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[軟體定義儲存的故事] HCI 和 SDS 的曖昧故事

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2020/09/23

[企業儲存觀察室] 2010 年代企業資料儲存產業十年,之六

2010 年代企業資料儲存產業十年,之五

關於 2010 年代的十年回顧先前寫了五篇,中斷後就忘了其實還沒寫完⋯⋯先補一下第六篇。

之六,儲存能力的新疆界


磁性記錄格式的極限

遠在 2000 年代,筆者當時服務於某家自動化磁帶庫領導品牌的公司,市場上就已經傳出「磁帶已死!」的呼聲。如今 20 年過去了,磁帶從 1928 年被研發出來之後,至今已經超過 90 年,在企業資料中心的使用歷史也超過 60 年了。而在過去的 10 年之間,儘管快閃幾乎佔據了儲存舞台的主要位置,吸引了所有的目光;但同時間磁性儲存媒體−磁碟、磁帶與光碟−並未從資料中心消失,磁碟更是承擔著主要資料儲存重責。

圖片來源:storagenewsletter.com

延伸閱讀:「企業用磁帶前景如何?」「LTO 磁帶出貨容量創新高

就在快閃儲存技術不斷發展的同時,磁性記錄方式到達物理極限的擔憂,也一再的出現。但事實證明人類的技科工藝發展,經常會令人驚嘆!

2010 年當時單顆磁碟機的最大容量為 3TB,每一平方英吋的磁碟可儲存 625Gbit 的資料;到 2019 年時單顆磁碟機最大容量為 16TB,每一平方英吋磁碟可儲存 1Tbit 的資料,這大約也就是 2010 年當時所預測的物理極限。但目前(2020 年)市售的磁碟機透過各種技術,包括多重讀寫驅動器與氦填充的增強,將單顆磁碟機的最大容量推進到 20TB,資料儲存密度繼續推進到超越 1Tbit/in^2,彷彿以前所擔心的物理極限已經不存在了?但或許磁碟機製造商們真的會繼續讓我們驚奇下去也說不定,因為先前 Seagate 曾誇下要達到 5Tbit/in^2 的資料儲存密度。
延伸閱讀:「磁碟儲存空間的歷史與演進

另一個盤狀的磁性記錄媒體−光碟,它的資料儲存密度就沒有磁碟這麼高了,但它的資料儲存密度在這十年間,也是從 DVD 的 2.2Gbit/in^2 一路增長到 HD DVD 的 7.5Gbit/in^2 與藍光光碟的 12.5Gbit/in^2,大約增長了五倍。

磁帶是資料儲存密度最低的磁性記錄媒體。2010 年時主流的 LTO-5 單卷壓縮容量為 3TB,每一平方英吋磁帶大約可以儲存 5Gbit 的資料。現今主流的 LTO-8 單卷壓縮容量為 30TB,資料儲存密度成為 15Gbit/in^2。雖然只有增加三倍,但與碟盤不同的是,磁帶是帶狀的儲存媒體,可以透過增加長度來獲得更多的容量,相對於目前單顆磁碟機最多的九片碟,已經很難再增加了。LTO-5 的磁帶長度是 846 公尺,LTO-8 已經增加到 960 公尺;除了長度外,也可以增加磁軌,LTO-5 有 1,280 個磁軌,到 LTO-8 磁軌數已經增加到 6,656,在大約 1.2 公分寬的磁帶上。另外資料壓縮比也從 2:1 增加到 2.5:1,也因此單卷磁帶的容量可以增加十倍。在這十年間,磁帶儲存容量的年均成長速度為 33%,大約是磁碟的一倍。

NDNA 快閃儲存(還沒有到)的極限

談完磁碟儲存媒體,順便來回顧一下過去十年間快閃儲存媒體的發展。這一趴比較簡單些,因為我們網站上就有夠多的資訊可供彙整。

2010 年時,「美光 (Micron) 第一顆企業級固態硬碟開始出貨」,最大容量為 200GB,採用 SLC NAND 快閃記憶晶片。同時期 Intel 的 X25-E 只有 64GB,Samsung 的 SS805 為 100GB。到 2011 年時,Seagate 的 SLC 固態硬碟容量就已經有 400GB 了。

之後 MLC 出現,固態硬碟供應商們以「企業級」 eMLC (Enterprise MLC) 製造出價格更低、容量更大的固態硬碟。2012 年時單顆 SSD 的容量就已經達到 800GB、接近 1TB 的等級。2013 年時單顆 SSD 1TB 的容易被輕易越過,到了 2014 年時,Samsung 以 3D NAND 快閃記憶晶片製造出 3TB 容量的企業用 SSD。到此時 SSD 的容量的幾乎是以每年一倍的速度在增加,至今單顆最大容量已至約莫 16TB;純就單顆容量而言,已經非常接近傳統磁碟機了。
延伸閱讀:「固態硬碟容量快速超車傳統磁碟

就容量而言,多層次/位元儲存單位 (Multi-Level Cell) 與更多的儲存層 (Multi-Layer) 勢必還會再進一步的推昇快閃儲存的單位儲存量,儘管半導體技術的發展日新月異,但是所謂的多層次是否也有其物理極限?也是值得關注的。
以目前技術的發展歷程來看,有一道無法超越的天險,就是儲存密度越高,效能與耐用度也就越差,只能從應用與軟體面來補彌補。

整體來說,2010 年代儲存技術工藝的發展,已經大幅度的推升儲存密度與容量,甚至超越原本預期的物理極限,整體的資料可用容量也因而得以不斷的增加,以供應全球不斷增長中的儲存需求。近來我們也看到許多其它新的科技應用,例如在玻璃或其它的材質上,以雷射來寫入資料的方式,但相信在十年內,磁性儲存媒體與快閃應該還會是資料中心主要的儲存載體。

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