硬盘?光盘?磁带?

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   近几年来,信息存储技术飞速发展,各种曾经是高不可攀的存储设备,如高容量硬盘、可擦写CD以及磁光盘(MO)等,其价格都在大幅度下降。存储设备价格的普遍下滑给很多人带来一种困惑:现在是不是也可以用活动硬盘/热插拔硬盘、CD或磁光盘来代替传统的磁带备份呢?
　　作为经典的电子信息存储技术,磁带已经被人们使用几十年了。随着硬盘、可擦写CD、MO等技术的发展,磁带技术会不会有朝一日被淘汰出局,与古老的结绳记事一样永远地成为历史呢?为了带领人们走出这种困惑,我们现在就将所有的存储技术都进行详细的探讨,看看究竟是哪种技术,无论是现在还是未来,最适合于备份。
　　从整体来看,信息存储全貌就象是一个金字塔,根据性能与价格的不同,由下到上共包括五个技术层次(需要注意的是,我们这里所指的"性能"只是指数据的存取速度,并不包括
该技术可靠性、可管理性等其它方面)。位于金字塔最底层的就是纸张与微缩胶片技术。纸张是人们使用最久最广泛的信息载体。然而随着社会的发展,信息量不断增加,纸张所能提供的信息容量越来越不能满足人们的要求。后来人们想到了用微缩胶片代替纸张的办法。但是,微缩胶片所能提供的存储空间毕竟也是十分有限的, 而且现今人们需要存储的不仅仅是文字信息,还包括声音、动画等多媒体信息。很显然,微缩胶片在这方面是无能为力的。
　　位于纸张和微缩胶片之上的一层是顺序存取二级存储技术(Sequential Access Secondary Storage),也就是磁带技术。因为对磁带数据的访问必须经历由前向后或由后向
前的顺序查找,因此它的工作方式被称为"顺序存取"。磁带技术已经被广泛地应用于我们的日常生活当中,如录音、录相所使用的都是磁带技术。将磁带用于计算机领域也有几十年的历史了,在硬盘、光盘等技术问世之前,人们就是用磁带作为计算机的一级存储设备。但由于磁带的工作原理是顺序存取,因此它的存取速度比较慢。半导体及硬盘技术问世后,磁带就退居到二级存储的领域。
　　磁带技术的上一级就是直接存取二级存储技术(Direct Access Secondary Storage),主要是指近些年问世的CD、磁光盘(MO)等技术,也可统称为光盘技术。有些人误以为光盘的容量是所有存储介质中最高的,然而实际上,即便是下一代DVD光盘容量也只有2.7GB,与目前广泛使用的DDS-3磁带的容量(24GB)相比还差得很远。不过光盘技术也有其独到的优势,首先由于它的工作原理是对数据的直接定位与访问,因此它的数据存取速度比较快;其次,光盘的寿命很长,优秀的光盘可以保存100年以上。这一点是任何其它技术都无法与之相比的。
　　光盘技术之上就是硬盘技术,它的数据存取速度相当快,因此被广泛地应用于计算机的一级存储领域。硬盘技术近些年来发展相当迅速,由于采用了许多新技术,硬盘的存储
密度越来越高,容量越来越大。目前5.25英寸硬盘容量可达23GB。硬盘容量的提高对使用者来说当然是一件好事,但同时带来一个不容忽视的问题:一旦硬盘出现故障,数据丢失的数量就会相当大,损失也会比以往更严重。
　　硬盘之上,也就是位于塔顶的技术就是半导体存储技术,主要是指计算机的内存,如ROM、RAM等。显而易见,这种技术的数据存取速度最快,性能最高,但价格也最昂贵。因此,它一般只用来作计算机数据的即时存储,而不用作长期的大容量数据存储。探讨完信息存储技术的金字塔之后,我们要解决的问题就是哪种技术最适合用来作备
份。需要注意的是,备份不等于简单的文件拷贝,也不等于文件的永久归档。总体来讲,备份有三个最主要的特点:
　　1. 备份最大的忌讳就是在备份过程中因介质容量不足而更换介质,因为这会降低备份数据的可靠性。因此,存储介质的容量在备份中具有压倒一切的重要性。
　　2. 备份的目的是为了防备万一发生的意外事故,如自然灾害、病毒侵入、人为的破坏等等。这些意外事故不可能每天都发生,因此我们使用备份数据的频率并不是很高。从这个意义上来讲,对备份数据的存取速度并不是一个很重要的因素。我们没有必要为了追求一个并不重要的高速度而成倍地增加我们对备份的投资。
　　3. 可管理性是备份中一个很重要的因素,因为可管理性与备份的可靠性紧密相关。最佳的可管理性当然就是自动化备份方案。如果一种技术不能提供这种自动化方案,那么它就不能算是好的备份技术。
　　很明显,位于塔顶的半导体存储技术与位于塔底的纸张/微缩胶片技术都不适合用来作备份,因此便只剩下了硬盘、光盘和磁带三种技术。我们现在就对这三种技术进行集中的分析:
　　硬盘技术:硬盘价格的下降与热插拔技术的成熟使人们联想到是不是可以用硬盘来进行备份。这乍听起来似乎是一个很吸引人的想法,因为硬盘的数据存取速度很快,用户
可以很迅速地访问备份数据。但是正如我们前面所说的那样,数据的存取速度在备份中并不是一个很重要的因素。而且,尽管硬盘的价格一降再降,但是它的单位存储成本仍然远远地超出任何其它的常用介质。如果我们果真为了追求存取速度而采用硬盘进行备份的话,那么备份成本就将会成为一个严峻的问题。例如,若要备份一台容量为4GB的服务器,我们必须使用一台容量至少也为4GB的硬盘。而目前一块4GB的SCSI硬盘为7000元左右。当然,这4GB还只是一个在线的数据量。如果将历史数据也考虑在内的话,4GB还是远远不够的。很显然,这样高的备份成本任何人都不会愿承担。同时,硬盘备份的可管理性也是一个问题。到目前为止,还没有一种"硬盘自动化备份方案",因此如果用硬盘来备份的话,每天的硬盘更换任务就必须由人工来完成。我们知道,这种人工的介入只会增加故障发生的概率,降低备份的可靠性。另外最重要的是,即便硬盘的价格今后再次大幅下降,而且还终于有人设计出一种"自动硬盘加载机",但硬盘还是有一个无法避免的严重缺陷,那就是它的故障发生率比较高。这是由硬盘本身的工作原理所决定的。硬盘驱动器利用磁头与盘面间的相对运动进行读写,磁头与盘面间利用空气轴承原理来保持一定的间隙。但随着存储密度的增加,这个间隙越来越小,极易因振动或冲击而造成头盘相撞,或因密封失效,使灰尘进入盘腔而引起盘片刮伤。盘片被刮伤后通常无法修复,因此很容易引起数据丢失的严重后果。位于北京中关村的一家外设修理公司每年都会收到几千台发生故障的硬盘,其中10%的用户要求无论如何也要保存硬盘内的数据。然而遗憾的是,在大多数情况下,这些硬盘是无法修复的。这就决定了硬盘只能是备份的对象,而不适合用来进行备份。
　　光盘技术:目前市场上90%的商业软件都以光盘为载体,摒弃了传统的软盘形式。这恰好反映了光盘最主要的功能之一,即数据的运载功能。以往要由几十张软盘才能装得下的操作系统,现在只要一张光盘就足够了。这无疑给人们带来很大的便利。光盘的另一个重要功能就是利用其优异的介质寿命和较高的数据访问速度,对重要数据进行永久的归档存储和快速的近线访问。联合国的文件查询、图书馆的光盘检索、以及税务部门的税单查询系统等都是利用了光盘技术的这种特点。但是,将光盘技术运用于数据备份领域,现在看来还为时尚早。首先,这种技术有一个致命的弱点:没有任何一种应用程序支持它实现对网络系统的完全备份。这是因为光盘主要是通过拷贝命令来获得系统中的数据,而我们知道,拷贝命令无法复制整个系统。其次,光盘也不能备份正在使用中的文件。如果想利用光盘来备份文件的话,就必须先关闭所有的程序与文件。这对于跨地域的大型网络来讲,是根本不可能的事情。再次,它的介质容量虽然进步很快,但下一代DVD光盘的容量也仅为2.7GB,而目前服务器硬盘的平均容量已经超过4GB。这就是说,用一张光盘根本无法实现对整台服务器的备份,必须得用两张以上的光盘才可以。这就犯了备份中最大的忌讳,即在备份进行的过程中更换介质。这样做的后果便是严重降低了备份数据的可靠性。即便这一点我们也不去考虑,光盘技术还有一个令人头痛的问题,就是它的成本。对网络系统进行备份只能采用光盘库技术,而这种光盘库的价格对大多数用户来讲,都还是令人望而却步。因此,光盘技术也不适合用来进行备份。
　　现在我们知道,无论是硬盘技术,还是光盘技术,都不适合用来进行备份,只有磁带技术才真正适合于备份领域。事实上,磁带技术长期以来一直都是首选,甚至是唯一的备份
技术。它在一个如此低廉的成本上,提供了如此高的容量、可靠性以及可管理性,这是其它任何技术都无法做到的
　　我们可以看出,无论现在还是将来,硬盘、光盘的介质成本都永远无法与磁带相提并论。虽然硬盘、光盘等技术在某些方面要优于磁带技术,然而在备份领域,磁带的
主导地位仍然不可动摇。由于磁带技术已经被人们不停地开发了半个世纪,因此它是最成熟的备份技术。目前一盘DDS-3磁带每厘米可存储大约2MB的数据,而这2MB数据需要用户承担的介质费用才不过几分钱。如此低廉的成本是任何其它技术都无法比拟的。而且,与光盘等技术相比,优秀的磁带技术(如4mm)有着非常明朗的发展前景。一些主要的生产商如HP、Sony等已经为4mm技术制定了长远的发展规划,这就保证了4mm技术的连贯性与一致性,避免发生技术发展过程中的断层现象。因此,磁带技术无论在过去、现在、还是将来,都是最明智的备份选择。


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