Самый надежный способ хранения данных

«Вечная флешка»: как создать надежный носитель, который сохранит данные на тысячи лет

Срок службы компакт-дисков, SSD- и HDD-дисков не превышает 10-20 лет. При этом мировой объем данных растет на 40% каждый год, что стимулирует спрос на накопители, однако долговечность носителей оставляет желать лучшего. Большая часть HDD перестают работать в течение нескольких лет: как правило, это связано с поломкой движущихся частей. Компакт-диски хранятся десятилетиями, но повышение температуры, влажности или механические повреждения делают доступ к информации затруднительным: поверхность диска отслаивается и легко царапается. SSD, рекламируемые сегодня как «неубиваемый» носитель, живут всего несколько лет, и обладают фиксированным количеством циклов перезаписи: циркулирующий внутри электрический заряд рано или поздно угасает даже в отсутствие активного доступа к содержимому. При этом ценность утраченной информации может быть очень высокой: например, это могут быть большие объемы технической документации или исторические архивы, восстановить которые будет невозможно.

www.ohmygeek.net

Хранить долго и недорого

Долгое хранение данных – проблема, в которой законы термодинамики работают против интересов человека. Носители выходят из строя, требуют расходов на поддержание оптимальных условий окружающей среды и теряют накопительные свойства. Регулярная замена SSD стоит серверам 0.5 доллара за 1 Гб, замена HDD обходится в 0.1 доллара за 1 Гб. По данным компании Cisco, к 2020 году совокупный объем хранимой в дата-центрах информации достигнет 6.6 зеттабайт, что означает 495 миллиардов долларов в год расходов индустрии на замену носителей. Предполагается, что разработка «вечных» носителей сэкономит дата-индустрии триллионы долларов в год.

К настоящему времени физики предложили несколько возможных решений этой проблемы: например, команда американских ученых записала информацию в пустоты алмаза, замещенные атомами азота, а российские ученые из проекта «Кварц» Фонда перспективных исследований (ФПИ) предложили хранить данные на кварцевых дисках. Срок жизни данных в обоих случаях превышает время жизни компакт-диска на порядки. Однако можно ли считать проблему решенной?

В 2016 году ученые из Университета Нью-Йорка записали информацию в алмазы при помощи флуоресценции. Исследователи изменили спектр излучения NV-центров алмаза (дефектов кристаллической решетки алмаза, возникающих при удалении атома углерода и добавлении на его место атома азота) лазерным лучом. Лазер локально меняет заряд NV-центров с отрицательного до нулевого, что влечет за собой изменение цвета участков поверхности алмаза при сканировании лазером невысокой мощности. Ученые нашли несколько различимых лазерным сканированием уровней флуоресценции, что повышает плотность записи, а отсутствие структурных изменений снимает ограничения на перезапись. Минусы этой технологии – высокая стоимость алмазов и псевдовечность носителя. Считывание размывает картину светлых и темных участков, из-за чего данные приходится перезаписывать снова и снова.

Вечные данные на кварцевых носителях

Фонд перспективных исследований (ФПИ) финансирует разработку кварцевых носителей с практически неограниченным сроком службы и объемом до 1 Тб: этого хватит, например, для записи большой части архивов Госфильмофонда России.

Ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева, работающие по проекту ФПИ, предложили наносить информацию лазером не на поверхность, а в объем кварцевого диска нанорешетками – так в одной точке записывается не один, а до пяти бит данных. Кварцевые диски, созданные на сегодняшний день в рамках проекта, вмещают 25 Гб информации и выживают при температуре около 1000℃ с последующим термоударом – сохраняют данные после пожара со сработавшей системой тушения без использования облачных хранилищ. Достаточно стереть копоть с дисков — и они снова готовы к работе. Для сравнения, диски аналогичной вместимости компании Millenniata с заявленным сроком жизни в 1000 лет, изготовленные из поликарбоната, разрушаются при температуре 130℃. В отличие от американской технологии, кварцевые диски — это вечный носитель в более строгом смысле слова: срок жизни носителя из кварца может измеряться тысячелетиями.

Почему же кварцевые диски и «вечные флешки» до сих пор не на рынке? Широкому использованию кварцевых дисков в качестве долговечных носителей информации мешают три проблемы, над решением которых работают ученые и разработчики в ходе проектов Фонда перспективных исследований: высокая стоимость записи, необходимость разработки с нуля технологии считывания, громоздкость и нестабильность оборудования. Эти барьеры стоят между успешной экспериментальной записью данных в алмаз или кварц и возможностью «прогонять» экзотический носитель через 100 циклов чтения в день в архивном центре какой-нибудь городской библиотеки: перед выходом технологии в производство ученые должны создать стабильные устройства записи и чтения приемлемых размеров, снизить стоимость записи и доработать технологию чтения.

Петр Хенкин, руководитель проекта направления информационных исследований Фонда перспективных исследований, комментирует:

«Промышленная технология сильно отличается от экспериментальной, показавшей успешные результаты на лабораторном столе. Она должна обладать приемлемой стабильностью во времени и быть воспроизводимой: пользователь не должен подкручивать устройство и прикладывать усилия, чтобы оно работало. Сегодня запись информации на кварцевый диск уже происходит без участия человека, и мы можем записать полный диск за день, но когда запись идет в потоке и время ограничено часами, возникают прогнозируемые сложности – оборудование перегревается, работает с отклонениями. Новизна технологии также создает проблемы и при чтении данных: устройство для чтения информации с кварцевого диска создается полностью с нуля, и это откладывает выход разработки из лаборатории».

Процесс изготовления кварцевого диска. Фото: Фонд перспективных исследований.

В качестве иллюстрации приведем относительно недавний пример. В феврале 2016 года сотрудники Саутгемптонского университета записали Библию на кварцевый диск и подарили его генеральному секретарю ООН. Однако считать эти данные можно только в лаборатории, в которой этот диск создали, под микроскопом. Англичане считывают эти данные при помощи поляризационного микроскопа – делают снимок, отправляют на компьютер, считывают данные, затем делают следующий снимок. Скорость этого процесса – несколько байт в секунду.

Кроме описанных сложностей, физика кварцевого диска накладывает ограничения на стоимость записи. Кварц устойчив к высоким температурам, поэтому для записи нужны высокие энергии. Сегодня данные записывают при помощи фемтосекундного лазера, который стоит миллионы рублей, поэтому даже тогда, когда технология станет стабильной и удобной, на первых порах позволить себе запись на кварцевые диски смогут только крупные дата-центры и правительственные структуры.

Будущее технологии ФПИ вполне можно представить себе в формате B2B-центров записи и чтения, куда люди смогут приезжать со своими носителями и переписывать данные с HDD / SSD на оптические кварцевые диски, или B2G-архивов библиотек и медицинских учреждений. Возможно, когда-нибудь эти технологии будут применяться так же, как сегодня — «флешки» и «внешние жесткие диски»: можно вспомнить о том, что первые CD-приводы стоили очень дорого, однако со временем стоимость снизилась, размеры уменьшились, и за двадцать с небольшим лет мы получили современные компактные устройства.

Источник

Выбираем способ хранения данных и важной информации: руководство Overclockers.ru (страница 2)

Магнитные ленты

А ведь многие пользователи уже не знают, что это такое – стример (по-английски – «tape drive», а не «streamer», кстати). Опять-таки, в девяностых годах прошлого века такой способ хранения считался практически вечным – кассеты с магнитными лентами не подходили для ежедневного чтения информации, но для долговременного более чем.

Как и сегодня; лентам дают минимум двадцать пять лет жизни, а то и больше. И не теоретической: вспомните, сколько уже десятков лет исполнилось данному способу хранения информации.

реклама

Большой минус стримеров и расходников к ним – цена. И да, их все еще выпускают. Стоимость стримера на Амазоне составляет от 100 евро, еще пару десятков нужно выложить за многотерабайтные кассеты (объемом от 320 Гбайт до 50 Тбайт) – в общем, такой способ бэкапирования данных и создания файлопомоек подойдет лишь организациям или людям, которым не очень жалко денег.

Да и организациям-то не самым маленьким, потому что фирмы поменьше подумают и выложат деньги за что-нибудь подоступнее, поскольку в их случае объем информации уместится на одну кассету.

В принципе, стримеры являются практически идеальным долговременным хранилищем, если не брать в расчет стоимость мегабайта. Потому как она запредельная. И, кстати, желательно помнить о том, что кассеты можно размагнитить. Но лучше не нужно.

Жесткие диски (HDD)

Жесткие диски сегодня являются самым дешевым устройством для хранения данных при учете фактора «цена за мегабайт». Легко можно купить трехтерабайтный «винчестер» менее чем за 100 евро, и он будет служить верой и правдой, пока у него не «полетят головки» (худший вариант) или же он просто однажды не посыплется «бэдами». В таких случаях пользователи обычно нецензурно выражаются – да так, что грузчики в порту позавидуют. Потому что накопленные за долгие годы данные могут умереть в момент.

Технологии в производстве HDD кардинально не развиваются уже лет пятнадцать, за исключением повышения оборотов шпинделей; а различные многобуквенные сочетания надежности по большому счету не добавляют, разве что информированности. Кроме того, восстановление данных с жесткого диска в случае безвременной кончины последнего – весьма дорогостоящая процедура, а если модель еще и десятилетней давности или более, сумма возрастает совершенно непропорционально.

Да, трава раньше была зеленее, а «винчестеры» – надежнее. Потому что, к примеру, восстановление «голов» может вам обойтись далеко не в один десяток тысяч рублей, и критическая информация станет поистине золотой.

реклама

Выходом из этого может служить вышеупомянутый способ зеркалирования. Это значит, вы покупаете два HDD одинакового объема, но разных производителей, и проводите ежедневное автоматическое копирование данных с одного на другой. Такой способ можно назвать максимально бюджетным и при этом достаточно надежным (да и найти бесплатное приложение для зеркалирования не проблема). Можно, конечно, и в RAID их запихать – только вот развалится массив, и плакали ваши данные. Поэтому рекомендую проверенный годами способ.

Твердотельные накопители (SSD)

Твердотельные накопители – это новый и очень удобный способ хранения информации на рабочем компьютере, поскольку при большей раз в десять скорости (если говорить о нормальных SDD) относительно HDD они уже не стоят заоблачных многих сотен долларов. Но у них по-прежнему остается проблема ограниченного числа часов работы и циклов записи/чтения, и это всего лишь несколько лет.

Поэтому SSD можно рассматривать как прекрасное средство для работы, но в качестве средства для хранения данных о них нужно вспоминать в последнюю очередь. Как минимум потому, что цена за мегабайт у них значительно выше, чем в случае HDD.

С другой стороны, умирают такие накопители гораздо медленнее и с уведомлениями (в зависимости от модели) об этом. Можно успеть и купить новый, и переписать на него все данные, и даже устроить грандиозную вечеринку, и не раз – прежде чем твердотельный отдаст концы. Кроме того, восстановить информацию с SSD бывает проще, чем с HDD, из-за более простой структуры и отсутствия движущихся частей.

Наконец, никто не заставляет вас пользоваться таким способом хранения данных постоянно: то есть записали – отключили и забыли. По идее, если SSD не дергать, он проживет долгие декады. Хотя никто пока еще не знает, как и в случае с CD.

Резюмирую: хранить данные на них можно, если вас не смущает высокая цена за мегабайт, сильно превосходящая таковую для HDD. В крайнем случае, успеете спасти.

Кстати, в качестве экзотического варианта можно рассмотреть хранение данных на флэшках. У которых ровно те же проблемы, разве что скорость ниже, чем у SSD как таковых. Впрочем, возиться с такими крошечными объемами никто не захочет, так ведь?

Муки выбора

Если у вас после прочтения так и не появилось ясности, попробую ее внести. В случае если необходим наиболее выгодный вариант цены за мегабайт – выбирайте жесткие диски и/или DVD. Последние выглядят предпочтительнее в плане надежности, поскольку HDD достаточно капризны и могут умереть, даже лежа на диване круглые сутки; в отличие от них, диски DVD обладают более устойчивой психикой.

реклама

К тому же, пишущий привод сегодня стоит менее тысячи рублей, а набор из десяти «болванок» 4.37 Гбайт так и вообще пару сотен. Ну а не самый дешевый жесткий диск объемом три терабайта будет стоить от шести тысяч, причем о надежности можно думать очень долго.

Если же финансовый вопрос не стоит остро – присмотритесь к SSD-драйвам. Да, они дороги, но, если не использовать SSD с сенситивными данными в постоянном режиме, то он может прожить долго и счастливо. Если же у вас денег куры не клюют – выбирайте стримеры. С другой стороны, можно купить какой-нибудь отремонтированный или бывший в употреблении экземпляр – например, один такой производства HP в комплекте с пятью трехтерабайтными кассетами формата LTO5 продается в момент написания этой статьи на eBay всего за 150 евро. Нетрудно подсчитать, что это будет даже выгоднее HDD.

В случае «а мне забить на все» можно воспользоваться облачным хранилищем. Но желательно каким-нибудь надежным – тем же Google или его вечным конкурентом Microsoft. А если хочется почувствовать себя совсем крутым – купить за неразумные деньги терабайта два на Dropbox. А еще лучше не ограничиться двумя, и сделать одну половинку зеркалом второй.

Заключение

Одним словом, выхода нет только из гроба. А найти идеальные для себя способы хранения и бэкапирования информации можно достаточно легко, если воспользоваться рекомендациями выше. Главное – делать это в принципе. Ибо надежность превыше всего.

Источник

«Облако», HDD или SSD: где лучше сохранится информация спустя 20−50 лет и как умирают данные

Какого-то единственного правильного решения такой задачи нет, поскольку исходя из личного опыта многие пользователи предлагают разные достижения поставленной цели. После прочтения постов на разных форумах становится понятно одно — хранить важную информацию на неиспользуемых на постоянной основе накопителях нельзя. Дело не только в размагничивании самих дисков или деградации ячеек памяти, но и увеличении энтропии, ведущей к искажению данных, то есть появлению битых файлов.

Кстати, насчет энтропии: это одна из причин, почему космическое оборудование намного слабее того, которым мы пользуемся на Земле. Все дело в плотности микросхем, так как современное «железо» стремится к уменьшению техпроцесса, а чем плотнее компоненты, тем они более уязвимы к космическому излучению и солнечной радиации. Долгосрочное хранение информации на жестких дисках и SSD имеет аналогичные проблемы, поскольку электромагнитные излучения, перепады температур и влажности еще никто не отменял. Так как же правильно хранить важные файлы, как снизить риск их потери и как, собственно, умирают данные — с этим мы и намерены сегодня разобраться.

Деградация ячеек и размагничивание данных на диске

Сначала разберемся с размагничиванием пластин в жестких дисках, ведь там считывание информации зависит от трех главных параметров: точности позиционирования механизма считывающей головки, чувствительности головок и мощности магнитного поля болванок. В нормальных условиях, когда соблюдаются рекомендуемые производителем показатели влажности, температуры в помещении, а также отсутствуют механические удары и вибрация, сильные электромагнитные поля, деградация магнитного поля пластин составляет около 1% в год.

При этом сказать, что через условные 50 лет половина диска станет нечитаемой, будет неправильно. Обычно в таких случаях наличие битых файлов или вовсе их исчезновение будет связано не столько с ухудшением магнитной записи, сколько с деградацией материалов, отвечающих за точность позиционирования и чувствительность считывающих головок. Поэтому переживать за сохранность информации не стоит, поскольку неработающий должным образом такой жесткий диск всегда можно отнести к специалистам, которые без проблем считают и восстановят 100% данных напрямую с пластин. Это касается и вышедших из строя жестких дисков, в которых сломалась электроника, но «блины» не были повреждены механически ни считывающей головкой, ни наличием трещин и сколов. Единственный минус: стоимость услуг по восстановлению файлов может обойтись в копеечку.

Стоит ли так рисковать и оставлять на полке жесткий диск на 5−10−20 лет? На самом деле, нет. Несмотря на то, что многие могут похвастаться, что их жесткие диски успешно были считаны спустя 10−15 лет простоя на пыльной полке, есть много и негативных отзывов, когда после длительного хранения «харды» попросту отказывались раскручивать пластины. Связано это с тем, что жесткие диски предназначены для постоянной работы, поскольку в процессе своей жизнедеятельности они постоянно обновляют магнитный слой пластин и тем самым могут работать без сбоев десятки лет. Поэтому лучшим решением является постоянная перезапись данных с одного носителя на другой раз в год, если это действительно очень важные файлы.

Если планируется перезапись информации с одного «харда» на другой, то для этих целей лучше использовать проверенные временем устройства 3−5 летней давности (можно и больше) без наличия битых секторов! Жесткие диски, особенно современные модели, подвержены «детской смертности» — они до 40 раз имеют больше шансов выйти из строя в первые год-два эксплуатации, чем старшие собратья, отработавшие минимум 3 года.

Деградация ячеек на SSD

Большая часть современных SSD-накопителей используют метод ловушки заряда в ячейки памяти — CTF (Charge Trap Flash). Сами же ячейки на сегодняшний день в зависимости от стоимости твердотельного накопителя могут быть 4-х видов: SLC (хранение 1 бита информации), MLC (2 бита), TLC (3 бита) и QLC с хранением в ячейке 4 бит данных. В зависимости от количества хранимых бит в одной ячейке варьируется и емкость SSD — чем больше, тем лучше. Но у этого свойства есть и обратная сторона медали: чем выше количество бит в одной ячейке, тем больше уровней напряжения требуется для записи информации, а потому материал диэлектрика в ячейках памяти изнашивается быстрее. Важно уточнить, что деградация происходит только при записи данных, а при их считывании нагрузки на диэлектрик практически нет.

Значит ли это, что SSD можно единожды записать и хранить его долгие годы вне компьютера, а после удачно считать с него важную информацию? Можно, но ограниченное время. Например, компания DELL в документации к производимым твердотельным накопителям указывает, что ее SSD способны хранить информацию без подключения к питанию минимум 10 лет. При этом бренд отмечает, что если flash-память уже значительно изношена, то без питания данные могут храниться на накопителях до 3 месяцев для MLC и до 6 месяцев для SLC-ячеек.

Вечного архива не существует

Подводя итог о долгосрочном хранении данных на жестких дисках и SSD — ни первые, ни вторые не проектируются производителями для многолетнего архивирования информации. Для этих целей у компаний есть специальные оптические диски «архивного уровня», как например, DWD + RW или Blu-Ray диски, срок службы которых может достигать до 30 лет и даже больше. Что касается безмятежного и безопасного хранения данных на срок до 100 лет, то таких решений на сегодняшний день еще не найдено.

Стоит ли хранить данные в «облаке»?

Если отбросить устоявшиеся мифы о том, что данные пользователей, хранящиеся в «облаке» с легкостью могут украсть хакеры, или исчезнуть в результате стихийного бедствия, то облачные хранилища действительно надежны по состоянию на 2021 год. Крупные корпорации, которым принадлежат огромные сервера в разных странах, куда серьезнее относятся к безопасности и сохранности данных, нежели простые пользователи. Поэтому если и делать выбор между локальным хранением информации на HDD/SSD или предоставить эту услугу «облаку», то в плане надежности второй вариант предпочтительнее. К слову, он и удобнее, так как доступ к файлам будет всегда и везде — достаточно иметь под рукой смартфон и выход в Интернет. С другой стороны, такое удобство и безопасность в финансовом плане обойдется дороже.

Значит ли это, что данные в «облаке» никогда не исчезнут? Несмотря на то, что дата-центры имеют подстраховку в виде резервных копий, иногда и они безвозвратно теряют данные. Случается это крайне редко и теряется лишь малая часть информации, но факт остается фактом. Например, в 2015 году очень не повезло дата-центру компании Google, расположенному в Бельгии. В него 4 раза подряд ударил разряд молнии, и несмотря на все попытки восстановить все данные, безвозвратно было потеряно около 0,000001% информации. За последние 6 лет подобных происшествий больше не случалось несмотря на неоднократные неприятные инциденты, связанные с серверами (например, в марте 2021 года полностью сгорел страсбургский OVH SBG2, но ни один важный файл потерян не был).

Удалить с «облака» не так уж просто

Когда пользователь что-то удаляет с облачного хранилища, это не значит, что стертые файлы исчезают бесследно. Наглядным примером служит история, случившаяся в 2017 году, когда облачный сервис Dropbox из-за бага восстановил для части пользователей удаленные несколько лет назад данные.

Как умирают файлы на дисках

Что на жестких дисках, что на SSD информация умирает плюс-минус одинаково: обычно видеоролики «рассыпаются» на крупные пиксели различных цветов, разъезжаются на полосы или картинка застывает/видеозапись обрывается. Что касается фотографий, то они начинают демонстрировать артефакты (снова пиксели, полосы, часть картинки может быть залита одним или несколькими цветами), а музыкальные файлы начинают «булькать», издавать резкие звуки, обрываться на воспроизведении в любой момент. Прочие документы могут и вовсе не открываться.

При этом стоит понимать, что файлы сами по себе не могут деградировать. Если они открываются, то с вероятностью 99,9% они содержат ровно тот же код, что и при записи. Почему тогда они становятся «битыми»? Здесь проблема кроется в основном в некорректности считывания и последующей записи. Для HDD, как мы уже говорили, это потеря чувствительности и сбой позиционирования считывающих головок при полной сохранности данных на самих болванках. Для SSD ситуация сложнее, ведь там могут «барахлить» и контроллер памяти, и сама NAND-память. К слову, именно поэтому с SSD восстановить информацию сложнее, а порой и невозможно, в отличие от жестких дисков.

Как лучше хранить данные: локально или онлайн?

Какой вывод можно сделать насчет долгосрочного архивирования важной информации? Лучшим вариантом станет хранение файлов на жестких дисках, проверенных временем (3−5 лет без BAD-секторов) с периодической перезаписью данных раз в год на резервный HDD. При этом еще лучше иметь бэкап в «облаке», чтобы на 100% быть уверенным, что важные данные никогда и никуда не потеряются в течение как минимум нескольких десятков лет. Увы, но обойтись одним единственным решением сейчас невозможно, поскольку соответствующих технологий еще не разработано.

Источник