硬盘已经走到极限,海量数据时代,磁带在数据中心“重生”

数码超人 2023-05-26
2243 字丨阅读本文需 6 分钟

提到磁带存储,人们的第一印象就是老掉牙的技术,其实这种存储方案从未退出市场。

据TomsHardware报道,由HPE、IBM和Quantum组成的专业磁带公司LTO宣布,2022年,磁带存储产品出货量增加了0.5%。这里的磁带并不是我们小时候听歌的磁带,而是专门用于数据备份的磁带,相比硬盘更便宜、节能,而且寿命更长,可达50年!

1、磁带存储不死!

虽然“磁带存储已死”这个话题已经说了很多年,不过从未真正实现过。数据传输速度缓慢,但具有成本效益和可靠性的存储解决方案依然继续向前发展。据TomsHardware报道,LTO项目组(由HPE、IBM和Quantum组成的专业磁带公司)宣布,磁带存储产品的出货量在2022年增加了0.5%。

2022年逆市增长 2028年机械硬盘将消失?

在非计算状态下,存储系统是数据中心的耗能主体。中国工程院院士邬贺铨曾指出,冷数据存储如果采用磁带代替磁盘,预计100PB的10年存储成本可下降73%。

如今,LTO的技术规范已经发展到了第九代,也就是LTO-9,传输速度也提升至1000MB/s。富士胶片更是推出了最大可存储45TB的磁带,这是一般的商用硬盘都难以匹敌的。

2、为什么要用磁带呢?

众所周知,磁带的读取速度比硬盘和半导体储存器都要慢得多,就连普通用户也不会用来备份数据了,更何况是数据量以 TB 计的科技互联网公司。

这些在技术上领先的科技公司当然也知道,但其实磁带也有着硬盘等储存技术不可比拟的优势。首先是安全,因为磁带不安装驱动就无法访问,这种离线状态隔绝了黑客和网络攻击,不容易丢失和被篡改。

2011 年,Google 邮箱 Gmail 因为一次更新中的 Bug 意外删除了 40000 多个账户的邮件,虽然 Google 一直有在多个数据中心用硬盘储存数据副本,但仍有部分数据无法恢复。所幸这些数据同时也有备份到磁盘里, 才得以恢复所有数据。

此外用磁带的成本也要更加低,1 TB 容量的移动硬盘售价约为 50 美元,相同容量的磁带的价格仅需 5 美元。而且磁带比硬盘要耐用,一般硬盘的寿命不超过 10 年,而磁带则可以保存数十年。在使用过程中磁带只需要插在机械磁带库的插槽中,不需要耗电,也节省了不少电力成本。

因此除了科技公司,不少对于数据安全性有较高要求的企业和机构其实也还在用磁盘储存数据。比如银行、保险公司、国家档案馆,以及科研机构,其中就包括美国国家航空航天局(NASA)。

所以使用磁带是一种为了安全和成本牺牲效率的数据储存吗?而且面对大数据时代每年激增的数据量,磁带这种诞生于半个多世纪前的技术还能不能满足需求?事实上磁带技术的发展已经超越了很多人的想象。

索尼在 2014 年利用自主开发的溅射薄层沉积技术,将 7.7nm 的极细磁颗粒铺设在磁带上,实现了高密度磁存储,储存容量可以达到 185TB。

IBM 也是其中一家一直致力于推动磁带储存技术发展的科技公司,2015 年 IBM 与 Fujifilm 研发出容量为 220 TB 的单盒磁带,成本只有硬盘的十五分之一。

IBM 在瑞士苏黎世有一个专门的研究团队来负责推进磁带技术,据团队科学家 Mark A. Lantz 介绍,IBM 在 2017 解决了每平方英寸储存 201 千兆字节的难题,并通过引进索尼的溅射薄层沉积技术,将单盒磁带的容量提升至 330 TB。

编者注:1 平方英寸=0.00064516 平方米

2015 年由 IBM、惠普和甲骨文等公司组建的信息存储行业协会(INSIC)公布了一个「国际磁带存储路线图」,预测 2025 年磁带储存密度能达到每平方英寸 91 GB,到 2028 年将突破每平方英寸 200 GB。

实际上磁带的储存容量已经以每年 33% 的速度增长了多年,而且并没有放缓的迹象,这也意味着在未来 10 年能以每两年翻一番的速度增长,在摩尔定律逐渐失效后,磁带有可能成为遵循摩尔定律的最后一种信息技术。

根据 IDC 的数据,互联网上的大数据正以每年 30%-40% 的速度增长,而目前硬盘容量增长的速度不到大数据增长速度的一半,或许磁带有可能填补这个空缺,成为更加理想的储存技术。

3、磁带存储还能减少碳排放

气候变化和可持续问题也在随着数据问题的增长而增长,随着需要存储数据越来越多,企业对存储设备的需求越来越大,也意味着各大企业必须要考虑存储设备是否会带来更多的资源消耗以及碳排放。

白皮书《现代磁带存储完善信息技术的可持续发展》报道,所有的领军企业都建立了积极的可持续发展目标。例如最大硬盘制造商之一的希捷科技就承诺到2025年将减少20%的温室气体排放,沃尔玛也宣布了“十亿吨计划”,旨在到2030年减少10亿吨温室气体排放。

而磁带优秀的节能特性这时便凸显了出来。

目前的磁带已经有了非常成熟和稳定的技术,当磁带存储在磁带库或者柜板上,没有处于工作状态时候,只要不对它进行访问,就不会有任何的电量消耗,也不会增加环境温度,因此冷却数据中心环境需要的电力也很少。

而且,假设对需要对100PB的信息进行10年的保存,并对其存储介质的影响进行评估,与仅使用硬盘的解决方案相比,将硬盘上60%的数据动态归档到磁带上,可以减少57%的碳排放、48%的电子垃圾,以及44%的总拥有成本。

此外,如果所有转存到磁带上的都是冷数据,那么可以减少95%的碳排放量,80%的电子垃圾,以及降低73%的总拥有成本。

放眼全球,将硬盘中的60%的数据转存到磁带上,可以减少7200万吨的碳排放,这对于全球碳排放的降低有着极大的贡献。对于企业来说,在帮助全球降低碳排放和电子垃圾的同时,通过实施这一迁移所节省的总成本,其财务收益也是十分瞩目。

4、总结

磁盘和磁带的角色已经在数据中心中“东山再起”,在实现最佳实践策略方面是一个补充。组织能够利用磁盘和闪存的高性能来处理关键业务数据,并利用磁带来实现其优越的密度、寿命和经济性。

在许多环境中,磁带不再是具有严格恢复和访问需求的重要应用程序的主要备份目标。然而,它继续保持其作为应用程序的主要备份和归档目标的角色,其要求不那么严格,而且对数据保护和总体拥有成本(TCO)都是如此。

磁带在现代存储架构中扮演着重要的角色,在这种架构中,数据中心的密度需要跟上当今组织所面临的指数级数据增长。将旧的备份从更昂贵的基于磁盘的存储媒介迁移出来,具有一定的成本效益。如果需要存储存档数据很长一段时间,磁带应该是成本最低和最可靠的数据保护媒介。

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