隱居幕后的存儲器——磁帶存儲

不知道您的生活中有多久沒(méi)有用到磁帶了，這種盒裝的存儲介質(zhì)應該是無(wú)數80后、90后的童年回憶，想必每一個(gè)孩子，都有小時(shí)候用磁帶聽(tīng)著(zhù)英語(yǔ)聽(tīng)力昏昏欲睡的經(jīng)歷。后來(lái)，隨著(zhù)年齡的增長(cháng)，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(jìn)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(méi)有被淘汰，反而在自己的領(lǐng)域火得很好，大有成為未來(lái)“新一代”存儲介質(zhì)的趨勢，現在這種昔日的“落后”存儲，已經(jīng)成了科技巨頭們儲存大數據的秘密武器。

今天，隨著(zhù)國產(chǎn)存儲芯片企業(yè)的崛起和存儲市場(chǎng)下行周期的影響，現在的SSD價(jià)格可謂是“白菜價(jià)”，便宜的SSD價(jià)格基本上降到了1TB 兩三百元人民幣的區間，但是對于一些大企業(yè)要以PB為單位來(lái)計算的龐大數據存儲來(lái)說(shuō)，其成本還是難以接受。也許有人會(huì )說(shuō)，那為什么不用云存儲呢？為什么要把數據存在本地線(xiàn)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(gè)賬戶(hù)里刪除了郵件。盡管谷歌一直在多個(gè)數據中心使用硬盤(pán)儲存備份，但仍有一些數據無(wú)法恢復。慶幸的是，在磁盤(pán)上備份了這些數據，因此才能成功恢復全部數據。

由此可以看出線(xiàn)上云存儲并不是一種十分可靠的方式，雖說(shuō)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，但是將數據存儲在網(wǎng)絡(luò )之上，還是會(huì )面臨黑客攻擊，因此線(xiàn)下的存儲方式對于擁有大量重要數據的公司來(lái)說(shuō)，依舊是十分必要的備份手段。

那么，有什么廉價(jià)可靠的存儲手段可以使用呢？結合文章標題和前文內容，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(jià)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(pán)，用磁帶存儲無(wú)疑是低成本的首選。

磁帶存儲信息的原理十分簡(jiǎn)單，早在60年前，人類(lèi)就已經(jīng)開(kāi)始使用這種方法來(lái)存儲信息了。眾所周知，幾乎所有的信息都可以轉化為數字形式，使用二進(jìn)制的 0 和 1 表示，這些數字在電路中對應于高電壓和低電壓。那么我們使用磁場(chǎng)的南北兩極來(lái)表示電壓高低。磁帶就是利用這個(gè)原理，表面鋪滿(mǎn)了磁粉，錄入的時(shí)候讀寫(xiě)頭根據電路變化，產(chǎn)生磁場(chǎng)，改變了磁粉的排列方式，這樣無(wú)數的信息就以磁極的形式被記錄了下來(lái)，讀取的時(shí)候，只要反過(guò)來(lái)，根據磁粉排列產(chǎn)生的磁場(chǎng)，生出感應電流，信息就能被解讀。

信息使用磁帶進(jìn)行存儲其優(yōu)點(diǎn)十分明顯，第一就是一旦信息被寫(xiě)入磁帶，它就將“半永久”得被存儲在之上，它不會(huì )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(shí)間；第二磁帶十分可靠，比起動(dòng)不動(dòng)就會(huì )壞道的硬盤(pán)，其錯誤率要低上4到5個(gè)數量級；第三，由于磁帶是以物理實(shí)體存于線(xiàn)下，網(wǎng)絡(luò )上的黑客攻擊自然是不會(huì )遇到了，還有一點(diǎn)就是磁帶還具有內置的動(dòng)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動(dòng)器中，則無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)或修改數據。就算獲取了磁帶本體，對其讀取也是一道不小的門(mén)檻。

既然磁帶存儲這么好？那么為什么現在在日常生活中還是見(jiàn)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構限制，它不能像傳統的機械硬盤(pán)那樣用磁頭加上搖臂來(lái)尋道，一盒磁帶的長(cháng)度通常是幾百米，平均數據訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間達到50至60秒，而硬盤(pán)只需5至10秒。因此磁帶的隨機讀寫(xiě)能力十分羸弱，只能順序讀寫(xiě)，不能隨機讀寫(xiě)，對于我們日常的使用場(chǎng)景，本來(lái)就需要用到大量隨機讀寫(xiě)的能力，磁帶可以說(shuō)格格不入；而就算解決了隨機讀寫(xiě)慢的問(wèn)題，現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(shí)價(jià)格便宜，但是讀取需要用到的設備售價(jià)往往十分昂貴，很難走入大眾視野?？偨Y來(lái)說(shuō)，目前的磁帶存儲只適合需要大量資料、長(cháng)時(shí)間存儲，且不會(huì )輕易覆寫(xiě)的企業(yè)數據庫來(lái)使用。

那么磁帶存儲的未來(lái)前景還久遠嗎？筆者認為磁帶在可以預見(jiàn)的未來(lái)都會(huì )一直存在，相比于磁帶來(lái)說(shuō)，機械硬盤(pán)很可能先一步衰退。且不提固態(tài)硬盤(pán)的高速發(fā)展，和越來(lái)越便宜的售價(jià)。過(guò)去幾年，硬盤(pán)數據的磁錄密度的增長(cháng)速度由歷史上的年均40%左右放緩至10%至15%。機械硬盤(pán)的容量已經(jīng)嚴重受到摩爾定律的影響，因此，目前磁盤(pán)驅動(dòng)器制造商通過(guò)增加磁盤(pán)的磁頭和盤(pán)片數量，來(lái)增加相同尺寸設備的容量，以此進(jìn)行彌補，以保持磁盤(pán)容量的增長(cháng)。但是反觀(guān)磁帶，因為其材料面積比機械硬盤(pán)大得多，記錄密度也小于機械硬盤(pán)，因此磁帶的摩爾定律可以延續10年甚至更久，而不會(huì )遇到基礎物理學(xué)方面的障礙。事實(shí)上，磁帶可能是最后遵循摩爾定律增長(cháng)趨勢的信息技術(shù)之一，這種增長(cháng)趨勢將維持至10年后，甚至更長(cháng)。這一趨勢將進(jìn)一步增加磁帶相對于硬盤(pán)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(jiàn)到，但它仍將存在很多年；不僅如此，隨著(zhù)全球低碳減排的任務(wù)越來(lái)越多，在低碳節能方面上，由于其存儲不需要通電的特性，磁帶也有其優(yōu)勢。市場(chǎng)研究權威IDC (International Data Corporation)預測，將要存儲在企業(yè)存儲系統上的80%的存檔數據以及要存儲在企業(yè)存儲系統上的57%的復制數據遷移到磁帶上后，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(lái)說(shuō)，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(zhù)信息的安全。也許未來(lái)隨著(zhù)磁帶技術(shù)的發(fā)展它也許會(huì )重回消費端市場(chǎng)，但，那都是現在對于未來(lái)的一些不切實(shí)際的幻想，目前消費端的存儲，在未來(lái)很可能是固態(tài)硬盤(pán)的天下。