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企業儲存媒體的應用

磁碟、光碟與磁帶的儲存應用趨勢

多年來IT產業於企業儲存媒體不斷推陳出新,也逐一接受市場考驗。其中有曇花一現者、有雷聲大而雨點小者、有始終無法擺脫被邊緣化者、有前浪被後浪取代者,當然也有持續進化而穩居主流者,諸如:

  • 軟碟被CD-RW取代,CD-RW似乎又將被DVD-RW取代;
  • 抽取式硬碟原本想淘汰軟碟,結果自己從未進入主流;
  • 早期的WORM ( Write Only Read Many ) 光碟先遭遇MO的WORM碟片挑戰,其後相繼有CD-R、DVD-R,甚至連磁碟陣列也提供WORM功能欲分一杯羹;
  • 硬碟與磁碟陣列的單位成本不斷快速下降、又可高速存取,於是將MO打入冷宮;
  • 由於硬碟來勢洶洶,每隔一段時間總有“先見之士”預言磁帶將死,結果磁帶總是一直不斷精益求精、仍然站穩主流地位…

企業儲存媒體之特性與比較

前述儲存媒體依其存取特性可概分為三大類:

  1. Online Storage
    隨機存取 ( Random Access )、不可攜,最典型的就是硬碟機,企業儲存則採用RAID技術的磁碟陣列 ( Disk Array )。硬碟機的資料讀寫均為直接式,亦即直接寫入與讀取,不需特定的步驟。硬碟目前主流技術則是Fiber Channel、SATA與新興的SAS ( Serial Attached SCSI )。
  2. Near-line Storage
    隨機存取、可攜式,如WORM、MO、CD、DVD、軟碟、抽取式硬碟等,企業儲存則採用多碟片自動換片機 ( Jukebox ) ,以機械臂抽換碟片。其中CD/DVD於寫入時須經“燒錄”過程,讀取則與硬碟相同。目前主流是DVD,而剛推出的藍光雷射DVD可望於數年內全面普及。
  3. Offline Storage
    循序存取 ( Sequential Access ) 、可攜式,最典型的就是磁帶,企業儲存則採用磁帶櫃 ( Tape Library ) ,以機械臂換帶。磁帶通常做為備份媒體,資料寫入與讀取均須經特定軟體。目前主流技術是LTO。

現今主流媒體不外乎磁碟、DVD光碟與磁帶。就企業儲存的角度,以下將Disk Array、DVD Jukebox與Tape Library等儲存系統列表比較。 

比較項目 Disk Array DVD Jukebox Tape Library
資料可靠性 RAID保護,可靠性極高 ( 更換故障硬碟 ) 無保護機制,DVD資料可靠性較差 無保護機制,磁帶資料可靠性佳 ( 因磁帶會與磁頭直接接觸,若頻繁使用則需視為耗材 )
資料保存期限 Full Redundancy,理論上無期限 ( 不斷更換故障硬碟 ) 約為5~7年 磁帶資料於良好環境下可保存數十年
資料存取效率 Online存取,Random Access
藉由RAID技術高速讀寫,實質讀寫效能視RAID Group組態而定 ( 排除Cache效應 )
Near-line存取,Random Access
寫入需經“燒錄”過程,讀取需經機械臂換片,DVD讀取速率 <= 4MB/s
Online存取,Sequential Access
讀寫需跑帶,讀寫效能高達120~240MB/s ( LTO 4 )
媒體可攜性 不支援 支援 支援
媒體儲存密度 SATA硬碟已有1TB面世 DVD-RW單片4.7 GB LTO 4磁帶單卷 800~1600GB
系統容錯 Full Redundancy 多點Single Point of Failure 多點Single Point of Failure
節能散熱 耗電與散熱需求高,未來MAID技術將使低頻率存取應用之耗電與散熱降低 耗電與散熱需求極低 耗電與散熱需求極低
技術演進 硬碟存取速度與容量持續快速發展 藍光DVD尚未量產,技術發展緩慢 磁帶存取速度與容量持續快速發展
成本 硬碟容量持續快速發展,成本也快速降低 成本下降有限 磁帶容量持續快速發展,成本也快速降低

 

企業的儲存應用

企業的儲存應用則可概分為下列數類:

  • 線上儲存 ( Online Data )
    資料儲存於媒體中供應用系統存取且持續異動者。一般線上應用系統均屬此類。
  • 資料歸檔 ( Archiving )
  • 資料儲存於媒體中不再異動而供應用系統讀取:
    • 依保存期限又可分為永久保存 ( 如企業的智慧財產 ) 或特定期限保存 ( 如帳務資料 );
    • 依保存的需求可分為法規遵循 ( 如國檔局數位檔案 ) 與企業政策;
    • 依資料調閱頻率可分為線上調閱與存檔備查。
  • 資料備份 ( Backup )
    資料儲存於媒體中供必要時回存,資料保存期限依循企業備份政策。
  • 暫存資料
    資料儲存於媒體中供交換、短期備援等一次或少數幾次使用。


上述應用之適用媒體或儲存系統理應依其存取特性、資料保存期限、儲存成本等多項因素而考量,然因儲存產業競爭激烈,廠商往往以業績考量,使使用者產生一些迷思,讓我們來釐清它們:

  • 虛擬磁帶櫃VTL解決了許多磁帶的問題,資料備份就全面採用VTL吧
    VTL的確解決了許多磁帶的問題,但磁帶仍有二項是無法取代的:可攜性與成本。完善的備份政策應當規劃備份媒體異地存放 ( 別忘了備份資料異地存放是企業異地備援最簡易且成本最低的解決方案 ),VTL作不到。此外,磁帶仍是至今單位儲存成本最低的媒體。故最佳方案是二者結合:D2D(VTL)2T(Tape) Backup。
  • DVD-R提供資料寫入後不怕被竄改、且可直接讀取的特性,單片價格又低;最適於作為線上資料查詢的媒體
    DVD-R資料保存期限僅約為5~7年,不適於存放較長期的資料。其資料可靠性較低,不適合應用於線上資料查詢系統。若資料調閱失敗,就必須人工將資料補回;但DVD-R資料無法修改,處理上較麻煩。因此線上資料查詢系統採用SATA磁碟陣列較為適當,若需無法竄改的功能,則可規劃具有WORM功能的產品。
  • 企業長期或永久保存的資料適於存放在磁帶中嗎?磁帶機停產後資料豈非無法讀取?若要執行磁帶資料轉移 ( 至新一代磁帶格式 ),將是費時費工,不如用硬碟copy吧!
    其實這是IT的宿命吧。試問有什麼技術或產品可以維持十年以上?若將資料copy至硬碟,將來仍需面對產品停產甚至技術淘汰的困境。若資料量小,採用硬碟產品也無妨;若資料量太大,基於成本因素,仍以磁帶為宜。


我們將企業儲存應用的建議儲存系統表列如下,供IT參考。 

儲存應用

建議儲存系統或媒體 舉例
應用系統線上儲存 磁碟陣列 ( FC/SAS/SATA ) ERP資料庫
線上
資料
查詢
企業政策 SATA磁碟陣列 信用卡影像查詢系統
法規遵循 SATA磁碟陣列( WORM Volume ) Email Archiving系統( 若法規強制資料不得竄改,則需採用WORM Volume )

離線
資料
( 存檔備查 )

短期保存 ( 5年內 ) 磁帶:重要資料 ( 備份 )
DVD-R:非重要資料 ( 燒錄 )
帳務資料
長期或永久保存 磁帶 ( 備份 ) 建築設計圖
資料備份 SATA磁碟陣列 ( VTL ) + 磁帶 D2D2T Backup
暫存或交換資料 CD-R/DVD-R:小量資料 ( 數十GB內 )
磁帶:大量資料 ( 如 >100GB )
Windows系統Ghost

以上僅為建議,企業仍須依其需求與考量,選擇最適之儲存系統。