Массовое хранение

Основные виды устройств и системы массового хранения: ленточные библиотеки, системы RAID и различные компьютерные накопители, такие как жёсткие диски (HDD), магнитные ленточные накопители, магнитооптические дисководы, оптические дисководы, карты памяти и твердотельные накопители (SSD). Сюда также входят экспериментальные формы, такие как голографическая память. К массовому хранению относятся устройства со съёмными и несъёмными носителями^[1][2], но не относятся запоминающие устройства с произвольным доступом (RAM).

Существует два широких класса массового хранения:

• локальные данные на таких устройствах, как смартфоны или компьютеры, — в локальных хранилищах твердотельные накопители (SSD) постепенно заменяют жёсткие диски (HDD); в мобильном сегменте (смартфоны, ноутбуки) большинство систем основано на NAND Flash.
• корпоративные серверы и центры обработки данных для облачного хранения — для хранения используются комбинации SSD и HDD^[3]. Тремя основными вариантами корпоративных систем хранения данных являются хранилища с прямым подключением (DAS), сетевые хранилища (NAS) и сети хранения данных (SANs)^[4].

Термин «большой» объём данных во многом зависит от временны́х рамок и рыночного сегмента, поскольку ёмкость устройств хранения данных выросла на несколько порядков со времени появления компьютерных технологий в конце 1940-х годов и продолжает увеличиваться; однако, в любое время устройства массового хранения, как правило, были значительно больше по размеру и одновременно значительно медленнее по сравнению с распространёнными реализациями современной на тот момент технологии первичного хранения данных (основной компьютерной памяти).

В докладах на Осенней объединённой компьютерной конференции 1966 года^[5] (FJCC — серия компьютерных конференций в США, проводившихся под разными названиями в период с 1951 по 1987 год) термин «массовое хранилище» использовался для обозначения устройств, значительно превышающих по объёму современные жёсткие диски. Аналогично, в анализе 1972 года были выделены системы массового хранения данных от Ampex (Terabit Memory) с на основе видеолент (англ. video tape)^[6], Precision Industries (Unicon 690—212) с использованием лазеров и International Video (IVC-1000) на видеолентах; при этом в литературе наиболее распространённым определением ёмкости массового хранилища считается триллион бит^[6].

В 1974 году состоялась первая конференция IEEE по массовому хранению данных, на которой массовое хранилище определялось как ёмкость порядка 10¹² бит (1 гигабайт).

В середине 1970-х годов корпорация IBM использовала этот термин в названии системы хранения данных IBM 3850 Mass Storage System, которая обеспечивала резервное копирование виртуальных дисков с помощью кассет с магнитной лентой с наклонно-строчной видеозаписью — более медленными, чем дисководы, но с бо́льшей ёмкостью, чем это было возможно при использовании дисков^[7].

Термин «массовое хранилище» применялся на рынке персональных компьютеров к устройствам, таким как дисководы для гибких дисков, существенно ме́ньшим по объёму, чем устройства, не считавшиеся массовыми хранилищами на рынке мейнфреймов.

Основные параметры устройств массового хранения:

• постоянная скорость передачи данных;
• время поиска;
• стоимость;
• ёмкость.

Жёсткие диски по состоянию на 2025 год лидируют по общему объёму поставок (в эксабайтах) среди всех типов накопителей и, согласно прогнозам, останутся востребованными в этом десятилетии^[8].

Твердотельные накопители (то есть флэш-носители) стали основным стандартом для персональных компьютеров. Флеш-память (в частности, NAND-флеш) прочно закрепилась в корпоративном сегменте, где требуется высокая производительность, и продолжает наращивать своё присутствие. Кроме того, флеш-технологии уже много лет доминируют на рынке съёмных носителей (например, USB-флешек) и в мобильных телефонах^[9][10].

Магнитные ленты преимущественно используются для архивного хранения^[11].

Оптические диски (CD, DVD) до сих пор используются для распространения коммерческого контента — музыки, фильмов и ПО — благодаря их дешевизне и простоте массового производства. Кроме того, оптические приводы остаются распространённым компонентом в ПК и бытовой электронике^[12].

Конструкция компьютерных архитектур и операционных систем часто определяется технологиями массового хранения данных и шинами передачи данных, актуальными на данный момент^[13].

Устройства массового хранения в настольных и большинстве серверных компьютеров, обычно используют файловую систему для хранения данных. Оптимальный выбор файловой системы может существенно повлиять на производительность: например, универсальные файловые системы (типа NTFS, HFS) плохо подходят для оптических дисков с высокой задержкой времени поиска (таких как компакт-диски).

Некоторые реляционные базы данных (например Oracle и MySQL) способны работать напрямую с блочными устройствами, минуя файловую систему или менеджера хранения.

На съёмных носителях вместо файловых систем иногда используются архивные форматы (например, архивы tar на магнитной ленте, которые упаковывают данные файла от начала до конца), поскольку они более портативны и их проще использовать для потоковой передачи.

Во встроенных компьютерах содержимое ПЗУ или флэш-памяти обычно отображается в памяти таким образом, чтобы его содержимое можно было просматривать как структуры данных в оперативной памяти или выполнять непосредственно программами.