改变存储未来的八大技术

　　新型磁盘、固态硬盘和磁带存储技术将为企业提供更便宜、更快速、更节能的存储系统。

　　以太网硬盘

　　希捷日前宣布了与以太网相连的Kinetic机械硬盘。该公司表示，这种硬盘提供的应用性能有望比目前的高出4倍。

　　使用希捷的Kinetic开放存储平台，有望丢掉传统的存储服务器和软件，让应用程序和主机可以通过现有的TCP/IP数据中心通信架构，使用开源对象API，直接与磁盘驱动器进行联系。每块4TB Kinetic机械硬盘有两个千兆以太网端口，可以通过自己的IP地址进行访问。Kinetic硬盘最适合用于对象数据存储、超大规模及横向扩展存储、云存储阵列和云备份存储这些场合。

　　Forrest的分析师Henry Baltazar在Kinetic平台的发布会上表示：“如果这种存储架构取得商业上的成功，将会极大程度地颠覆市场，因为一旦硬盘与应用程序直接联系，存储数据路径不需要存储控制器、文件系统、存储区域网（SAN），连RAID都不需要。”与存储服务器和软件（及管理）有关的成本也因而被消除，计算资源和存储资源能够独立扩展。

　　他补充说，Kinetic机械硬盘中的键值存储区（key value store）非常适合“对象存储、分布式文件系统（Hadoop分布式文件系统、Lustre和GlusterFS）以及分布式数据库（Cassandra）等应用场合。”

　　氦气填充磁盘

　　西部数据旗下的独立子公司HGST于2013年推出了其首款容量为6TB的氦气填充磁盘。该公司称，给硬盘填充氦气而不是填充较稠密空气的好处在于，硬盘中可以使用更多旋转盘片，从而提高存储容量。此外，氦气的阻力更小，可使旋转盘片的散热能耗减少23%。

　　由氦气填充的磁盘是密封装置，可以与高效的数据中心液冷系统结合使用。

　　HGST现已推出了10TB的氦气填充硬盘。HGST宣布，到2017年，该公司的所有企业级硬盘都将用氦气填充，空气填充磁盘将停产。

　　叠瓦式磁记录

　　叠瓦式磁记录（SMR）是一项存储技术，它使用重叠的平行数据磁道，而不是像常规磁盘那样使用之间有空隙的并行磁道。SMR的好处是可以将磁录密度最多提高25%。

　　但不可忽略的是，采用SMR存在写入性能差的软肋，数据写入到磁道时，所有重叠磁道也要重写。希捷和西部数据（及子公司HGST）都在研究SMR，但正是由于这个性能问题，该技术的商用范围很有限。

　　不过，使用SMR的大容量磁盘已开始出现在市场上。要是能克服写入性能方面的局限性，那么在HAMR等技术变得商业上可行之前，SMR将为硬盘厂商提供一种小幅提升磁录密度的简单方法。

　　60TB热辅助磁记录驱动器

　　目前的大容量硬盘采用的是一种名为垂直磁记录（PMR）的技术，该技术在2005年左右推出，可以让每平方英寸的磁盘盘片存储750GB左右的数据。但在此基础上提高磁录密度可能会出现比特自发反转的风险，导致数据丢失。

　　西部数据和希捷都在努力研发使用一种名为热辅助磁记录（HAMR）的技术取代PMR的磁盘。HAMR使用小小的激光器，对磁盘中将被写入数据的那部分加热。效果是，允许更小的比特写入到磁盘上，因而将磁录密度有望提高到每平方英寸5000Gb左右。这意味着，有望做出容量为60TB的3.5英寸磁盘。

　　HAMR硬盘最早有望于2016年面世，但第一批产品不太可能提供高达60TB的容量。

　　高性能相变存储器

　　相变存储器（PCM）让人看到了希望，它可以取代固态硬盘（SSD）中使用的标准NAND（闪存）。它使用了具有晶形和非晶形这两种物理状态的硫族化物合金，合金在两种状态下的电阻不一样，这个特性可以用来存储二进制信息，由于这两种状态都很稳定，所以会一直持续到状态被主动改变为止。

　　可以对存储单元进行约100万次的状态变化，因而数据写入可以达到约100万次，这比企业级固态硬盘中的高端SLC NAND存储单元通常具有的3万次写入周期明显高多了。

　　PCM的问题在于，写入延迟很高。但IBM已证明，在单一控制器上使用PCM、NAND和DRAM的混合设备，其运行速度比标准固态硬盘设备快275倍。这提供了100纳秒至300纳秒的读取时间和10微秒至150微秒的写入时间。

　　IBM预计，基于这项混合PCM技术的存储产品有望在2016年上市。

　　新一代开放线性磁带

　　作为2000年首次推出的LTO磁带技术，LTO-6提供了6.25TB的容量，压缩比为2.5：1，成本为每千兆字节约1.3美分或更低。第7代和第8代技术推出后，有望分别提供16TB和32TB的容量。

　　2014年9月，LTO项目的技术提供商惠普、IBM和昆腾宣布了调整后的路线图，增添了两种新一代LTO磁带：第9代和第10代，压缩容量分别达到62.5TB和120TB，传输速率预计会达到1770MB/s和2750MB/s。

　　与所有LTO标准一样，新的两代技术不仅能在读取和写入方面与前一代技术实现向后兼容，还能在读取方面与之前的磁带盒保持兼容。

　　LTO-6于2012年推出，新一代的LTO磁带大概每隔两三年就会推出，所以LTO-10可能会在2021年面世。

　　IBM 154TB磁带

　　2014年5月IBM和富士公司宣布，线性磁微粒磁带上的数据磁录密度创下每平方英寸859亿比特的新记录。有了如此之高的磁录密度，就有望生产出最多可存储154TB未压缩数据的LTO式样的磁带盒，存储容量是LTO-6磁带盒的62倍。预计十年后，这项技术有望投入商用。

　　想提高磁录密度，确保颗粒体积小必不可少，同时需要热稳定性，确保磁带的长期存储功能。为了获得如此之高的磁录密度，富士公司开发出了纳米立方（Nanocubic）技术，可以在减小钡铁氧体（BaFe）磁颗粒的体积的同时，又不降低其热稳定性。

　　事实已证明，BaFe存储技术在富士公司的试用中可靠性长达30年；由于颗粒早已是氧化物，BaFe也不会因氧化而出现性能衰退。

　　至于IBM，它已开发出一种增强的写入场磁头，可与体积较小的BaFe颗粒结合使用，还开发出了一种先进的磁头定位系统，能够让磁道密度比目前的LTO-6格式高出27倍。

　　基因存储

　　科学家经常对低温保存数千年的猛犸象DNA进行测序，所以毫无疑问，存储介质也能持续很长时间。而英国的科学家在去年已证明了如何利用DNA来存储、读取数据，并做到100%准确地归档数据。

　　DNA分子是一种非常密集的存储介质，1克DNA可以存储2000TB数据。

　　眼下，由于DNA合成的成本过于高昂，DNA数据存储技术商用化不现实。不过在未来，它可能适用于长期保存归档数据，以满足监管法规要求的政府数据及其他信息。

　　编译 沈建苗

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