技術(shù)前瞻：未來冷存儲技術(shù)解決方案

　　盡管Facebook在1月份召開的開放計算項目峰會(OpenComputeProjectSummit)上展示了一個利用1萬塊藍光光盤來儲存1百萬GB數(shù)據(jù)的藍光冷存儲系統(tǒng)樣品，也依然改變不了藍光光盤并非冷存儲未來發(fā)展方向的論斷。Facebook需要冷存儲解決方案來備份用戶的視頻和照片，那些數(shù)據(jù)的數(shù)量巨大，同時也是相當珍貴的，因為用戶們以后可能需要再次訪問它們。

　　Facebook的藍光系統(tǒng)產(chǎn)生了一些令人難忘的數(shù)據(jù)：Facebook在峰會上表示，它的光盤系統(tǒng)價格只有它目前正在使用的磁盤冷存儲解決方案的一半，但是能效卻是后者的5倍。

　　但是藍光會是存儲技術(shù)未來的發(fā)展方向嗎?EnterpriseStrategyGroup的高級分析師馬克彼得斯(MarkPeters)認為，幾乎已經(jīng)可以肯定它不會是存儲技術(shù)未來的發(fā)展方向。他說：“Facebook現(xiàn)在所做的事情其實是在給存儲廠商出難題。我認為他們想要傳達的思想其實是他們需要一種廉價而可靠的存儲方案?！?/p>

　　Facebook以其藍光系統(tǒng)為標準，它是想告訴廠商們繼續(xù)努力并最終開發(fā)出一種價格更低廉、性能更可靠、能效更高、占地面積更小的存儲解決方案。

　　那么還有那些可選的方案呢?市場研究公司的高級分析師亨利鮑爾陶扎爾(HenryBaltazar)稱，其實可能性并不少，每一種解決方案都可能是某種特定使用環(huán)境下的最佳解決方案。那是因為并非所有的冷存儲需求都是一樣的，你也許需要儲存很大的文件，也許需要能夠快速存取冷存儲文件，或者你能夠接受存取文件時等待一段時間。

　　Facebook提到，它以后可能會使用的一種冷存儲媒介是閃存。表面上來說，這聽起來有些怪異，因為閃存的價格很昂貴，通常被用于熱存儲。例如，閃存可能被用于需要頻繁且快速存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)池。

　　但是閃存的價格與其可靠性和無損性是掛鉤的，因此從理論上來說它的價格可能比那些只能寫入一兩次數(shù)據(jù)的廉價劣質(zhì)存儲媒介更便宜。要不是它可能非常適用于冷存儲，在正常情況下閃存可能完全不會被用到。

　　這里有兩個潛在的問題?，F(xiàn)在，這種便宜的固態(tài)存儲產(chǎn)品并不存在，盡管以后這種情況可能會發(fā)生變化，但是現(xiàn)在并不存在這樣的產(chǎn)品。

　　另一個問題是，它的價格可能仍會比其他的存儲媒介比如磁帶和光盤更高。

　　但是鮑爾陶扎爾指出，閃存也有它的優(yōu)勢。他說：“即使它的單位容量價格相對更高，但是它也有自己的優(yōu)勢，比如它可以在數(shù)毫秒內(nèi)被啟動，因此存取冷存儲數(shù)據(jù)的速度就顯得非常迅速。這方面的應(yīng)用案例也不少?！?/p>

　　這可能包括需要存儲大量數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。他說：“你并不需要讓數(shù)據(jù)無時不刻處于準備調(diào)用的狀態(tài)，但是當你需要它們的時候，你肯定希望能夠迅速調(diào)用它們。最完美的狀態(tài)是，你能夠在需要進行大數(shù)據(jù)分析時迅速調(diào)用它們，然后讓它再轉(zhuǎn)為冷狀態(tài)?！?/p>

　　據(jù)馬克彼得斯稱，通過這種方式來使用廉價閃存產(chǎn)品還有另一項優(yōu)勢。他說：“閃存現(xiàn)在已經(jīng)成為一種主流存儲媒介，我們知道如何去整合它，我們已經(jīng)有了配套的軟件。唯一的問題是，不要去購買價格太低的閃存產(chǎn)品。”

　　鮑爾陶扎爾認為，下一層冷存儲層可能會是磁帶或磁盤，或是兩者共同組成的混合存儲解決方案。他說：“我自己就在用混合存儲解決方案來儲存很大的視頻文件和高性能計算數(shù)據(jù)。這些文件也許會因為太大而不能儲存在藍光光盤上，因為藍光光盤的容量相對較低。Facebook利用藍光光盤來備份用戶照片也許還比較適合，但它肯定不能適用于任何人?！?/p>

　　磁帶的優(yōu)勢是，它可以以極低的成本提供大量的存儲容量，而且儲存在磁帶上的數(shù)據(jù)可以以很高的速度移動。鮑爾陶扎爾還強調(diào)說，混合存儲設(shè)備兼具了磁盤和磁帶的優(yōu)勢。他補充說：“你可以將磁盤當作高速緩存來使用，而將磁帶作為主存儲媒介，或者你也可以用磁盤來儲存元數(shù)據(jù)比如縮略圖，而將縮略圖對應(yīng)的高清視頻儲存在磁帶上?！?/p>

　　對很多人來說，磁帶存儲解決方案代表著過去而不是未來，但是馬克彼得斯認為他們并沒有意識到磁帶在過去的20多年里發(fā)展到了什么樣的程度。他說：“為什么人們不把磁帶用到冷存儲之中呢?我一直在考慮這個問題，因為我所看到的情況說明，磁帶的價格只有我所見過的其他非易失性存儲媒介的價格的一半到十分之一?！?/p>

　　他補充說：“磁帶以前曾是不可靠的代名詞，但是現(xiàn)在情況不同了。它現(xiàn)在既可靠，又便宜，一盒磁帶可以儲存3到8TB的數(shù)據(jù)?！?/p>

　　盡管傳統(tǒng)的磁盤容易發(fā)生機械故障、數(shù)據(jù)衰減或媒介發(fā)霉等問題，但它們還是可以被用于長期存儲實例。此外，如果需要保持磁盤一直處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，也需要較大的成本。然而，雖然傳統(tǒng)硬盤的故障率較高，但是它們的存儲密度和能耗性能一直在不斷改善。彼得斯說：“硬盤尤其是在容量方面的研發(fā)工作已經(jīng)取得了顯著的成果?！?/p>

　　最新的創(chuàng)新成果包括充氦硬盤，那種硬盤消耗的能源比常規(guī)硬盤要少得多，而儲存容量卻比傳統(tǒng)磁盤高出50%。HGST的UltrastarHe6硬盤運行時的溫度比普通硬盤低4到5攝氏度，因為氦氣中的摩擦阻力相對更小，磁盤轉(zhuǎn)動時消耗的能源就比普通硬盤少23%，從而令整個解決方案的每TB存儲容量的能耗性能提高了49%。

　　在數(shù)據(jù)如何被寫入硬盤上也有一些創(chuàng)新成果，包括西部數(shù)據(jù)和希捷等廠商已經(jīng)在生產(chǎn)的疊瓦式磁記錄(SMR)磁盤。這些磁盤在使用時寫入磁片的數(shù)據(jù)軌道相對更寬一些，這樣就可以將那些數(shù)據(jù)軌道重疊起來，就象瓦片一樣層層重疊。(在通常情況下，數(shù)據(jù)軌道之間會留有一個很小的間隙。)

　　疊瓦式磁記錄磁盤特別適用于持續(xù)寫入或擦除數(shù)據(jù)的情況，而不是少量隨機存取數(shù)據(jù)的情況，換句話說，它特別適用于歸檔數(shù)據(jù)。據(jù)希捷預計，疊瓦式磁記錄磁盤的數(shù)據(jù)密度最高可達到每平方英寸3萬億字節(jié)。

　　此外，還有另一種被稱為熱輔助磁記錄(HAMR)的存儲技術(shù)也可能被業(yè)界所采用。熱輔助磁記錄存儲技術(shù)可以將數(shù)據(jù)儲存在穩(wěn)定性很高的磁體媒質(zhì)比如鈦鉑合金上。熱輔助磁記錄存儲技術(shù)可以實現(xiàn)比常規(guī)或疊瓦式磁記錄硬盤更高的面密度。雖然現(xiàn)在還沒有正式的產(chǎn)品問世，但是希捷、西部數(shù)據(jù)和TDK都已經(jīng)展示了這樣的技術(shù)。希捷預計，到2020年的時候，它就能夠推出外形尺寸跟常規(guī)硬盤一樣都是3.5英寸、容量在20TB或更高的熱輔助磁記錄硬盤。

　　這些技術(shù)的優(yōu)勢在于，它們能夠通過不斷提高面密度來改變硬盤的經(jīng)濟成本。即使每GB容量的價格依然相對很高，但是這類硬盤仍然能夠利用相對較少的磁盤空間去儲存大量的數(shù)據(jù)，如果磁盤的轉(zhuǎn)速能夠降低，它們就不用消耗能量了。雖然這種硬盤的數(shù)量如果太多的話，全部轉(zhuǎn)動起來可能需要好幾分鐘的時間才行，但是一旦它們都轉(zhuǎn)動起來，它們就可以利用一種已經(jīng)得到普遍認可的技術(shù)為任何冷存儲數(shù)據(jù)提供快速存取服務(wù)。

　　另一個可選方案是使用云服務(wù)來儲存冷存儲數(shù)據(jù)，亞馬遜通過其Glacier存儲服務(wù)率先開拓了這一市場。Glacier的價格非常便宜，但是正如它的名稱所暗示的那樣，它瞄準的是冷存儲市場，因此它的速度也是相對較慢的。一旦用戶要求存取數(shù)據(jù)，也就是被亞馬遜稱為需要檢索數(shù)據(jù)的時候，通常要等3到5個小時的時間數(shù)據(jù)才能被下載。

　　亞馬遜沒有透露Glacier使用的是何種基礎(chǔ)存儲技術(shù)，馬克彼得斯懷疑那項服務(wù)可能是建立在磁帶存儲解決方案之上。彼得斯說：“為什么要等3到5個小時那么久呢?可能是因為系統(tǒng)并不是完全自動化的，需要派人去查找和取用磁帶。另一方面，讓客戶等待可能是亞馬遜故意采取的一種策略?！?/p>

　　不管真正的原因是什么，這都給希捷的EVault提供了一個機會，讓它能夠提供一種名為LTS2的云存儲服務(wù)方案。LTS2的價格比Glacier稍貴一點，但是檢索數(shù)據(jù)只要幾秒鐘就行了。該服務(wù)利用旋轉(zhuǎn)磁盤來儲存數(shù)據(jù)，有人懷疑它使用的是希捷自己的疊瓦式磁記錄硬盤，但是這一點從未得到證實。

　　因此，就冷存儲的未來發(fā)展方向來說，可選的方案肯定不少：低質(zhì)量的閃存、磁帶、充氦硬盤、疊瓦式磁記錄硬盤和熱輔助磁記錄硬盤，還有磁帶與磁盤組成的混合解決方案以及基于云的冷存儲服務(wù)。

　　在這些解決方案中，每一個都有自己的速度、功率、容量和成本特征，那意味著它們每一個都有需求和市場。對于Facebook需要儲存的、相對較小的冷存儲文件來說，基于藍光光盤的存儲解決方案也是有用武之地的。