デジタル情報には、 入力データと出力データの2種類があります。 ユーザーが入力データを提供します。 コンピューターは出力データを提供します。 しかし、コンピューターのCPUは、ユーザーの入力が無くては、何も計算したり、出力データを生成することはできません。
ユーザーは、入力データをコンピューターに直接入力できます。 しかし、コンピューター時代の早い段階ですでに、データを手動で継続的に入力することは時間とエネルギーの浪費になることがわかっていました。 短期的な解決策の1つは、ランダム・アクセス・メモリー（RAM）と呼ばれるコンピューター・メモリーです。 ただし、そのストレージ容量とメモリー保持には制限があります。 読み取り専用メモリー（ROM）は、その名が示すように、データの読み取りのみが可能であり、必ずしも編集できるとは限りません。 これらは、コンピューターの基本機能を制御します。
ダイナミックRAM（DRAM）、およびシンクロナスDRAM（SDRAM）を備えたコンピューター・メモリーは進歩していますが、それでもコスト、スペース、メモリー保持によって制限されています。 コンピューターの電源が切れると、RAMのデータ保持機能も低下します。 その解決策は、 データ・ストレージです。
データ・ストレージ領域を利用すると、ユーザーはデータをデバイスに保存できます。 また、コンピューターの電源が切れても、データは保持されます。 また、ユーザーはコンピューターに手動でデータを入力する代わりに、ストレージ・デバイスからデータを引き出すようにコンピューターに指示できます。 コンピューターは必要に応じてさまざまなソースからデータを読み取り、出力を作成して同じソース、または他の保存場所に保存できます。 ユーザーは、データ・ストレージを他のユーザーと共有することもできます。
今日、組織とユーザーは、ビッグデータ・プロジェクト、人工知能（AI）、機械学習、モノのインターネット（IoT）など、今日のハイレベルの計算ニーズを満たすデータ・ストレージを必要としています。 また、大量のデータ・ストレージを必要とするもう一方の側面は、災害や障害、不正による損失からデータを保護することです。 データ損失を回避するために、組織はバックアップ・ソリューションとしてデータ・ストレージを採用することもできます。
データ・ストレージの仕組み
簡単に言えば、最近のコンピューター、あるいは端末は、直接またはネットワークを介してストレージ・デバイスに接続しています。 ユーザーは、これらのストレージ・デバイスからデータにアクセスしてデータを保存するようコンピューターに指示します。 ただし、基本的なレベルでは、データ・ストレージには2つの基盤があります。 データが取得される形式と、デバイスのデータが記録され保存される形式です。
データを保存するには、形式に関係なく、ユーザーはストレージ・デバイスを必要とします。 データ・ストレージ・デバイスには、 直接領域ストレージとネットワーク・ベースのストレージの2つの主要なカテゴリーがあります。
直接領域ストレージは、直接接続ストレージ（DAS）とも呼ばれ、その名前が示すとおりのものです。 このストレージは多くの場合、すく近くにあり、ストレージにアクセスするコンピューティング・マシンに直接接続されています。 また、このストレージはコンピューティング・マシンに接続されている唯一のマシンです。 DASには、適切なローカル・バックアップのサービスも用意されていますが、共有は制限されています。 DASデバイスには、フロッピー・ディスク、光ディスク（コンパクト・ディスク（CD）とデジタル・ビデオ・ディスク（DVD））、ハード・ディスク・ドライブ（HDD）、フラッシュ・ドライブ、ソリッド・ステート・ドライブ（SSD）が含まれます。
ネットワーク・ベースのストレージを使用すると、複数のコンピューターがネットワークを介してストレージにアクセスできるため、データの共有と連携に適しています。 そのオフサイト・ストレージ機能により、バックアップやデータ保護にもより適しています。 一般的なネットワーク・ベースのストレージ設定は、ネットワーク接続ストレージ（NAS）とストレージ・エリア・ネットワーク（SAN）の2つです。
NASは、多くの場合、冗長ストレージ・コンテナまたは独立ディスクの冗長アレイ（RAID）から成る単一のデバイスです。 SANストレージは、SSDとフラッシュ・ストレージ、ハイブリッド・ストレージ、ハイブリッドクラウド・ストレージ、バックアップ・ソフトウェアとアプライアンス、クラウド・ストレージなど、各種のデバイスを組み合わせたネットワークとすることができます。 NASとSANの違いは次のとおりです：
NAS
- 単一のストレージ・デバイスまたはRAI
- ファイル・ストレージ・システム
- TCP/IPイーサネット・ネットワーク
- ユーザーを限定
- 速度を制限
- 拡張オプションを制限
- 低コストでセットアップが簡単
SAN
- 複数デバイスのネットワーク
- ブロック・ストレージ・システム
- ファイバー・チャネル・ネットワーク
- 複数のユーザー向けに最適化
- より高速なパフォーマンス
- 高度に拡張可能
- 高コストでセットアップが複雑
フラッシュ・ストレージは、データの書き込みと保存にフラッシュ・メモリー・チップを使用するソリッド・ステート・テクノロジーです。 ソリッド・ステート・ディスク（SSD）フラッシュ・ドライブは、フラッシュ・メモリーを使用してデータを保存します。 HDDと比較して、ソリッド・ステート・システムには可動部品がないため、待ち時間が短く、必要なSSDが少なくて済みます。 最新のSSDのほとんどはフラッシュ・ベースであるため、フラッシュ・ストレージはソリッド・ステート・システムと同義です。
SSDとフラッシュはHDDよりも高いスループットを発揮しますが、オール・フラッシュ・アレイは比較的高価になる可能性があります。 多くの組織は、フラッシュの速度とハード・ドライブのストレージ容量を組み合わせたハイブリッド・アプローチを採用しています。 バランスの取れたストレージ・インフラストラクチャーにより、企業はさまざまなストレージのニーズに適切なテクノロジーを適用できます。 完全にフラッシュにすることなく、従来型のHDDから移行する経済的な方法を提供します。
クラウド・ストレージは、オンプレミスのハード・ドライブやストレージ・ネットワークにファイルを保存する代わりに、費用対効果が高く拡張性のある代替手段を提供します。 クラウド・サービス・プロバイダーを使用すれば、パブリック・インターネットまたは専用のプライベート・ネットワーク接続を介してアクセスするオフサイトの場所にデータとファイルを保存できます。 プロバイダーは、サーバーと関連インフラストラクチャーをホスト、保護、管理、保守し、必要なときにいつでもデータにアクセスできるようにします。
ハイブリッドクラウド・ストレージは、プライベートクラウドとパブリッククラウドの要素を組み合わせてものです。 ハイブリッドクラウド・ストレージを使用すると、組織はデータを保存するクラウドを選択できます。 例えば、厳格なアーカイブ要件とレプリケーション要件の対象となる高度に規制されたデータは、通常、プライベートクラウド環境の方が適しています。 一方、機密性の低いデータはパブリッククラウドに保存できます。 一部の組織では、ハイブリッドクラウドを使用して、内部ストレージ・ネットワークをパブリッククラウド・ストレージで補完しています。
バックアップ・ストレージとアプライアンスは、災害、障害、または不正行為による損失からデータを保護します。 別の2次デバイスにデータとアプリケーションのコピーを周期的に作成し、それらのコピーを災害復旧に使用します。 バックアップ・アプライアンスは、HDDやSSDから磁気テープ・ドライブ、サーバーまで多岐にわたりますが、バックアップ・ストレージはサービスとしても提供することもでき、これはbackup-as-a-service（BaaS）とも呼ばれます。 大半のas-a-serviceソリューションと同様、BaaSはデータ保護のための低コストのオプションが用意されており、拡張性を備えたリモート・ロケーションにデータを保存します。
データは、ファイル・ストレージ、ブロック・ストレージ、オブジェクト・ストレージの 3つの主要な形式で記録および保存できます。
ファイル・ストレージは、ファイル・レベルまたはファイル・ベースのストレージとも呼ばれ、データの編成と保存に使用される階層型ストレージの手法です。 データはファイルに保存され、ファイルはフォルダーにまとめられ、フォルダーはディレクトリーとサブ・ディレクトリーの階層の下に編成されます。
ブロック・ストレージは、ブロック・レベル・ストレージと呼ばれることもあり、データをブロックに保管するために使用されるテクノロジーです。 ブロックは個別のピースとして保管され、それぞれに固有IDが付けられます。 開発者は、高速で効率的で信頼性の高いデータ転送を必要とするコンピューティング環境でブロック・ストレージを採用しています。
オブジェクト・ストレージは、オブジェクト・ベース・ストレージと呼ばれ、大量の非構造化データを処理するデータ・ストレージ・アーキテクチャーです。 このデータは、行と列を待つ従来のリレーショナル・データベースに準拠していないか、あるいは、同データベースに簡単に組み込むことはできません。 例としては、Eメール、動画、写真、Webページ、オーディオ・ファイル、センサー・データ、およびその他の種類のメディアとWebコンテンツ（テキストまたは非テキスト）があります。
コンピューター・メモリーとローカル・ストレージは、エンタープライズ・アプリケーションに十分なストレージ、ストレージ保護、複数のユーザーのアクセス、速度、パフォーマンスを提供できない可能性があります。 そのため、ほとんどの組織では、NASストレージ・システムに加えて、何らかの形式のSANを採用しています。
SAN
サーバーの背後にあるネットワークと呼ばれることもあるSANは、サーバーとストレージ・デバイスを接続する特殊な高速ネットワークです。 これは、物理接続を提供する通信インフラストラクチャーで構成されており、スイッチやダイレクターなどの相互接続された要素を使用して、any-to-any（任意から任意へ）対応のデバイスがネットワーク間でブリッジできるようにします。 SANは、ストレージ・バスの概念の拡張と見なすこともできます。 この概念により、ストレージ・デバイスとサーバーは、ローカル・エリア・ネットワーク（LAN）やワイド・エリア・ネットワーク（WAN）などの同様の要素を使用して相互接続できます。 SANには、接続、ストレージ要素、およびコンピューター・システムを編成する管理レイヤーも含まれています。 このレイヤーは、安全で強靭なデータ転送を保証します。
従来、サーバーに接続できるストレージ・デバイスの数は限られていました。 その代わりに、SANはネットワーキングの柔軟性を導入し、1つのサーバー、または複数のデータセンターにまたがる多数の異種サーバーが、共通のストレージ・ユティリティーを共有できるようにします。 SANはまた、従来型のサーバーとストレージ間の専用接続と、サーバーがストレージ・デバイスを効果的に所有および管理するという概念を排除します。 ネットワークには、ディスク、磁気テープ、光ディスク・ストレージなど、多くのストレージ・デバイスが含まれる場合があります。 また、ストレージ・ユーティリティーは、使用するサーバーから遠く離れた場所にある可能性があります。
SANコンポーネント
ストレージ・インフラストラクチャーは、情報が依存する基盤です。 そのため、ストレージ・インフラストラクチャーは、企業のビジネス目標とビジネス・モデルをサポートする必要があります。 SANインフラストラクチャーは、強化された可用性、データのアクセシビリティー、システム管理性を提供します。 この環境では、より多くの、より高速なストレージ・デバイスを展開するだけでは不十分です。 優れたSANは、優れた設計から始まります。
SANのコア・コンポーネントは、ファイバー・チャネル、サーバー、ストレージ・アプライアンス、およびネットワーキング・ハードウェアとソフトウェアです。
SANの実装で考慮すべき最初の要素は、ストレージとサーバーのコンポーネントの接続性です。これらのコンポーネントは通常、ファイバー・チャネルを使用します。 LANなどのSANは、ストレージ・インターフェースを相互接続して、長距離にわたって、多くのネットワークを構成します。
全てのSANソリューションの根底にある動機は、サーバー・インフラストラクチャーであり、このインフラストラクチャーにはさまざまなサーバー・プラットフォームが混在しています。 サーバー統合やインターネット・コマースなどのイニシアチブにより、SANの必要性が高まり、ネットワーク・ストレージの重要性が増します。
ストレージ・システムは、ディスク・システムと磁気テープ・システムいずれか、または両方を組み合わせて構成されます。 ディスク・システムには、HDD、SSD、フラッシュ・ドライブがあります。 磁気テープ・システムには、磁気テープ・ドライブ、磁気テープ・オートローダー、磁気テープ・ライブラリーがあります。
SANの接続性は、ストレージ・デバイスとサーバーを相互接続するハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントで構成されます。 ハードウェアには、ハブ、スイッチ、ダイレクター、ルーターがあります。
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