Duomenų saugojimo įrenginys: apibrėžimas, tipai ir veikimo principas

Sužinokite, kas yra duomenų saugojimo įrenginys, jo tipai ir veikimo principai — nuo HDD ir SSD iki debesų sprendimų bei elektroninės saugyklos.

Duomenų saugojimo įrenginys - tai informacijos (duomenų) įrašymo (saugojimo) įrenginys. Įrašyti galima naudojant beveik bet kokią energiją. Žmonės jau tūkstančius metų duomenis saugo paveikslais ir raštu. Šiuolaikiniame duomenų saugojimo įrenginyje gali būti saugoma informacija, apdorojama informacija arba ir viena, ir kita. Dažniausiai šis terminas vartojamas kalbant apie kompiuterius. Duomenų saugojimo įrenginiai gali nuolat saugoti duomenis, pavyzdžiui, failus.

Elektroninė duomenų saugykla - tai saugykla, kurioje duomenims saugoti ir grąžinti reikia elektros energijos. Šiai kategorijai priklauso dauguma duomenų saugojimo įrenginių, kuriems nereikia regimosios optikos duomenims nuskaityti. Elektroniniai duomenys gali būti saugomi analoginio arba skaitmeninio signalo formatu.

Pagrindiniai duomenų saugojimo įrenginių tipai

• Mechaniniai diskai (HDD) – magnetinės plokštelės, ant kurių duomenys įrašomi ir nuskaitomi naudojant judančią galvutę. Privalumai: didelė talpa už santykinai mažą kainą. Trūkumai: lėtesnis pasiekimo laikas ir jautrumas mechaniniams pažeidimams.
• Nepastoviosios atminties kietieji diskai (SSD) – naudoja flash tipo atmintį (NAND). Greitesni skaitymo/rašymo greičiai, mažesnis vėlinimas ir didesnis atsparumas smūgiams nei HDD. Trūkumai: ribotas rašymo ciklų skaičius ir dažniau didesnė kaina už GB.
• Flash atminties įrenginiai – USB atmintinės, atminties kortelės ir panašūs kaupikliai, dažniausiai naudotojų įrenginiams ir perkėlimui.
• Optiniai diskai (CD, DVD, Blu-ray) – duomenys saugomi ant reflektuojančio sluoksnio ir skaitomi lazeriu. Naudinga archyvavimui ir duomenų perdavimui, bet lėtesnė ir mažesnės talpos nei kiti sprendimai.
• Magnetinės juostos – ypač prieinamos didelio masto archyvavimui (duomenų centrai). Privalumas – labai žema kaina už talpą ir ilgaamžiškumas tinkamai saugant; trūkumas – lėtas prieigos laikas.
• Darbinė atmintis (RAM) – laikina, greita volatile atmintis, kuri praranda duomenis išjungus maitinimą. Naudojama operatyviam programų ir duomenų apdorojimui.
• Debesų saugyklos – nuotolinis saugojimas paslaugų teikėjo duomenų centruose. Vartotojui atrodo kaip nuolatinė saugykla, tačiau fiziškai duomenys gali būti paskirstyti ir replikavimo mechanizmai užtikrina patikimumą.

Veikimo principai (sutrumpintas paaiškinimas)

• Mechaniniuose diskuose duomenys saugomi magnetinėse plokštelėse. Galvutė nuosekliai nuskaito arba įrašo magnetinį raštą, kol plokštelė sukasi.
• Flash atmintyje duomenys saugomi elektroniniu būdu NAND ląstelėse. Skaitymas yra greitas, o rašymas ir ypač trynimas gali būti lėtesni, todėl taikomi algoritmai kaip wear leveling ir TRIM pratęsti įrenginio tarnavimo laiką.
• Optiniuose diskų formatuose duomenys koduojami spirale ir skaitomi lazerio spinduliu. Tai leidžia fizinį atskyrimą nuo elektroninių trikdžių, tačiau reikalauja švarios optinės sąsajos.
• Magnetinėse juostose rašymas vyksta sekvenčiai; norint pasiekti tam tikrą duomenų bloką, reikia ritės pozicionavimo, todėl prieigos laikas didesnis.

Techniniai parametrai, į kuriuos verta atkreipti dėmesį

• Talpa – bendras saugomų duomenų kiekis (GB, TB ir kt.).
• Greičiai – duomenų perdavimo sparta (MB/s), IOPS (operacijų per sekundę) ir vėlinimas (latency). SSD paprastai pasižymi žemu vėlinimu ir aukštais IOPS.
• Patikimumas – MTBF, garantija, SMART diagnostika ir ECC (klaidų taisymas) mechanizmai, kurie apsaugo nuo duomenų praradimo.
• Sąsajos – SATA, SAS, NVMe (PCIe), USB, Thunderbolt. Sąsaja lemia maksimalų įrenginio našumą ir suderinamumą su kompiuteriu.
• Tarnavimo laikas – rašymo ciklų skaičius (flash), mechaninės dalys (HDD) ir rekomendacijos dėl archyvavimo.

Duomenų saugojimo modeliai ir organizacija

• Failų sistema – duomenys organizuojami katalogais ir failais (NTFS, ext4, APFS ir kt.).
• Blokų saugykla – diskas pateikiamas kaip eilė blokų, kuriuos valdo failų sistemos arba virtualizuotos saugyklos sprendimai.
• Objektų saugykla – duomenys saugomi kaip objektai su metaduomenimis (pvz., S3 tipo debesų sprendimai). Tinka dideliems, neperrašomiems duomenų kiekiams ir archyvavimui.

Duomenų patikimumas ir apsauga

• Atsarginės kopijos (backup) – būtina reguliariai kurti, geriau laikyti kopijas keliuose nepriklausomuose įrenginiuose ar lokacijose.
• Replikacija ir RAID – serveriuose naudojami RAID masyvai ar replikacija, kad apsaugotų nuo pavienių įrenginių gedimų. RAID nesuteikia apsaugos nuo klaidų vartotojo lygmeniu, todėl vis tiek reikalingos atsarginės kopijos.
• Šifravimas – duomenų apsauga nuo neautorizuoto prieigos, tiek diskų lygyje (diskų šifravimas), tiek debesų ar failų lygyje.
• Archyvavimas – ilgalaikis duomenų saugojimas (optinės laikmenos ar juostos) su kontroliniais sumų skaičiavimais (checksum) bei periodiniu patikrinimu.

Praktiniai patarimai

• Renkantis įrenginį, įvertinkite poreikį pagal greitį, talpą ir biudžetą. SSD – geresnis darbui ir sisteminiams diskams; HDD – ekonomiškesnis masinei talpai.
• Naudokite RAID arba debesų paslaugas kritiniams duomenims, bet vis tiek turėkite nepriklausomas atsargines kopijas.
• Stebėkite įrenginių būseną (SMART report, diagnostikos įrankiai) ir planuokite keitimą prieš techninį gedimą.
• Archyvuodami ilgalaikiams poreikiams, rinkitės patikimus ir laiko patikrintus formatus bei periodiškai tikrinkite duomenų integralumą.

Apibendrinant, duomenų saugojimo įrenginys yra kiekvienam kompiuterių naudotojui ir organizacijai svarbi komponentė — nuo asmeninių nuotraukų iki didelių verslo duomenų centrų. Teisingas įrenginio pasirinkimas, reguliari priežiūra ir atsarginių kopijų politika ženkliai sumažina duomenų praradimo riziką.

Įrašymo laikmena

Įrašymo laikmena - tai fizinė medžiaga, kurioje saugomi duomenys, išreikšti bet kuriuo iš esamų įrašymo formatų. Elektroninėse laikmenose duomenys ir įrašymo laikmena kartais vadinami "programine įranga", nepaisant to, kad šis žodis dažniau vartojamas kompiuterių programinei įrangai apibūdinti.

Senoviniai ir nesenstantys pavyzdžiai

• Optinis
• Bet koks akimis matomas objektas, naudojamas vietai žymėti, pvz., akmuo, vėliava ar kaukolė.
• Bet kokia medžiaga, naudojama formoms formuoti, pavyzdžiui, molis, medis, metalas, stiklas, vaškas.
• Quipu
• Bet koks ženklinimo paviršius, ant kurio nuo didelio karščio gali atsirasti randų (dažniausiai gyvuliams arba žmonėms).
• Bet kokios žymėjimo medžiagos, pavyzdžiui, dažai, rašalas ar kreida.
• Bet koks daiktas, ant kurio galima laikyti žymėjimo medžiagą, pvz., papirusas, popierius, oda.
• Cheminės medžiagos
• RNR
• DNR
• Feromonai

Šiuolaikiniai pavyzdžiai pagal sunaudotą energiją

• Cheminės medžiagos
• Mėgintuvėlis
• Termodinaminis
• Termometras
• Fotocheminis
• Fotografinė juosta
• Mechaninis
• Kaiščiai ir skylės
• Perforavimo kortelė
• Popieriaus juosta
• Muzikinis ritinys
• Muzikinės dėžutės cilindras arba diskas
• Grioveliai (taip pat žr. Garso duomenys)
• Fonografo cilindras
• Gramofono įrašas
• "DictaBelt" (griovelis ant plastikinio diržo)
• Talpos elektroninis diskas
• Magnetinė saugykla
• Vielos įrašymas (nerūdijančio plieno viela)
• Magnetinė juosta
• Būgno atmintis (magnetinis būgnas)
• Diskelis
• Optinė saugykla
• Fotopopierius
• Rentgeno spinduliai
• Holograma
• Numatomas skaidrumas
• Optinis diskas
• Magnetooptinis diskas
• Holografinis universalus diskas
• 3D optinė duomenų saugykla
• Elektra
• Puslaidininkis, naudojamas lakiosios operatyviosios atminties mikroschemose
• Nelakiosios atminties kortelėse naudojamas plaukiojančio užtvaro tranzistorius

Šiuolaikiniai pavyzdžiai pagal formą

Įprastas būdas klasifikuoti duomenų laikmenas - atsižvelgti į jų formą ir judėjimo (arba nejudėjimo) tipą išvardytų laikmenų skaitymo ir (arba) rašymo įtaiso (-ų) atžvilgiu:

• Popierinių kortelių laikymas
• Perforuota kortelė (mechaninė)
• Juostų saugykla (ilgos, plonos, lanksčios, tiesiškai judančios juostos)
• Popieriaus juosta (mechaninė)
• Magnetinė juosta (juosta su viena ar daugiau skaitymo ir (arba) rašymo ir (arba) trynimo galvučių)
• Disko saugykla (plokščias, apvalus, besisukantis objektas)
• Gramofono plokštelė (naudota kai kurioms 1980-ųjų namų kompiuterių programoms platinti) (mechaninė)
• Diskelis, ZIP diskas (išimamas) (magnetinis)
• Holografinis
• Optinis diskas, pvz., CD, DVD, "Blu-ray" diskas
• Minidiskas
• Kietasis diskas (magnetinis)
• Magnetinė burbulinė atmintis
• "Flash" atmintis / atminties kortelė (puslaidininkinė atmintis)
• xD vaizdo kortelė
• "MultiMediaCard"
• USB atmintinė (dar vadinama "nykščiu" arba "raktiniu disku").
• SmartMedia
• CompactFlash I ir II
• "Secure Digital
• "Sony" atminties kortelė "Memory Stick" (Stand/Duo/PRO/MagicGate versijos)
• Kietakūnis diskas

JAV Kongreso bibliotekoje eksponuojama Gutenbergo Biblija, kurioje demonstruojami spausdinti puslapiai kaip laikmena.


Graffiti ant viešosios sienos. Viešieji paviršiai naudojami kaip netradicinės duomenų laikmenos, dažnai be leidimo.


Fotojuosta - fotocheminė duomenų laikmena

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra duomenų saugojimo įrenginys?

K: Kiek laiko žmonės saugo duomenis?

K: Kokios energijos formos gali būti naudojamos duomenims įrašyti?

K: Kuo šiuolaikinis duomenų saugojimas skiriasi nuo senovinio saugojimo?

K: Kas yra elektroninė duomenų saugykla?

K: Kokio tipo duomenų saugojimo įrenginiai priskiriami elektroninių duomenų saugyklų kategorijai?

K: Kokiais dviem formatais galima saugoti elektroninius duomenis?

Paieška pagal raidę