改變存儲(chǔ)未來(lái)的八大技術(shù)

以太網(wǎng)硬盤(pán)

希捷日前宣布了與以太網(wǎng)相連的Kinetic機(jī)械硬盤(pán)。該公司表示，這種硬盤(pán)提供的應(yīng)用性能有望比目前的高出4倍。

使用希捷的Kinetic開(kāi)放存儲(chǔ)平臺(tái)，有望丟掉傳統(tǒng)的存儲(chǔ)服務(wù)器和軟件，讓?xiě)?yīng)用程序和主機(jī)可以通過(guò)現(xiàn)有的TCP/IP數(shù)據(jù)中心通信架構(gòu)，使用開(kāi)源對(duì)象API，直接與磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行聯(lián)系。每塊4TB Kinetic機(jī)械硬盤(pán)有兩個(gè)千兆以太網(wǎng)端口，可以通過(guò)自己的IP地址進(jìn)行訪問(wèn)。Kinetic硬盤(pán)最適合用于對(duì)象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、超大規(guī)模及橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)、云存儲(chǔ)陣列和云備份存儲(chǔ)這些場(chǎng)合。

Forrest的分析師Henry Baltazar在Kinetic平臺(tái)的發(fā)布會(huì)上表示：“如果這種存儲(chǔ)架構(gòu)取得商業(yè)上的成功，將會(huì)極大程度地顛覆市場(chǎng)，因?yàn)橐坏┯脖P(pán)與應(yīng)用程序直接聯(lián)系，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)路徑不需要存儲(chǔ)控制器、文件系統(tǒng)、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（SAN），連RAID都不需要。”與存儲(chǔ)服務(wù)器和軟件（及管理）有關(guān)的成本也因而被消除，計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源能夠獨(dú)立擴(kuò)展。

他補(bǔ)充說(shuō)，Kinetic機(jī)械硬盤(pán)中的鍵值存儲(chǔ)區(qū)（key value store）非常適合“對(duì)象存儲(chǔ)、分布式文件系統(tǒng)（Hadoop分布式文件系統(tǒng)、Lustre和GlusterFS）以及分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（Cassandra）等應(yīng)用場(chǎng)合。”

氦氣填充磁盤(pán)

西部數(shù)據(jù)旗下的獨(dú)立子公司HGST于2013年推出了其首款容量為6TB的氦氣填充磁盤(pán)。該公司稱，給硬盤(pán)填充氦氣而不是填充較稠密空氣的好處在于，硬盤(pán)中可以使用更多旋轉(zhuǎn)盤(pán)片，從而提高存儲(chǔ)容量。此外，氦氣的阻力更小，可使旋轉(zhuǎn)盤(pán)片的散熱能耗減少23%。

由氦氣填充的磁盤(pán)是密封裝置，可以與高效的數(shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)結(jié)合使用。

HGST現(xiàn)已推出了10TB的氦氣填充硬盤(pán)。HGST宣布，到2017年，該公司的所有企業(yè)級(jí)硬盤(pán)都將用氦氣填充，空氣填充磁盤(pán)將停產(chǎn)。

疊瓦式磁記錄

疊瓦式磁記錄（SMR）是一項(xiàng)存儲(chǔ)技術(shù)，它使用重疊的平行數(shù)據(jù)磁道，而不是像常規(guī)磁盤(pán)那樣使用之間有空隙的并行磁道。SMR的好處是可以將磁錄密度最多提高25%。

但不可忽略的是，采用SMR存在寫(xiě)入性能差的軟肋，數(shù)據(jù)寫(xiě)入到磁道時(shí)，所有重疊磁道也要重寫(xiě)。希捷和西部數(shù)據(jù)（及子公司HGST）都在研究SMR，但正是由于這個(gè)性能問(wèn)題，該技術(shù)的商用范圍很有限。

不過(guò)，使用SMR的大容量磁盤(pán)已開(kāi)始出現(xiàn)在市場(chǎng)上。要是能克服寫(xiě)入性能方面的局限性，那么在HAMR等技術(shù)變得商業(yè)上可行之前，SMR將為硬盤(pán)廠商提供一種小幅提升磁錄密度的簡(jiǎn)單方法。

60TB熱輔助磁記錄驅(qū)動(dòng)器

目前的大容量硬盤(pán)采用的是一種名為垂直磁記錄（PMR）的技術(shù)，該技術(shù)在2005年左右推出，可以讓每平方英寸的磁盤(pán)盤(pán)片存儲(chǔ)750GB左右的數(shù)據(jù)。但在此基礎(chǔ)上提高磁錄密度可能會(huì)出現(xiàn)比特自發(fā)反轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

西部數(shù)據(jù)和希捷都在努力研發(fā)使用一種名為熱輔助磁記錄（HAMR）的技術(shù)取代PMR的磁盤(pán)。HAMR使用小小的激光器，對(duì)磁盤(pán)中將被寫(xiě)入數(shù)據(jù)的那部分加熱。效果是，允許更小的比特寫(xiě)入到磁盤(pán)上，因而將磁錄密度有望提高到每平方英寸5000Gb左右。這意味著，有望做出容量為60TB的3.5英寸磁盤(pán)。

HAMR硬盤(pán)最早有望于2016年面世，但第一批產(chǎn)品不太可能提供高達(dá)60TB的容量。

高性能相變存儲(chǔ)器

相變存儲(chǔ)器（PCM）讓人看到了希望，它可以取代固態(tài)硬盤(pán)（SSD）中使用的標(biāo)準(zhǔn)NAND（閃存）。它使用了具有晶形和非晶形這兩種物理狀態(tài)的硫族化物合金，合金在兩種狀態(tài)下的電阻不一樣，這個(gè)特性可以用來(lái)存儲(chǔ)二進(jìn)制信息，由于這兩種狀態(tài)都很穩(wěn)定，所以會(huì)一直持續(xù)到狀態(tài)被主動(dòng)改變?yōu)橹埂?/p>

可以對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行約100萬(wàn)次的狀態(tài)變化，因而數(shù)據(jù)寫(xiě)入可以達(dá)到約100萬(wàn)次，這比企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)中的高端SLC NAND存儲(chǔ)單元通常具有的3萬(wàn)次寫(xiě)入周期明顯高多了。

PCM的問(wèn)題在于，寫(xiě)入延遲很高。但I(xiàn)BM已證明，在單一控制器上使用PCM、NAND和DRAM的混合設(shè)備，其運(yùn)行速度比標(biāo)準(zhǔn)固態(tài)硬盤(pán)設(shè)備快275倍。這提供了100納秒至300納秒的讀取時(shí)間和10微秒至150微秒的寫(xiě)入時(shí)間。

IBM預(yù)計(jì)，基于這項(xiàng)混合PCM技術(shù)的存儲(chǔ)產(chǎn)品有望在2016年上市。

新一代開(kāi)放線性磁帶

作為2000年首次推出的LTO磁帶技術(shù)，LTO-6提供了6.25TB的容量，壓縮比為2.5：1，成本為每千兆字節(jié)約1.3美分或更低。第7代和第8代技術(shù)推出后，有望分別提供16TB和32TB的容量。

2014年9月，LTO項(xiàng)目的技術(shù)提供商惠普、IBM和昆騰宣布了調(diào)整后的路線圖，增添了兩種新一代LTO磁帶：第9代和第10代，壓縮容量分別達(dá)到62.5TB和120TB，傳輸速率預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到1770MB/s和2750MB/s。

與所有LTO標(biāo)準(zhǔn)一樣，新的兩代技術(shù)不僅能在讀取和寫(xiě)入方面與前一代技術(shù)實(shí)現(xiàn)向后兼容，還能在讀取方面與之前的磁帶盒保持兼容。

LTO-6于2012年推出，新一代的LTO磁帶大概每隔兩三年就會(huì)推出，所以LTO-10可能會(huì)在2021年面世。

IBM 154TB磁帶

2014年5月IBM和富士公司宣布，線性磁微粒磁帶上的數(shù)據(jù)磁錄密度創(chuàng)下每平方英寸859億比特的新記錄。有了如此之高的磁錄密度，就有望生產(chǎn)出最多可存儲(chǔ)154TB未壓縮數(shù)據(jù)的LTO式樣的磁帶盒，存儲(chǔ)容量是LTO-6磁帶盒的62倍。預(yù)計(jì)十年后，這項(xiàng)技術(shù)有望投入商用。

想提高磁錄密度，確保顆粒體積小必不可少，同時(shí)需要熱穩(wěn)定性，確保磁帶的長(zhǎng)期存儲(chǔ)功能。為了獲得如此之高的磁錄密度，富士公司開(kāi)發(fā)出了納米立方（Nanocubic）技術(shù)，可以在減小鋇鐵氧體（BaFe）磁顆粒的體積的同時(shí)，又不降低其熱穩(wěn)定性。

事實(shí)已證明，BaFe存儲(chǔ)技術(shù)在富士公司的試用中可靠性長(zhǎng)達(dá)30年;由于顆粒早已是氧化物，BaFe也不會(huì)因氧化而出現(xiàn)性能衰退。

至于IBM，它已開(kāi)發(fā)出一種增強(qiáng)的寫(xiě)入場(chǎng)磁頭，可與體積較小的BaFe顆粒結(jié)合使用，還開(kāi)發(fā)出了一種先進(jìn)的磁頭定位系統(tǒng)，能夠讓磁道密度比目前的LTO-6格式高出27倍。

基因存儲(chǔ)

科學(xué)家經(jīng)常對(duì)低溫保存數(shù)千年的猛犸象DNA進(jìn)行測(cè)序，所以毫無(wú)疑問(wèn)，存儲(chǔ)介質(zhì)也能持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。而英國(guó)的科學(xué)家在去年已證明了如何利用DNA來(lái)存儲(chǔ)、讀取數(shù)據(jù)，并做到100%準(zhǔn)確地歸檔數(shù)據(jù)。

DNA分子是一種非常密集的存儲(chǔ)介質(zhì)，1克DNA可以存儲(chǔ)2000TB數(shù)據(jù)。

眼下，由于DNA合成的成本過(guò)于高昂，DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)商用化不現(xiàn)實(shí)。不過(guò)在未來(lái)，它可能適用于長(zhǎng)期保存歸檔數(shù)據(jù)，以滿足監(jiān)管法規(guī)要求的政府?dāng)?shù)據(jù)及其他信息。