什么是分层存储？
分层存储是一种数据管理架构，可根据性能、成本和访问频率在多种存储类型中组织和分配数据。这种方法通过将频繁访问的数据分配到高速、高性能存储（如 NVMe 或 SSD），同时将不太重要或不频繁访问的数据转移到具有成本效益的大容量存储（如 HDD 或磁带存档），从而优化资源利用率。
存储层通常分为
- 热存储（高性能层）：该层专为频繁访问和关键任务数据而设计，使用高速固态硬盘或 NVMe 驱动器，可实现最低延迟和最大吞吐量。它是实时应用、数据库和高性能计算工作负载的理想选择。
- 暖存储（中层存储）：兼顾性能与成本，利用 SATA 固态硬盘或高性能硬盘来处理半频繁访问的数据。它通常用于近线存储、备份解决方案和二级数据库。
- 冷存储（归档层）：该存储层依赖于传统的硬盘、磁带存储或基于云的归档解决方案，用于长期存储不常访问的数据。它适用于合规数据、历史记录和备份。
现代分层存储系统通常采用人工智能（AI）或机器学习（ML）驱动的自动数据迁移策略，根据使用模式在层级之间动态移动数据。这样既能确保最佳性能，又能最大限度地降低存储成本。
分层存储如何工作？
分层存储的功能是系统地分析数据，并根据性能要求、访问频率和成本考虑将数据分布到不同的存储介质上。这一过程始于数据分类，即存储系统评估文件或数据集的访问频率，并对其进行相应分类。频繁使用或高优先级的数据被识别为 "热 "数据，而访问频率较低的信息则被视为 "热 "或 "冷 "数据。这种分类可实现高效的数据放置，确保关键任务工作负载驻留在高速存储上，而存档数据则存储在具有成本效益的大容量解决方案中。
数据分类后，要么由 IT 管理员手动放置，要么使用人工智能驱动的分析进行自动管理。许多现代存储解决方案都采用了机器学习算法来跟踪访问模式，并实时动态调整数据放置位置。分层存储的管理策略决定了数据何时以及如何在层级之间转换。例如，企业可以配置其存储系统，将 30 天内未被访问的文件从 SSD 迁移到 HDD，一年后将其转移到磁带存储或基于云的归档服务。这些策略只将最相关的数据保存在昂贵的高性能介质上，有助于平衡性能和成本。
为确保效率，分层存储解决方案采用了缓存、复制和重复数据删除等优化技术。频繁访问的数据可暂时缓存在速度更快的存储层中，以提高响应速度，而不太重要的数据的冗余副本则被合并，以减少存储开销。此外，分层存储通常与混合和基于云的环境集成，使企业能够无缝扩展其存储架构。许多企业利用云平台卸载冷数据，降低内部基础设施成本，同时保持长期可访问性。
分层存储与其他存储解决方案
分层存储不同于其他存储架构，它根据访问频率和成本效益在多种存储类型之间动态分配数据。相比之下，全闪存存储完全依赖于高性能固态硬盘，非常适合需要快速访问数据的实时应用，但存储大型数据集的成本较高。虽然全闪存解决方案能最大限度地提高速度，但它们缺乏分层存储通过将不常访问的数据卸载到成本较低的介质而提供的成本优化功能。
混合存储在单个系统中结合了闪存和硬盘，但通常缺乏分层存储的自动策略驱动数据移动功能。它能提供一些性能优化，但不能动态适应不断变化的数据访问模式。同样，软件定义存储（SDS）将存储管理虚拟化，允许对多台设备进行集中控制，但除非与分层存储策略相结合，否则无法在层级之间对数据进行分类或迁移。
云存储解决方案还包含分层功能，例如亚马逊 S3 可根据使用情况自动迁移到存档存储。虽然基于云的分层可降低内部部署成本，但它可能会带来延迟和数据传输费用，因此企业必须评估自己的具体需求。
与静态混合存储或全闪存阵列不同，分层存储可持续适应不断变化的数据需求，在确保性能的同时控制成本。当与 SDS 或基于云的存储集成时，它可为长期数据管理提供可扩展、经济高效的解决方案。
分层存储使用案例
分层存储广泛应用于企业 IT 环境，在这种环境中，平衡性能和成本至关重要。在大型数据中心，企业使用分层存储来优化数据库，确保频繁查询的数据驻留在高速固态硬盘上，而较旧的记录则存储在成本较低的硬盘或云档案中。同样，内容交付网络（CDN）也利用分层存储将常用媒体文件缓存在快速访问存储上，而将请求较少的内容保存在低层存储上，从而减少延迟并改善用户体验。
另一个关键用例是备份和归档管理，企业通过实施分层存储来简化数据保留策略。关键的系统备份和最近的快照保留在性能优化的存储上，以便快速恢复，而较旧的备份则迁移到磁带或云归档等冷存储上，以降低基础设施成本。医疗保健和金融等有严格合规性要求的行业也能从分层存储中获益，既能确保长期数据保留，又能最大限度地减少存储支出。
常见问题
- 分层存储有哪些商业利益？
分层存储可确保高性能存储用于频繁访问的数据，而低成本存储用于处理不常用的工作负载，从而帮助企业降低成本。这种优化降低了基础架构成本，延长了硬件寿命，并在不影响性能的情况下提高了运营效率。 - 部署分层存储系统有哪些挑战？
部署分层存储可能很复杂，需要仔细规划数据分类策略并与现有基础架构集成。企业还可能面临以下挑战：数据移动自动化、确保不同存储类型之间的兼容性，以及从成本较低的层级检索数据时管理访问延迟。 - 分层存储如何提高灾难恢复能力？
通过根据优先级对数据进行分类，分层存储使企业能够在高性能存储上随时提供关键任务数据，同时将备份和存档存储在成本较低的弹性存储层中。这样既能确保加快重要数据的恢复时间，又能使长期存储成本保持在可控范围内。