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相较于硬盘,磁带存储的优势在哪里?

     发布时间:2017-04-27 
关于「磁带已死」的争论已经持续很久,但以磁带的特性而言,仍然是最适合做为长期的数据归档保存之用,众多特性是硬盘所无法取代的。

磁带备份是最早的存储应用之一,磁带价格低廉,介质稳定,可以异地脱机保存,运输方便,一开始就是存储、备份和恢复的主要介质。但近年来,硬盘存储取得长足发展,访问速度与可靠性均不断提升,单位容量成本则不断降低,而CDP技术的兴起,更充分利用硬盘存储的优势,使数据的备份恢复真正成为实时备份。毫无疑问,CDP软件的兴起将在备份、恢复应用领域对磁带技术形成巨大的冲击。而在硬盘存储的全面侵蚀下,全球磁带市场都呈现了不景气的趋势。为此,业内认为磁带最终会退出存储市场。果真如此吗?


事实上,今天的磁带跟几年以前有很大不同,几年以前磁带更主要作为被动的备份,数据量小放在机器内部,数据量大放在机器外部,主要工作把机器内数据从硬盘备份到磁带。今天磁带应用范围大幅度提高,已经成为信息生命周期管理很关键的环节,这叫归档环节,把一些并不频繁使用的数据放在磁带上,客户在需要时候可以访问。所以磁带在今天随着数据容量的提高,数据使用的频繁程度,包括重要性又不一样,所以把一些不太频繁使用的放在一个磁带上,从而满足很多客户对大数据存储的需要。存储架构中仍然不可或缺的磁带,关键就在于磁带能够提供硬盘所不具有的优势。


1.   价格低廉


SATA硬盘价格虽然持续探底,但与磁带相较下仍有相当的差距。以目前市场上的500GB SATA硬盘来说,零售价约在 RMB1,050 – 1,450,每 GB单位成本约 RMB2-3。而在磁带方面,以 LTO-3/4磁带为例,每卷磁带的价格大约RMB300-500,每 GB单位成本约 RMB0.6~1。


若仅以存储媒体的成本为基准,磁带的成本虽然较低,但乍看之下的优势并不很大,显然的,存储媒体只是存储系统的一部份,光有媒体并不能发挥效用,必须构成完整的系统才能提供存储服务。因此在比较磁带与磁盘系统的成本时,必须以完整系统作为基准才有意义。


由磁带与磁盘系统成本比较表可以明显看出,当要满足一定容量的需求时,容量越高,则磁带的价格优势就越明显。首先是由于磁带媒体本身的成本本来就有30%到1倍的价格优势,需要的容量越高,这个价格优势也会随之而扩大。


其次是在装置方面的成本差距,就磁带来说,只要增加磁带库的磁带仓数目,就能扩充存储容量。由于都是透过机械手臂来进退带,磁带仓的机构非常单纯,不过是个金属或塑料材质的卡匣而已,因此增加磁带仓的数目除了扩大机箱尺寸外,增加的成本有限。就同样都只含有1台读写头的磁带库,12卷装的款式与 24卷装的款式虽然在最大容量上会相差一倍,但机器本身的费用相差幅度一般还不到10%。


但就磁盘系统而言,增加硬盘槽(Bay)除了会增加机箱尺寸外,连带着也会改变背版规格,另外,当硬盘数量增加到一个程度后就需考虑控制器的 I/O效能问题,必要时还需搭配双控制器,因此不同 Bay数的磁盘阵列价格差异较大。


硬盘的价格虽然不断降低,但就单位存储成本而言仍比磁带高,随着数据量的持续成长,若以磁盘作为企业数据的长期存储媒体,将带给企业相当高的成本负担。因此在长期保存、数据归档等应用领域,单位成本低的磁带仍有其不可取代的地位。


2.   可以异地备援


透过磁带便于携带、转移存储地点的特性,企业可轻易的建立异地备援机制,相较下,硬盘系统则需藉由昂贵的远程复制机制才能建构灾难备援。


由于磁带的媒体与读写机构分离的特性,只要将带子从磁带机取出并送到别处保管,马上就完成了数据的异地备援,无须其他特殊程序,只需多购置磁带即可。


相较下,硬盘系统就没有这种便利性,虽然多数企业级磁盘阵列机箱都能提供热抽换的机制,但是这个机制只是作为硬盘损毁时的修复手段,对已组成磁盘阵列的硬盘来说,无法随意将任一台硬盘抽出。因此磁盘系统只能透过网络远程复制的方式来建构异地备援机制,但这类远程复制产品都不便宜。


不过就将数据传输到异地备援时的安全性来说,硬盘系统使用的网络远程复制可以利用加密机制来确保数据安全。而像磁带这种直接搬运实体的异地备援方式,就可能由于运输过程中的疏忽而导致遗失磁带,使存放在磁带上的数据面临安全性的问题。但话说回来,磁带在运送过程遗失牵涉的是人员组织管理的问题,而不是技术方面的因素,而且目前磁带也已提供了硬件加密功能,可以在磁带遗失时,至少确保里面存放的数据不会泄漏。


3.   介质稳定、可长期保存


除了成本低与易于转移数据外,磁带最大的优点就是在长期保存方面。磁带介质稳定,不容易改写上面的数据,只要妥善保管磁带,在实务上已经证明,以磁带存储数据可以保存大约 30至 50年。磁带机本身虽然也有读写头与机构老化的问题,但这些机构零件都是可以透过维护来更换,而且新一代的磁带机至少能够往前兼容读取 2代、写入 1代的磁带规格,因此旧规格磁带仍有许多方式可以读取。


反观硬盘系统方面,受到机械结构的限制,绝大多数的硬盘都只能保固 3至 5年的使用期限,使用超过 5年的硬盘虽然不代表一定就会损坏,但可靠性已无法保证。然而对企业来说,数据的可靠性是最优先考虑的因素,因此多数较有制度的企业都会每隔 3至 5年更新一次硬盘系统,而不会让一台硬盘使用超过 5年以上。

因此,磁带在数据的长期保存方面,远较硬盘占有优势。每隔 3至 5年定期更新磁盘系统除了花费庞大外,更新时的数据转移也是另一个麻烦。


磁带在系统回复方面也有其优势之处。由于磁带的读写头与存储媒体分离,必须两者同时损坏才会造成完全的系统损失,若只是磁带损毁,则磁带机还是能读写新的磁带;若是磁带机损毁,则完好的磁带只要放到另一台正常的磁带机上,也仍能正常读取。相较下硬盘不管是磁头、盘片还是控制电路任一损毁,都会造成整个磁盘失效。透过 RAID的方式虽然能够提高磁盘系统对于单一硬盘损毁的容忍限度,但数据量越大,重建数据时所需的运算时间也越久,除非使用较损耗容量的 RAID 6,否则在重建期间若再有一台硬盘损毁,则数据就会永久损失。


4.   低耗能及省电


选择磁带或硬盘技术还需要考虑另外一项费用,这就是能耗。据 Gartner一项针对 CIO的调查研究表示,70%的被访者认为,电力和制冷问题是他们的数据中心所面临的一个最大问题,IT预算中能源方面的花费从 8%激增到 48%。在美国,3年的纯能源成本消耗已经等同于设备购置成本;而在欧洲,3年的纯能源成本消耗甚至已经 2倍于设备购置成本。电力消耗已成为 IT支出中的绝对大户。在这样的需求下,绿色技术开始大行其道。事实上,存储的单位能耗在 IT领域里面不算很高的设备,依据统计预测,从 1994年到 2008年的资料,再加上预测的数据到 2014年,能耗增长最快的 IT硬件是通讯设备,在计算机硬件里面服务器单位能耗也排在存储前面,但存储的量增长是非常高的,所以存储在耗电方面增长速度不容忽视。


因此,很多数据中心对于减少存储能耗研发了很多技术和手段,然而从这些技术手段中却发现越是慢的存储它的耗量越是低,这和原来我们讲的存储的高性能反而是背道而驰了。


以同样容量的硬盘 7200转和 15000转相比,7200能耗要低很多。同样容量的硬盘,SATA和光纤接口相比,SATA接口硬盘也要低很多。如此迫使用户必须考虑的是存储系统可能并不是越快越好,是在能够满足需求情况最合适的才是最好的系统。然而,回过头来想想,仍然有很多的用户要求更快的存储速度,造成了两难的窘面。


若是把相同容量的数据放在磁带系统中呢?实验意外地发现磁带系统能耗低的惊人。


譬如在线备份一个未经压缩容量为 4.2PB的数据,使用 SAS接口的话,每个驱动器的能耗平均为 13瓦。如果使用标准 SATA接口,每个驱动器平均要耗费 11.6瓦的电能,反之使用磁带库的能耗非常小。由此可见,磁带存储在能耗方面是有一定的优势。


因为磁带库,不像磁盘系统,磁盘系统只要是通电它就要耗电,而磁带不然,磁带库里面磁头的数量相对比较少,大量的磁带是放在槽里面,它并不产生电能的需求。这样使得我们客户在考虑这些历史数据时,可以考虑一些分级的摆放,如果客户数据不是经常使用的话,那么我们建议放在磁带上面。


从总体拥有成本来看,保存 250TB数据放在磁带设备上十年要花的总成本是大约是

94万美金。总体成本包括设备采购、维护、人员费用等,以美国成本为基础计算的。同样 250TB数据如果是放在 SATA盘上的话,10年所需费用约 630万美金,这个相当于前者 6倍左右。


这符合目前能源紧张以及整体拥有成本的需求。由此可知,磁带存储在能耗方面是有一定的优势。


虽然磁盘阵列在容量和性能、易管理性和扩展性方面都比磁带库有明显的优势,但是磁盘阵列价格高、耗能大;磁带库成本较低廉,对于不需要经常存取的数据来说,磁带仍然是最经济和环保的长期存储解决方案,而对于资金和技术力量有限的中小企业,磁带也仍将是首选的备份媒介。

【参考数据】

1. ChinaByte比特网 /存储高手速成:磁带磁盘何不两者皆顾
2. ChinaByte比特网 /磁带的转轮还能转多久
3. CIOAge.com/ 新型绿色数据中心中存储的绿色至关重要
4. Dostor 存储在线 / 磁带已死还是磁盘与磁带备份的搭配?
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8. iThome / 磁带优势在哪里
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10. ZDNet存储时代 / 磁带真的会死吗?
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12. 中小企业 IT网 / GoGou意见:历数磁带优势
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14. 中国电子报 / 磁带磁盘平分秋色各司其职是关键


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