磁帶為何是數字化時代存儲的新寵兒

  前言:20世紀50年代,計算機數據存儲引來了獨開生面的變革。1951年,磁帶首次被用於計算機上存儲數據,在UNIVAC計算機上作為主要的I/O設備,稱為UNIVACO,這是商用計算機史上的第一臺磁帶機。1956年,由IBM公司製造的世界上第一塊硬盤(350RAMAC)誕生。兩者本質上都採用電磁感應原理,但卻被分為鮮明的兩派,並日後在存儲量、讀寫速度、性價比上展開了角逐,由此展開了一場改變人類歷史的數據存儲的大戰。

  數據被視為21世紀的石油,其蘊含的價值正不斷被人們開採,甚至有人提出,數據應用水平已經成為數字時代左右企業成功的勝負手。但遺憾的是,數據每天都處在一邊產生一邊流失的狀態,不僅讓數據價值挖掘的工作一籌莫展,而且這些損失無法用準確的數字進行估算。

  讓數據能夠安全及穩定地存儲、備份,在應用時能夠被快速調取、恢復,已經成為各行各業數字化轉型中的共同挑戰。正如70年前一樣,時代正在呼籲數據存儲的變革。富士膠片(中國)記錄媒體事業部總經理駱琤表示,轉型中的產業呼喚著技術創新,打破傳統存儲的枷鎖。

磁帶為何是數字化時代存儲的新寵兒

富士膠片(中國)記錄媒體事業部總經理 駱琤

  數字化時代存儲的難題

  你也許知道,每年存儲的數據正在以30%-40%的速度在增長。

  但你可能不知道,存儲硬件容量增長的速度卻不到數據的一半。

  這意味著,數據與存儲之間的矛盾仍然會是懸在各行各業數字化轉型頭頂上的達摩克利斯之劍。

  那麼除了硬盤之外,還有其他更完美的選擇嗎?答案是有的,磁帶便是其中之一。在很早之前,磁帶便被用於存儲,包括電影、銀行、保險、國家檔案、石油勘探等重要數據,隨著這些方案不斷積累,技術也在不斷的創新中。

  富士膠片便是致力於不斷提升磁帶存儲能力的代表性企業之一,去年對外推出採用鋇鐵氧技術的 LTO8 數據流磁帶,單盤容量達到壓縮後 30TB,並宣稱將在2030年推出400TB的磁帶產品,這些信息在行業中如同在平靜的水面中投下的重磅炸彈,引發出前所未有的震動。面對數字化趨勢,安防行業亦到了轉型的分岔口,不僅面臨著智能技術升級的壓力,而且還面臨著數據存儲方案選擇的難題:

  一是安防產業正在積極推進自身的智能化轉型,這意味著如果還是延續傳統的的方式,將無法真正地進行創新;二是安防數據不僅多樣而且海量,對於存儲的性價比的需求日趨強烈;三是國家與用戶對於社會穩定、信息安全、網絡安全的重視程度不斷提升,甚至對有些數據提出了永久保留的需求,對於目前的行業主流存儲介質(如硬盤)而言,由於自身的結構束縛,存在著不小的壓力。

  “對於安防方案供應商而言,如果大家都採用’ HDD+SSD’存儲模式,無疑會減少方案的競爭性。在存儲方面,能給用戶提供更多的存儲方案選擇,以更合適的價格享受安防數據服務,才能強化方案的競爭力。因此對於方案供應商和用戶而言,磁帶都會是最優的選擇。” 駱琤如此說道。

  不「過時」的磁帶存儲技術

  那麼,數據流磁帶存儲解決方案會是智能存儲需求下的最優解嗎?要回答這個問題,首先還是要回到磁帶存儲技術本身的特徵上,總結起來磁帶存儲有著不同於主流在線存儲介質的三大特性:

  第一是存儲密度高。現在最新的數據流磁帶產品上塗布的是納米級磁性顆粒,不僅是磁顆粒變小,而且物理性能更加的穩定。簡單地說,正是因為單位面積的顆粒變多,使得存儲數據的容量變大。從理論上而言,目前單盤容量可達400TB,與硬盤相比,容量的瓶頸幾乎為零;

  第二是成本優勢。磁帶與硬盤相比,其擴容成本更低。一個磁帶驅動器可以對應大量的磁帶產品,當用戶需要擴展容量時,磁帶方案只需考慮存儲介質的成本,但硬盤無法做到這點。同時不少數據顯示,在日常使用的功耗上,硬盤存儲的成本遠遠超過磁帶;

  第三是長久保存的穩定性。磁帶記錄的穩定性已經多次在極端的環境下得到驗證,並且磁帶存儲已經被證明每讀寫1萬PB數據量後才有可能出現一次故障,同時也提供WORM磁帶(一次寫入,多次讀取)使數據無法被覆寫也無法被修改,這樣的特性讓其在重要的數據保存場景中得到用戶的青睞。

  其次換個角度看,技術持續創新,產品不斷迭代,才能真正促進產業的升級,如果僅僅是曇花一現的技術,那麼只會留下更多的泡沫。作為歷史悠久的技術,磁帶存儲從未停止過對創新的追逐,並在單盤容量,總擁有成本和故障率等多方面取得了令人矚目的成就。

  在富士膠片創新性地將磁帶存儲中的鋇鐵氧體(BaFe)進化為鍶鐵氧體(SrFe)後,磁帶將獲得了更高的存儲密度,而且性能屬性也大大提升。之前硬盤磁錄密度每年以40%的速度提升,但在最近幾年受到物理學的限制(在給定區域存儲的數據越多,每一個Bit能調配的空間就會越小),導致近幾年降到了10-15%。而當前磁帶存儲每年仍保持30%的增長速度,平均2.5年容量即可翻一番。除了介質本身的潛質外,目前磁帶機與磁帶庫產品基本都是資深IT生產商在生產,如IBM等,因此在無論是生態建設,還是解決方案技術發展的推動上,磁帶技術仍然充滿著不斷向上的生長力。

  最後看看實戰效果。 2011年,谷歌因為軟件升級,誤刪了4萬個Gmail帳戶的郵件信息。雖然谷歌當時在硬盤中存儲了數據,並放在多個數據中心中,但還是讓信息丟失了。最後在磁帶中,谷歌才從備份中恢復了數據。近期,微軟也對外宣佈,Azure Archive Storage系統用到了IBM磁帶存儲裝置……在互聯網時代,因為軟硬件的漏洞,往往會被黑客所攻擊,導致數據洩露與丟失,更安全更穩定的存儲保證已經迫在眉睫,而磁帶存儲已經成為互聯網巨頭共同的選擇。

  綜合起來看,採購成本、擴充成本、運維成本與數據安全可靠性均已具備,那麼磁帶存儲能否藉助這股優勢在安防行業中進行一場“疾如風,侵掠如火”的存儲變革呢?駱琤認為,

未來磁帶與硬盤會以共存的方式在行業中發展下去。“也許在某些應用中兩者依然是競爭的關係,但是更多的情況兩者是共生的。磁帶作為重要的存儲補充方案,最終的選擇權都歸屬於用戶,任何的技術都在不斷的優化,很大程度上用戶的推動力是最大的,多樣化的解決方案能讓用戶在存儲方案的選擇上更加靈活。”

  雖然目前硬盤主要用於在線存儲,磁帶更多聚焦離線存儲,兩者各有聚焦,但從容量上來看,磁帶目前已經可以達到400TB,而硬盤最多僅到20TB,如果硬盤要再往上拓展,必須藉助熱輔助技術,這意味在成本下降和技術突破方面將難以再有優勢。

  “既然選擇專注B端產品,我們更加聚焦於自身技術的深耕和創新,確保產品質量和性能能夠符合今後的場景需求,用戶自然會認可我們的產品。” 駱琤在回應市場用戶的認可上顯得信心滿滿。

磁帶為何是數字化時代存儲的新寵兒

 LTO數據流磁帶

  「冷」數據市場的「熱」角力

  國際數據公司IDC曾預測,全球數據圈將從2018年的33ZB增至2025年的175ZB,中國屆時將成為全球最大的數據圈。2020年,國內新基建建設已經按下了加速鍵,5G、AI、大數據、雲計算、物聯網等加速發展將產生海量數據,數據存儲將成為相關領域重要的基礎性環節。

  人們習慣將訪問頻次較高的數據稱為“熱數據”,訪問頻次較低的稱為“冷數據”,後者時延要求低,但數量龐大,約佔全球數據總量的70%以上。磁帶作為全球冷數據存儲的主要介質,其價值往往被人們所誤判,認為只是進行無用價值的存儲而已。

  “業界認為對於數據而言最重要的三個元素是算法、算力、存儲,數據存儲是前兩者不斷提升的重要保證。現在屬於數據爆炸的時代,無論是‘無人駕駛’還是‘雙十一’,數據都可能在瞬間劇增,達到峰值。一些新的應用產生的數據的價值可能暫時仍未能清楚該如何使用,雖然會被視為冷數據存儲起來,但隨著算力及算法的發展,它們的價值可能便會被挖掘。” 駱琤如此說道。

  駱琤篤信,任何數據都有其獨特的價值。“熱數據需要滿足交互速度快的需求,因此用戶可能能用固態硬盤,那些不常用的數據,可以放在冷存儲中,長久保留下去。冷數據市場的容量規模已經備受關注,從而帶動人們瞭解磁帶的價值,並意識到在某些應用場景中其重要性已經超越了硬盤。”

  目前國內外不少知名互聯網企業已經在開始大量使用磁帶存儲解決方案。這讓磁帶開始走出傳統的金融、電信、電視臺等場景,獲得更高的曝光率。在國內,駱琤透露,經過雙方多次交流探討,百度智能雲已經選擇磁帶存儲解決方案。以無人駕駛應用場景為例,其需要存儲大量的數據(每輛車每天能生成的數據大於10TB),百度目前擁有300輛這樣的車,如果將這些數據全部存儲在硬盤中,成本非常的昂貴。另外一方面,原來百度的數據源湧入之後,會先存在硬盤裡,再遷移進磁帶庫裡,在這個流程中,用戶最大的感受是硬盤的緩存速度很慢,經過排查他們發現硬盤的實測遷移速度為200MB/s,而磁帶的實測傳輸速率為600MB/s,數據遷移的瓶頸恰恰在於硬盤。

  “百度開始擔心這些數據存儲的問題,積極尋找將數據快速歸檔到磁帶庫的方法。目前改進方式是將固態硬盤代替之前的機械硬盤,直接連接磁帶庫,大大提升了效率。這是比較創新的方式,體現了成熟的技術在新應用中能無縫地嵌入。除了百度之外,富士膠片已經開始與眾多雲服務商進行合作,讓數據量磁帶技術充分展現出其價值,目前在醫療、科研、網絡生活等各種領域都得到了廣泛的應用。” 駱琤補充說道。

  百度雲的需求僅僅是國內產業數字化、信息化轉型的冰山一角,5G、AI、無人駕駛、新基建等應用,將再次引發數據的“爆炸性”增長,在用戶存儲預算受限的前提下,磁帶容量與技術的不斷提升,對於各行各業而言都是一個好消息。展望未來,駱琤表示一方面富士膠片將不斷深耕本地,瞭解中國市場的實際需求,展現產品的價值,另一方面也會積極尋找國內高價值的合作伙伴,共同擁抱新基建,推進數字化解決方案的落地。

  野火燒後,新木叢生。在膠捲逐步退出歷史舞臺之時,富士膠片運用著當年積澱的膠捲技術,踐行著二次創業,並迅速在影像存儲、文件處理、醫療健康&高性能材料等領域佔據了領先的地位。當人們在追捧新興技術的時候,傳統技術的潛力往往會被低估。但在新技術深入行業應用場景腹地之後,因為缺乏行業的深刻理解,總會遇到難以攻克的關卡。而傳統的技術在時光的長河中穩健發展,通過擁抱新的應用,得以進化與演變。技術無新舊之分,只有不斷磨練自身新的思維,保持對社會需求的敏感,才可實現賦能產業創新最佳實踐。


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