半导体

解读冷存储的未来

作者:电子信息产业网来源:存储在线发布时间:2014-03-03 10:24我要评论

尽管Facebook在1月份召开的开放计算项目峰会(Open Compute Project Summit)上展示了一个利用1万块蓝光光盘来储存1百万GB数据的蓝光冷存储系统样品,也依然改变不了蓝光光盘并非冷存储未来发展方向的论断。Facebook需要冷存储解决方案来备份用户的视频和照片,那些数据的数量巨大,同时也是相当珍贵的,因为用户们以后可能需要再次访问它们。

Facebook的蓝光系统产生了一些令人难忘的数据:Facebook在峰会上表示,它的光盘系统价格只有它目前正在使用的磁盘冷存储解决方案的一半,但是能效却是后者的5倍。

但是蓝光会是存储技术未来的发展方向吗? Enterprise Strategy Group的高级分析师马克彼得斯(Mark Peters)认为,几乎已经可以肯定它不会是存储技术未来的发展方向。他说:“Facebook现在所做的事情其实是在给存储厂商出难题。 我认为他们想要传达的思想其实是他们需要一种廉价而可靠的存储方案。”

Facebook以其蓝光系统为标准,它是想告诉厂商们继续努力并最终开发出一种价格更低廉、性能更可靠、能效更高、占地面积更小的存储解决方案。

那么还有那些可选的方案呢? 市场研究公司的高级分析师亨利鲍尔陶扎尔(Henry Baltazar)称,其实可能性并不少,每一种解决方案都可能是某种特定使用环境下的最佳解决方案。那是因为并非所有的冷存储需求都是一样的,你也许需要储存很大的文件,也许需要能够快速存取冷存储文件,或者你能够接受存取文件时等待一段时间。

Facebook提到,它以后可能会使用的一种冷存储媒介是闪存。表面上来说,这听起来有些怪异,因为闪存的价格很昂贵,通常被用于热存储。 例如,闪存可能被用于需要频繁且快速存取数据的数据池。

但是闪存的价格与其可靠性和无损性是挂钩的,因此从理论上来说它的价格可能比那些只能写入一两次数据的廉价劣质存储媒介更便宜。要不是它可能非常适用于冷存储,在正常情况下闪存可能完全不会被用到。

这里有两个潜在的问题。现在,这种便宜的固态存储产品并不存在,尽管以后这种情况可能会发生变化,但是现在并不存在这样的产品。

另一个问题是,它的价格可能仍会比其他的存储媒介比如磁带和光盘更高。

但是鲍尔陶扎尔指出,闪存也有它的优势。他说:“即使它的单位容量价格相对更高,但是它也有自己的优势,比如它可以在数毫秒内被启动,因此存取冷存储数据的速度就显得非常迅速。 这方面的应用案例也不少。”

这可能包括需要存储大量数据的大数据分析应用。他说:“你并不需要让数据无时不刻处于准备调用的状态,但是当你需要它们的时候,你肯定希望能够迅速调用它们。 最完美的状态是,你能够在需要进行大数据分析时迅速调用它们,然后让它再转为冷状态。”

据马克彼得斯称,通过这种方式来使用廉价闪存产品还有另一项优势。他说:“闪存现在已经成为一种主流存储媒介,我们知道如何去整合它,我们已经有了配套的软件。 唯一的问题是,不要去购买价格太低的闪存产品。”

鲍尔陶扎尔认为,下一层冷存储层可能会是磁带或磁盘,或是两者共同组成的混合存储解决方案。他说:“我自己就在用混合存储解决方案来储存很大的视频文件和高性能计算数据。 这些文件也许会因为太大而不能储存在蓝光光盘上,因为蓝光光盘的容量相对较低。 Facebook利用蓝光光盘来备份用户照片也许还比较适合,但它肯定不能适用于任何人。”

磁带的优势是,它可以以极低的成本提供大量的存储容量,而且储存在磁带上的数据可以以很高的速度移动。鲍尔陶扎尔还强调说,混合存储设备兼具了磁盘和磁带的优势。 他补充说:“你可以将磁盘当作高速缓存来使用,而将磁带作为主存储媒介,或者你也可以用磁盘来储存元数据比如缩略图,而将缩略图对应的高清视频储存在磁带上。”

对很多人来说,磁带存储解决方案代表着过去而不是未来,但是马克彼得斯认为他们并没有意识到磁带在过去的20多年里发展到了什么样的程度。他说:“为什么人们不把磁带用到冷存储之中呢? 我一直在考虑这个问题,因为我所看到的情况说明,磁带的价格只有我所见过的其他非易失性存储媒介的价格的一半到十分之一。”

他补充说:“磁带以前曾是不可靠的代名词,但是现在情况不同了。它现在既可靠,又便宜,一盒磁带可以储存3到8TB的数据。”

尽管传统的磁盘容易发生机械故障、数据衰减或媒介发霉等问题,但它们还是可以被用于长期存储实例。此外,如果需要保持磁盘一直处于运转状态,也需要较大的成本。然而,虽然传统硬盘的故障率较高,但是它们的存储密度和能耗性能一直在不断改善。 彼得斯说:“硬盘尤其是在容量方面的研发工作已经取得了显著的成果。”

最新的创新成果包括充氦硬盘,那种硬盘消耗的能源比常规硬盘要少得多,而储存容量却比传统磁盘高出50%%。HGST的Ultrastar He 6硬盘运行时的温度比普通硬盘低4到5摄氏度,因为氦气中的摩擦阻力相对更小,磁盘转动时消耗的能源就比普通硬盘少23%%,从而令整个解决方案的每TB存储容量的能耗性能提高了49%%。

在数据如何被写入硬盘上也有一些创新成果,包括西部数据和希捷等厂商已经在生产的叠瓦式磁记录(SMR)磁盘。这些磁盘在使用时写入磁片的数据轨道相对更宽一些,这样就可以将那些数据轨道重叠起来,就象瓦片一样层层重叠。 (在通常情况下,数据轨道之间会留有一个很小的间隙。)

叠瓦式磁记录磁盘特别适用于持续写入或擦除数据的情况,而不是少量随机存取数据的情况,换句话说,它特别适用于归档数据。据希捷预计,叠瓦式磁记录磁盘的数据密度最高可达到每平方英寸3万亿字节。

此外,还有另一种被称为热辅助磁记录(HAMR)的存储技术也可能被业界所采用。热辅助磁记录存储技术可以将数据储存在稳定性很高的磁体媒质比如钛铂合金上。 热辅助磁记录存储技术可以实现比常规或叠瓦式磁记录硬盘更高的面密度。虽然现在还没有正式的产品问世,但是希捷、西部数据和TDK都已经展示了这样的技术。希捷预计,到2020年的时候,它就能够推出外形尺寸跟常规硬盘一样都是3.5英寸、容量在20TB或更高的热辅助磁记录硬盘。

这些技术的优势在于,它们能够通过不断提高面密度来改变硬盘的经济成本。即使每GB容量的价格依然相对很高,但是这类硬盘仍然能够利用相对较少的磁盘空间去储存大量的数据,如果磁盘的转速能够降低,它们就不用消耗能量了。 虽然这种硬盘的数量如果太多的话,全部转动起来可能需要好几分钟的时间才行,但是一旦它们都转动起来,它们就可以利用一种已经得到普遍认可的技术为任何冷存储数据提供快速存取服务。

另一个可选方案是使用云服务来储存冷存储数据,亚马逊通过其Glacier存储服务率先开拓了这一市场。Glacier的价格非常便宜,但是正如它的名称所暗示的那样,它瞄准的是冷存储市场,因此它的速度也是相对较慢的。 一旦用户要求存取数据,也就是被亚马逊称为需要检索数据的时候,通常要等3到5个小时的时间数据才能被下载。

亚马逊没有透露Glacier使用的是何种基础存储技术,马克彼得斯怀疑那项服务可能是建立在磁带存储解决方案之上。彼得斯说:“为什么要等3到5个小时那么久呢? 可能是因为系统并不是完全自动化的,需要派人去查找和取用磁带。另一方面,让客户等待可能是亚马逊故意采取的一种策略。”

不管真正的原因是什么,这都给希捷的EVault提供了一个机会,让它能够提供一种名为LTS2的云存储服务方案。LTS2的价格比Glacier稍贵一点,但是检索数据只要几秒钟就行了。 该服务利用旋转磁盘来储存数据,有人怀疑它使用的是希捷自己的叠瓦式磁记录硬盘,但是这一点从未得到证实。

因此,就冷存储的未来发展方向来说,可选的方案肯定不少:低质量的闪存、磁带、充氦硬盘、叠瓦式磁记录硬盘和热辅助磁记录硬盘,还有磁带与磁盘组成的混合解决方案以及基于云的冷存储服务。

在这些解决方案中,每一个都有自己的速度、功率、容量和成本特征,那意味着它们每一个都有需求和市场。对于Facebook需要储存的、相对较小的冷存储文件来说,基于蓝光光盘的存储解决方案也是有用武之地的。


责任编辑:陈炳欣
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