信息爆炸時代:機械硬盤離我們而去?

當(dāng)今世界，幾乎所有的信息都在轉(zhuǎn)換成“0”和“1”這兩種數(shù)字信號后被傳送、顯示并記錄下來。數(shù)碼化信息量正以爆炸式的速度增加。自2007年起，可存儲 數(shù)據(jù)量就已遠遠趕不上生成的數(shù)據(jù)量。機械硬盤是目前最流行的存儲媒介，關(guān)于它何時消亡的爭論一直在持續(xù)。其背后是固態(tài)硬盤等其他新式存儲介質(zhì)的興起，以及 垂直磁記錄（PWR）技術(shù)將很快達到每平方英寸1Tb的物理密度極限。

世界上第一臺5.25英寸硬盤

日前，有消息說科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種降低硬盤盤片上磁點間隙、同時又不讓磁點相互影響的新方法。這種“直接自我排列”新技術(shù)可以讓硬盤存儲密度再提升五倍，意味著讓現(xiàn)在的硬盤增加了4到5年的“壽命”。

有趣的是，對于我們這些日常使用者來說，你還沒來得及了解它，就快要跟它說再見了。所以，讓我們看看硬盤有多神奇吧？

漂亮的“一桿進洞”

概 括地說，硬盤的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始 信號變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。另外，硬盤中還有一個存儲緩沖區(qū)，這是為了協(xié)調(diào)硬盤與主機在數(shù)據(jù)處理速度上的差異而設(shè)的。

硬盤包括存儲信息的磁盤及向磁盤上寫入和讀取信息的磁頭。磁頭在不工作時靜止在著陸區(qū)，在有動作命令時移動到高速旋轉(zhuǎn)的磁盤上，快速接近所要求的磁道。

硬 盤內(nèi)部除了磁盤和磁頭之外，還有控制信號處理以及磁頭工作的大型集成回路（LSI）。如果將位長20納米的數(shù)據(jù)，以同心圓狀寫入磁道寬150納米、直徑 2.5英寸的磁盤上，把磁盤的直徑放大3000倍，即等同于直徑約200米的東京棒球場的大小。因此，這一數(shù)據(jù)記錄過程也就相當(dāng)于用0.5毫米粗的鉛筆在 棒球場上畫同心圓。

在直徑2.5英寸的硬盤里，是在長為52毫米的磁頭臂的前端裝上磁頭，磁頭接近磁道時允許的定位偏差為85納米左右，即 相當(dāng)于把六百多米高的電視塔的頂端晃動幅度控制在約1毫米以內(nèi)。同理，磁頭讀取寫在磁道上的伺服信息的準確度可以比喻成打高爾夫球，類似于一桿將球準確地 打進836公里外的洞里?？梢姡蓬^是在如此高精密技術(shù)下讀取磁盤上的信息的。

不可思議的“超低空飛行”

磁頭在距磁盤數(shù)納米高的上方，以日本新干線列車經(jīng)過車站月臺時的相對速度運行。特別是磁頭在讀取和寫入數(shù)據(jù)時，磁頭將讀寫要素的部分突出，最前端與磁盤表面的間隙僅1納米寬。

磁頭的滑行長度為0.85毫米，將此長度比喻成70米長的大型客機，相當(dāng)于飛機在距離機場地面僅0.1毫米以下的高度超低空飛行。

若磁盤上出現(xiàn)1納米高以上的突起，磁頭就會碰撞并脫落。如將磁盤的大小比喻成美國的陸地面積，那么可以允許的突起度應(yīng)該低于一個乒乓球的高度。為了提高書寫性能，磁盤雖然要在玻璃或鋁底板上覆蓋數(shù)層磁性及非磁性薄膜，其表面卻是極為平滑的鏡面。

將磁頭的超低懸浮運行與各種細微物質(zhì)的大小進行比較可知，磁頭的懸浮高度實際比病菌還小。

因此，硬盤必須在極為潔凈的環(huán)境中組裝，并且需要保證超高抗沖擊性，即使受到?jīng)_擊也不會發(fā)生磁頭和磁盤碰撞并導(dǎo)致磁盤損壞的問題。

誰將影響硬盤存儲？

新的存儲技術(shù)會不斷崛起，改變數(shù)據(jù)存儲、訪問、使用和刪除的方式。一些新技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到實際中，另外一些將要快速發(fā)展，還有一些仍處于科學(xué)家的實驗室中。這些技術(shù)對傳統(tǒng)的硬盤存儲都將造成影響，或許未來存儲將會徹底放棄硬盤，翻開嶄新的一頁。

服務(wù)器融入存儲設(shè)備 既然大多數(shù)存儲陣列都建立在工業(yè)級標準的服務(wù)器技術(shù)上，那存儲廠商們會更容易在存儲陣列中運行虛擬的服務(wù)器。

一些小的備份產(chǎn)品廠商已經(jīng)開始這方面的實踐了，雖然有基礎(chǔ)條件限制，但是它們已經(jīng)可以在虛擬機上復(fù)原崩潰的服務(wù)器，從而作為一種廉價的容災(zāi)方式。

展望未來，應(yīng)用程序運行在高端陣列的虛擬機中，不但可以進行災(zāi)難恢復(fù)還可以使程序運行得更快。以后可以把應(yīng)用程序移動到數(shù)據(jù)中，從而避免把所有數(shù)據(jù)移動到服務(wù)器中處理。

服務(wù)器融入到云 無論是在服務(wù)器上運行，在存儲陣列中運行，還是在云中運行，虛擬機始終是虛擬機。

這就形成了一種趨勢，在云中的虛擬機中運行更多的應(yīng)用程序，緊挨著云存儲。這就使人們面對一個關(guān)鍵的問題——在云中寫入讀出大量數(shù)據(jù)時的延遲。通過把應(yīng)用程序和虛擬服務(wù)器移動到云中可以解決數(shù)據(jù)處理的問題。

但這種方法不適用于所有的應(yīng)用程序，尤其是那些用來進行聯(lián)機處理的應(yīng)用和需要快速結(jié)果的應(yīng)用。但是對于大數(shù)據(jù)來說，這個方法再好不過了。

閃存存儲 未來的閃存存儲重點是“閃存”部分，而不是“存儲”部分。

雖然一些存儲初創(chuàng)廠商和主要的存儲廠商都在發(fā)展閃存存儲陣列，想把這樣的陣列作為主要的存儲媒介，但這僅僅是例外，不是常態(tài)。全閃存陣列仍然非常昂貴，但是閃存的價格會下降，或許可以作為可選技術(shù)之一。

在可預(yù)見的未來，閃存存儲會被主要應(yīng)用于兩大領(lǐng)域。第一就是個人計算設(shè)備，包括平板電腦、超極本等。第二個領(lǐng)域就是一些形式的緩存，在主機中，在陣列中，甚至在云中，借助閃存可以存儲訪問最頻繁的數(shù)據(jù)，而那些冷數(shù)據(jù)則被存儲到成本較低的存儲媒介中。

原子級別存儲 一些技術(shù)正在被測試，看是否能當(dāng)作存儲媒介。雖然目前來看可能像是科幻電影，但是說不定某天就會成為現(xiàn)實。

舉個例子，IBM的研究員正在研究一項技術(shù)，可以用8個原子存儲1比特的數(shù)據(jù)。這是理論上可以應(yīng)用在這個方面的最少的原子數(shù)量?，F(xiàn)在的技術(shù)，需要100萬的原子來存儲1比特的數(shù)據(jù)。

至于這樣的技術(shù)是否可以應(yīng)用到商業(yè)，IBM沒有透漏任何信息。

石英玻璃 日立正在研究一項技術(shù)，可以在石英玻璃上存儲數(shù)字信息。公司宣稱石英玻璃可以忍受住極高或極低的溫度以及其它惡劣條件，而不會丟失數(shù)據(jù)。日立公司推出的模型，目前可以在每平方英寸上存儲40MB的數(shù)據(jù)，理論上這些數(shù)據(jù)可以保存幾百萬年。

與IBM一樣，關(guān)于這項技術(shù)何時能用于商業(yè)，日立沒有透漏任何信息。

DNA編碼存儲 哈佛大學(xué)和霍普金斯大學(xué)的遺傳學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如何利用DNA存儲數(shù)據(jù)，需要的密度比目前應(yīng)用于商業(yè)或正在開發(fā)的技術(shù)的密度都要高。

理論上來說，一克單鏈的標準遺傳編碼可以用來存儲最高達455EB或接近5億TB的信息。目前這項技術(shù)只能用作讀取目的，不能用來隨機訪問。