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能耗危机如何拯救?光磁电混合存储将是未来趋势!

分类:
新闻中心
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来源:
2019/05/31
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【摘要】:
通过推广光磁电混合存储架构的方案,势必大幅度节省能源,为地球绿色环保做贡献的同时,也让数据存储更为安全、可靠和恒久。

云计算、人工智能、物联网、大数据、区块链、边缘计算……近年来,科技圈雨后春笋般的涌现出很多新概念,而所有这些概念,都离不开一个基本元素----数据。

未来,数据是生产资料,计算是生产力。数字设备的爆炸式增长,数字科技和实体经济的不断融合,使得数据总量正在发生指数级的增长。IDC 预测,全球数据圈(以数据圈代表每年被创建、采集或是复制的数据集合)将从 2018 年的 32ZB,增至 2025 年的175ZB,增幅超过 5 倍。 其中,中国数据圈到2025年将增至48.6ZB,将占全球27.8%,成为最大数据圈。

迅速膨胀的数据,势必需要越来越多的存储设备来承载,用目前磁、电等为主的存储解决方案,会消耗大量的电量。有预测表明,到2025年,全球数据存储消耗的电量大概相当于全球全年石油的发电总量。如果存储方案不进行改进,能耗将成为数据爆炸时代的“头号敌人”。

数据也有“热冷”之分

我们在使用电脑、手机中,一定会有这样的感受:有些数据属于频繁访问型,比如办公文档、刚拍的视频、照片,有些数据属于存档、备份型,可能几个月、甚至几年才访问一次,但却不能随意删除,静静的躺在那里,占据着你宝贵的硬盘空间。

对于数据中心更是如此,数据呈指数级增长的同时,也呈现出分层特征。按照数据被访问频率从高到低进行分类,可以将数据分为热数据、温数据、冷数据:经常被访问的数据称为热数据,而较少被访问的数据称为冷数据,处于中间状态的称为温数据。

随着数据量的飞速增长,数据由“热”变“冷”的现象也日益凸显,按照“二八定律”,经过一段时间的使用,80%的数据都会变为冷数据。如下图所示:

在冷温热各层次数据的存储需求中,存在不同特征,根据 IBM 2018 年度发布的《企业级存储 2025》研究显示,热数据的读取频率大,对读取速度的要求快,但读取文件的大小相对较小,相反冷数据的读取频率较低,对读取速度的容忍度高,但读取文件的大小相对较大。不同层次数据在读取频率、读取速度要求以及单次读取文件大小方面存在不同特征,使得数据存储需求相应不同。

将数据分为热、温、冷的方法,给更科学的存储方案,提供了很好的思路。

存储三大介质 磁、电速度快 光存储寿命长

和数据有热冷之分一样,存储也有不同类型的物理介质。目前,底层物理存储介质有光、磁、电三种,对应的用于企业级存储市场主要产品类型有蓝光存储、磁带、机械硬盘、固态硬盘。其中蓝光存储属于光介质,磁带、机械硬盘属于磁介质,固态硬盘属于电介质。

三种存储技术的读取原理不同,性能存在优劣势。磁、电存储的优势在于读取速度快,但在超高密度状态下,存在着一定的记录密度极限,超过极限会导致出现信息丢失的现象。另外,磁、电存储的能耗非常大,并且硬盘和磁带的可靠寿命只有5-10年,为防止设备老化损坏造成数据丢失,每3-5年就需要进行一次数据转存。

光存储在读取速度及使用便利性方面存在劣势,但在数据保存寿命、安全性、能耗等方面具有明显优势,因此可以与其他两种存储技术形成互补。现实情况来看,目前还不存在同时具备大容量、低延迟、低成本、长寿命、高安全可靠性等性能的存储技术。

可见,磁、电、光这三大类存储介质的各自优劣势,恰好可以对应给热冷数据的不同存储方式。因此,围绕数据生命周期管理的冷热分层存储应运而生,它可以根据数据的使用频率、文件大小、文件类型等特征将数据进行冷热分层后,再采用相应适配的物理存储介质进行存储,并通过不同存储介质之间优势互补,达到延长保存期限、降低存储成本、提高节能效果、增进安全可靠性的海量数据存储要求。

光存储 为温冷数据存储提供最佳方案

随着数据中心走向成熟,备份、归档型的数据比例越来越高,最适合温、冷数据的光存储技术,近年来受到越来越多的关注。

按照技术迭代,光存储介质可以分为 CD、DVD、BD 以及下一代全息光存储,按照读写性能可以分为只读型和可记录型,其中可记录型又分为一次记录和可重复擦写。

相对于CD、DVD等其他介质,蓝光存储介质的刻录采用的激光波长更短,因此记录密度更高,容量更大,数据传输速率也大幅提升。

举例来说,盘体直径120mm的CD单层容量仅0.64GB,DVD单层容量为4.7GB,而同样直径的蓝光存储介质(BD)单层容量可达到25GB;CD的数据传输速率为1200Kibit/s,DVD为11.08mbps,而蓝光存储介质可达到36mbps。同时,由于蓝光介质采用无机的金属或金属氧化物作为记录材料,性质较稳定,因而具有更长的使用寿命。

因此,具备安全可靠、绿色节能、存储寿命长、单位存储成本低等四方面优势的光存储解决方案,尤其适合在海量数据时代,对于温冷数据的长期存储。

光磁电混合存储将是未来趋势

对于企业级存储应用而言,仅有介质是不够的,还需要软硬一体化的设备和解决方案。

有统计显示,全球数据中心所需要的电量,已经占全球发电总量的1.1%-1.5%。到2025年,全球数据存储耗电量可能相当于全球全年的石油发电量。面对数倍的数据膨胀,其能耗问题不容忽视。而如果通过推广光磁电混合存储架构的方案,通过智能分层存储等技术,让80%的冷数据用更安全、绿色的光存储来承载,势必大幅度节省能源,为地球绿色环保做贡献的同时,也让数据存储更为安全、可靠和恒久。

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