隱居幕后的存儲器——磁帶存儲

不知道您的生活中有多久沒有用到磁帶了，這種盒裝的存儲介質(zhì)應(yīng)該是無數(shù)80后、90后的童年回憶，想必每一個孩子，都有小時候用磁帶聽著英語聽力昏昏欲睡的經(jīng)歷。后來，隨著年齡的增長，我們從磁帶換到了mp3，再從mp3用到了如今的智能手機，磁帶似乎已經(jīng)被掃進了歷史的廢料堆之中。雖然生活中已經(jīng)難覓其蹤跡，但是磁帶并沒有被淘汰，反而在自己的領(lǐng)域火得很好，大有成為未來“新一代”存儲介質(zhì)的趨勢，現(xiàn)在這種昔日的“落后”存儲，已經(jīng)成了科技巨頭們儲存大數(shù)據(jù)的秘密武器。

今天，隨著國產(chǎn)存儲芯片企業(yè)的崛起和存儲市場下行周期的影響，現(xiàn)在的SSD價格可謂是“白菜價”，便宜的SSD價格基本上降到了1TB 兩三百元人民幣的區(qū)間，但是對于一些大企業(yè)要以PB為單位來計算的龐大數(shù)據(jù)存儲來說，其成本還是難以接受。也許有人會說，那為什么不用云存儲呢？為什么要把數(shù)據(jù)存在本地線下？這就不得不提到谷歌公司在2011年的遭遇。

在2011年，由于一次更新中的漏洞，谷歌郵件服務(wù)Gmail意外地從40000多個賬戶里刪除了郵件。盡管谷歌一直在多個數(shù)據(jù)中心使用硬盤儲存?zhèn)浞荩杂幸恍?shù)據(jù)無法恢復。慶幸的是，在磁盤上備份了這些數(shù)據(jù)，因此才能成功恢復全部數(shù)據(jù)。

由此可以看出線上云存儲并不是一種十分可靠的方式，雖說這件事發(fā)生在十多年前，而如今的云存儲計算可靠性已經(jīng)大大提升了，但是將數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡(luò)之上，還是會面臨黑客攻擊，因此線下的存儲方式對于擁有大量重要數(shù)據(jù)的公司來說，依舊是十分必要的備份手段。

那么，有什么廉價可靠的存儲手段可以使用呢？結(jié)合文章標題和前文內(nèi)容，相信各位已經(jīng)知道了，這便是早以在大眾視野中消聲覓跡的磁帶了。其成本有多低呢？大概是每TB 30人民幣所有，不論是對比價格已經(jīng)腰斬卻還要三百人民幣的SSD，還是每TB 150人民幣左右的機械硬盤，用磁帶存儲無疑是低成本的首選。

磁帶存儲信息的原理十分簡單，早在60年前，人類就已經(jīng)開始使用這種方法來存儲信息了。眾所周知，幾乎所有的信息都可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，使用二進制的 0 和 1 表示，這些數(shù)字在電路中對應(yīng)于高電壓和低電壓。那么我們使用磁場的南北兩極來表示電壓高低。磁帶就是利用這個原理，表面鋪滿了磁粉，錄入的時候讀寫頭根據(jù)電路變化，產(chǎn)生磁場，改變了磁粉的排列方式，這樣無數(shù)的信息就以磁極的形式被記錄了下來，讀取的時候，只要反過來，根據(jù)磁粉排列產(chǎn)生的磁場，生出感應(yīng)電流，信息就能被解讀。

信息使用磁帶進行存儲其優(yōu)點十分明顯，第一就是一旦信息被寫入磁帶，它就將“半永久”得被存儲在之上，它不會消耗任何電力，除非物理破壞或有意抹除信息，這些信息將安全的存儲至少50年的時間；第二磁帶十分可靠，比起動不動就會壞道的硬盤，其錯誤率要低上4到5個數(shù)量級；第三，由于磁帶是以物理實體存于線下，網(wǎng)絡(luò)上的黑客攻擊自然是不會遇到了，還有一點就是磁帶還具有內(nèi)置的動態(tài)加密和介質(zhì)本身提供的額外安全保障。畢竟，如果磁帶未安裝在驅(qū)動器中，則無法訪問或修改數(shù)據(jù)。就算獲取了磁帶本體，對其讀取也是一道不小的門檻。

既然磁帶存儲這么好？那么為什么現(xiàn)在在日常生活中還是見不到使用磁帶作為存儲的媒介呢？自然是有它自身的致命缺陷，磁帶由于其自身的結(jié)構(gòu)限制，它不能像傳統(tǒng)的機械硬盤那樣用磁頭加上搖臂來尋道，一盒磁帶的長度通常是幾百米，平均數(shù)據(jù)訪問時間達到50至60秒，而硬盤只需5至10秒。因此磁帶的隨機讀寫能力十分羸弱，只能順序讀寫，不能隨機讀寫，對于我們?nèi)粘５氖褂脠鼍?，本來就需要用到大量隨機讀寫的能力，磁帶可以說格格不入；而就算解決了隨機讀寫慢的問題，現(xiàn)代大存儲的磁帶屬于一種前期投入大，而后期投入小的產(chǎn)品，磁帶確實價格便宜，但是讀取需要用到的設(shè)備售價往往十分昂貴，很難走入大眾視野?？偨Y(jié)來說，目前的磁帶存儲只適合需要大量資料、長時間存儲，且不會輕易覆寫的企業(yè)數(shù)據(jù)庫來使用。

那么磁帶存儲的未來前景還久遠嗎？筆者認為磁帶在可以預見的未來都會一直存在，相比于磁帶來說，機械硬盤很可能先一步衰退。且不提固態(tài)硬盤的高速發(fā)展，和越來越便宜的售價。過去幾年，硬盤數(shù)據(jù)的磁錄密度的增長速度由歷史上的年均40%左右放緩至10%至15%。機械硬盤的容量已經(jīng)嚴重受到摩爾定律的影響，因此，目前磁盤驅(qū)動器制造商通過增加磁盤的磁頭和盤片數(shù)量，來增加相同尺寸設(shè)備的容量，以此進行彌補，以保持磁盤容量的增長。但是反觀磁帶，因為其材料面積比機械硬盤大得多，記錄密度也小于機械硬盤，因此磁帶的摩爾定律可以延續(xù)10年甚至更久，而不會遇到基礎(chǔ)物理學方面的障礙。事實上，磁帶可能是最后遵循摩爾定律增長趨勢的信息技術(shù)之一，這種增長趨勢將維持至10年后，甚至更長。這一趨勢將進一步增加磁帶相對于硬盤及其他存儲技術(shù)的成本優(yōu)勢。磁帶盡管很古老，很難在黑白電影之外見到，但它仍將存在很多年；不僅如此，隨著全球低碳減排的任務(wù)越來越多，在低碳節(jié)能方面上，由于其存儲不需要通電的特性，磁帶也有其優(yōu)勢。市場研究權(quán)威IDC (International Data Corporation)預測，將要存儲在企業(yè)存儲系統(tǒng)上的80%的存檔數(shù)據(jù)以及要存儲在企業(yè)存儲系統(tǒng)上的57%的復制數(shù)據(jù)遷移到磁帶上后，每年的二氧化碳減排量將為43.7%，有可能在2019年至2030年期間避免累計6.64億公噸的碳排放。

也許對于您來說，磁帶只是童年的回憶，只存在于您的腦海之中，但是知道今天磁帶依舊在幕后默默工作，守護著信息的安全。也許未來隨著磁帶技術(shù)的發(fā)展它也許會重回消費端市場，但，那都是現(xiàn)在對于未來的一些不切實際的幻想，目前消費端的存儲，在未來很可能是固態(tài)硬盤的天下。