磁盘将存储带入旋转时代

vivian/bill 发表于:13年09月22日 00:37 [编译] 存储在线

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[导读]穿孔卡时代以来,一切发生了改变吗?数据存储的故事是一个不断扩大的圈。它始于穿孔卡,然后是磁带,然后是硬盘,闪存盘。

读写数据的进程也可在单独的读取头执行。这可以加快数据写入的速度,这样一来,电脑更快地把信息输出到存储,使其可以把数据备份到磁带,作为长时存储。

与此同时,磁带驱动由于具备磁性,所以也可以收缩,这样最初的落地式元件被安装在电脑前的驱动所取代。

后来人们研发出了用于大型机和个人PC的各种磁带型号和格式,逐渐淘汰了纸带。尽管如此,数据访问速度仍然有限,因为磁带驱动只有一个读取头。要想在磁带上获取某个文件时,必须把这个文件放到读取头下;磁带是按顺序通过读取头的。

为了解决这个问题,人们最先是想到了联网式或共享式存储。磁带库中收集了一组驱动和一套磁带卷,供若干电脑共享,从而成就了SAN和NAS的辉煌。

还不止这些。用磁带的时候,错误检测和纠正都变得更为重要,因为二进制的信号可能被减弱,于是人们想出了各种办法来保障二进制数值的确定性。这类办法随着位存储介质越变越小因而越来越复杂。

磁带技术稳步发展,数据容量和传输速度都在提升。下图显示了LTO格式容量和速度的发展情况,从2000年的LTO-1到去年年底的LTO-6:

随着电脑处理器的速度越来越快,它在磁带上定位和写入数据的时长成为了一个问题。但是处理器速度和数据存储速度的不协调一直存在,而这也刺激了主要存储技术的发展。

电脑数据存储技术的每一次革新都解决了此前存储技术中存在的一些问题,但是新问题又接踵而至,如此循环往复,技术不断推陈出新。正是在磁带的基础上,IBM才制造出了磁盘。

磁盘将存储带入旋转时代

IBM在1956年发布350 RAMAC(会计与控制的随机存取方法)磁盘系统。用一个扁平的磁盘平面来作为记录媒介是划时代的,不过它还需要另一个重要的方法来实用化。我们用移动的读取/写入头和旋转式磁盘平面取代了固定式的读取/写入头和移动式的磁带。


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The IBM 350 RAMAC磁盘系统

突然间,数据的访问速度大幅提升。过去我们要等待磁带顺序地移动到指定的数据位置,然后才能将读取头移动到正确的轨道上。新的方法可以随机地快速访问任何数据,无论在哪里。我们实现了随机访问。

RAMAC有两个读取/写入头,可以在堆栈内上下移动来选择磁盘,然后内外移动来选择磁道。然后磁盘技术发展到每个记录平面都有读取/写入头,从而避免了磁盘磁片的寻找时间延迟。多个移动的读取-写入头带来了随机的数据读取功能,一下子解决了磁带的I/O等待问题。在数据存储技术领域,它是一个非常大的进步。让一个磁头在非常近的距离内在磁盘平面上来回移动相当于让一架大型喷气式飞机离地几米飞行而不坠毁。

RAMAC使用6位字符和50个24寸磁盘,提供5MB的容量。这些磁盘的两面都可以作为记录面。磁盘驱动器很快地越变越小,记录密度飞快提升到如今的水准。现在我们可以在一个差不多4个CD盒大小的机盒内配置4TB 4磁片驱动器,让驱动器一个挨一个地堆在各自上面。

一个重要的发展就是软盘。软盘是一个放在一个盒子里的一个可扭弯的磁片,可以插入到软盘驱动器。它让人想起磁带,不过它们非常便宜。个人电脑先驱们在数据存储上选择了软盘,不过软盘只是中间过渡产品,因为一旦3.5英寸硬盘驱动器格式和SCSI(小型计算机系统接口)访问协议出现,个人电脑和工作站的拥有者们就倾向后面的这些技术来获得更高的数据访问速度、可靠性和容量。

配置2个软盘驱动器的Apple II

3.5英寸格式成为主流,在如今所有的电脑上都可以看到,包括大型机、服务器、工作站和台式机。
个人电脑拥有率的快速增长推动了磁盘制造业的扩张,而网络磁盘存储阵列的崛起更推动了这一进程。服务器中的应用程序被诱导为认为它们正在访问的是本地的直连式磁盘,虽然它们实际上是在一个共享式的磁盘驱动器阵列上读取和写入数据。

应用程序,比如数据库,通过文件协议(文件系统设备或NAS)来访问阵列或将阵列看作SAN(存储局域网)阵列——裸磁盘块——来访问。通常,SAN是通过专门的光纤通道链接来访问的,而文件系统设备是通过以太网或局域网(LAN)来访问的。

随着读写头技术越来越复杂,磁盘驱动器制造逐渐变得越来越昂贵。能在这个行业中获取利润并支持营运的是那些善于组织它们的组件供应链、制造高成本经济性和高可靠性产品并能够有效管理成本和销售产品的公司。

[责任编辑:任新勃]
任新勃
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