internet直接连接到服务器的一组外部驱动器SCSI（iSCSI）。

NAS是一种基于文件的体系结构，其中多个文件节点由用户共享，通常通过基于以太网的局域网（LAN）连接。NAS的优势在于文件管理器不需要功能齐全的企业存储操作系统。使用基于浏览器的实用程序管理NAS设备，并为网络上的每个节点分配唯一的 IP地址 。

与横向扩展NAS密切相关的是对象存储，这消除了文件系统的必要性。每个对象由唯一标识符表示。所有对象都呈现在单个平面命名空间中。

存储区域网络（SAN）可以设计为跨越需要高性能块存储的多个数据中心位置。在SAN环境中，块设备在主机上显示为本地连接的存储。网络上的每个服务器都能够访问共享存储，就像它是直连驱动器一样。

NAND闪存的进步，加上近年来价格的下跌，为软件定义存储铺平了道路。使用此配置，企业可以在基于x86的服务器中安装商品价格的SSD，使用第三方存储软件或自定义开源代码来应用存储管理。

非易失性存储器（NVMe）是用于闪存的开发工业协议。行业观察家预计NVMe将成为闪存存储的事实标准。NVMe闪存允许应用程序通过外围组件互连高速（PCIe）链路直接与中央处理单元（CPU）通信，绕过传输到网络主机总线适配器的SCSI命令集。NVMe over Fabrics（NVMe-oF）旨在使用已建立的以太网，FC或InfiniBand网络连接加速主机与闪存目标之间的数据传输。

非易失性双列直插式内存模块（NVDIMM）是具有集成备用电源的混合NAND和DRAM，可插入内存总线上的标准DIMM插槽。NVDIMM仅使用闪存进行备份，处理DRAM中的正常计算。NVDIMM使闪存更靠近主板，假设计算机的制造商已经修改了服务器并开发了基本的输入输出系统（BIOS）驱动程序来识别设备。NVDIMM是一种扩展系统内存或增加高性能存储的方法，而不是增加容量。市场上目前的NVDIMM最高为32 GB，但在短短几年内，外形尺寸已从8 GB增加到16 GB。

主要数据存储供应商

近年来，企业存储市场的整合已经成为主要NAS和SAN阵列供应商的领域。现在，通过磁盘产品进入市场的存储供应商的大部分销售来自全闪存或混合闪存。市场领先的供应商包括：

戴尔EMC，戴尔技术的存储部门
1.惠普企业（HPE）
2.HPE灵活存储
3.日立Vantara
4.IBM存储
5.Infinidat
6.Kaminario
7.NetApp公司
8.纯存储
9.量子公司
10.Qumulo
11.Tegile Systems，西部数据公司的一部分
12.Tintri

较小的NAS供应商包括Drobo，iXsystems，Panasas和Synology。领先的超融合基础架构（HCI）供应商包括Atlantis Computing，Cisco（HyperFlex），HPE SimpliVity，Nutanix，Pivot3，Promise Technology，Scale Computing和VMware VSAN。大多数主要企业存储供应商还提供品牌HCI和融合基础架构产品。