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硬盘已经走到极点,磁带才是今后保证的存款和储蓄设备?

硬盘已经走到极点,磁带才是今后保证的存款和储蓄设备?

作者:科技科学    来源:未知    发布时间:2020-01-26 19:38    浏览量:

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问:HDD硬盘、SSD硬盘、光盘、磁带,哪种存储容量最大?哪种设备的数据保存时间最久?

原标题:硬盘已经走到极限,磁带才是未来可靠的存储设备?

你还记自己买的第一盒磁带吗?那些年很多 80 后 90 后还在用磁带听刚刚出道的周杰伦,以及多少次听着英语磁带的循环播放昏昏欲睡……

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编者按:本文编译自 spectrum.ieee 原题为“Why the Future of Data Storage is (Still) Magnetic Tape”的文章,作者 Mark Lantz。

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这个问题的答案会出乎很多人的意料。一般会认为HDD硬盘会在存储容量和保存时间上夺冠,其实古老的磁带存储才是真正的冠军。这么说吧,磁带存储虽然远离了消费市场,但一直在服务器领域发光发热,是不可缺少的主力中坚,还不是”有时候“。

最近,因为大数据与AI技术崛起,企业生成海量数据,涉及业务的方方面面。金融监管部门提出要求,机构的数据必须保存更长时间。正因如此,企业与机构存储的数据越来越多。

后来我们逐渐长大,磁带换成了 MP3,最后变成了智能手机,磁带也成了一代人的回忆。虽然在日常生活中已经难觅磁带踪影,但是磁带并没有淘汰,反而成为了科技巨头们储存大数据的秘密武器。

磁带存储技术已经有50多年了,在上世纪50年代初,随着磁带录音技术的发展,磁带进入计算机领域。

研究报告证实,每年存储的数据都在以30-40%的速度增长。与此同时,硬件容量也在增长,但是增长速度低了一半。还好,许多信息并不需要即时访问,如果想存储此类数据,磁带是一个完美的选择。

尽管云计算被认为是未来趋势,但目前包括 Google 、亚马逊和微软等自身提供云服务的科技公司其实也还在使用磁带来备份海量数据。

现在的磁带存储器,更早的见下图

开玩笑吗?磁带?一提到磁带,你可能会想到老电影,比如《电脑风云》( Desk Set)或者《奇爱博士》(Dr. Strangelove),里面有笨重的大型主机,旁边就有旋转的磁带。这不是玩笑,磁带并没有远去。

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。


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1951磁带存储开始运用于计算机。

事实上,有许多数据就是用磁带存储的,包括基础科学数据,比如粒子物理学、射电天文学、人类文化遗产、国家档案、重要电影、银行、保险、石油勘探等数据。有一批人正在寻找办法提高磁带的存储能力。

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。


磁带其实早就出现了,磁带技术没有停止前进的步伐,完全相反,就像硬盘和晶体管一样,在过去几十年里,磁带技术进步神速。

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。

不过,随着HDD、光盘和闪存(固态硬盘)的相继崛起,磁带存储很快退出消费市场,但却守住了服务器市场。

第一个商用数字磁带存储装置叫作Model 726,是IBM开发的,一卷磁带可以存储1.1MB数据。到了今天,一卷现代磁带可以存储15TB数据,一个磁带库可以存储最多278PB数据(1PB=1024TB)。如果用CD光碟存储这么多的数据,需要3.97亿张,将这些光盘叠在一起高度超过476公里。怎么换算的?278PB相当于291504128GB,一张普通CD光盘容量约为700MB,算下来大约就是3.97亿张了。

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磁带存储之所以没被淘汰,主要原因有五大原因:

与硬盘 、半导体存储装置相比,磁带的访问速度的确慢很多。但是,作为存储媒介,磁带的优点相当多。首先,磁带更节能,一旦数据被磁带记录,就会放进磁带库,静静躺着,不会消耗任何电能。其次,磁带相当稳定,出错概率比其它存储设备低4-5个量级。再次,磁带非常安全。如果磁带没有插入驱动器,数据无法访问,无法修改。现在网络攻击流行,数据老是被窃取,这一特点相当吸引人。

▲ 1951 年磁带首次用于计算机数据存储

便宜。1TB硬盘售价大约50美元,而1TB磁带只需5美元,是目前最便宜的现代存储器;

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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。

寿命长。一般硬盘寿命不超过10年,磁带存储则有好几十年;

1951年电脑第一次用磁带记录数据

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节能。使用过程中,磁带不需要一直通电,对能源成本占比较大的服务器市场很友好;

有时软件会出现漏洞,伤害数据,磁带具备离线特点,所以可以提高防御能力。例如,2011年,因为一个软件升级,谷歌误删除4万个Gmail帐户邮件信息。虽然谷歌在硬盘中存储数据,放在多个数据中心,但是还是丢失了信息。幸好,数据同样存储在磁带中,谷歌可以从备份中恢复数据。

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。

安全。不安装驱动器的话,就无法访问磁带存储,这样磁带存储处于离线状态,从物理上避免了黑客的攻击,使存储的数据丢失和被篡改的可能性很小;

2011年的Gmail事故告诉我们:云服务提供商谷歌正在使用磁带。最近,微软告诉外界,它的Azure Archive Storage系统用到了IBM磁带存储装置。

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。

容量大。一盒磁带存储的容量可以达到330TB,远超目前任何现代存储器。

虽然有着这样那样的优点,不过企业之所以使用磁带,主要还是因为成本低。同样大的数据,如果用硬盘存储,成本是磁带的6倍,所以你会发现,凡是需要存储大量数据的地方,都会用到磁带。因为在消费产品中已经看不到磁带的身影,所以大家才会认为它已经消失。最近几年磁带存储技术取得了很大进步,在可预见的未来,它还会继续进步。

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开发的磁带存储技术,图中男子手持的一截磁带,存储容量可达100GB左右。

总之,在过去几十年里,磁带一直没有远去,未来几十年也不会消亡。为什么如此确定?请继续阅读。

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之所以断言磁带会有很长的生命力,主要出于一个原因:便宜。事实上,磁带越来越便宜。

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。

由于磁带存储的这些优势,使它即便读取速度低也没有被淘汰,不仅在银行、保险公司、国家档案馆,以及科研机构等对数据安全性要求很高的行业成为不可替代的力量,还保持着持续的技术更新:

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