备份历史，存储未来

六、备份历史，存储未来

计算机从诞生到现在，由中央处理器、存储器、输入输出设备组成的基本结构并没有改变，这就是冯·诺依曼存储程序计算机的结构。存储器和存储技术与计算机一起走过了短暂而飞速发展的道路，无论是内部存储器件还是外部存储设备，在一段时期都遵循着摩尔定律，这个发展速度还在继续延伸。

互联网络的普及和应用正在使存储技术发生另一次革命性的变化，这种变化主要体现在如下几个方面：

（1）存储容量急剧膨胀。各类大容量存储器的出现，应验着图灵的假设：存储无限。

（2）数据存储随时存在。数据存储的时间成为每年365天的分分秒秒，信息系统的后台作业时间几近为零。

（3）存储结构的变化。传统的单机存储器时代正在向网络存储时代过渡，数据安全成为重要的管理要素。

“信息是金钱，存储是银行”，未来的存储是怎样的？我们能预见吗？

1．网络存储

众所周知，IT技术的发展也经过了三次浪潮革命：第一次浪潮以计算机技术为中心，以处理器的发展为核心动力，产生了计算机工业，推动了计算机的迅速普及应用。第二次浪潮以传输技术为中心，促进了计算机网络的发展及普及。这两次浪潮大大加速了信息数字化进程，使得越来越多的人类信息活动转变为数字形式，从而导致数字化信息呈爆炸性增长，进而引发了IT技术的第三次发展浪潮：存储技术浪潮。

20年前，当局域网络出现时，网络产品还没有成形。随着网络的发展，我们已经看到，从网络接线器、转发器、中继器，到后来的网络集线器（Hub）、交换机（Switcher）、路由器（Router）、防火墙（Firewall），这些产品成为网络中不可缺少的设备，它们从其他信息产品中独立出来，形成了自己的产品家族。那么，信息存储产品呢？

在2004年，人们开始谈论存储网络。

我们知道，计算机单机运行时，作为信息存储或备份的存储装置（磁带、磁盘、光盘机等）直接和主机连接。在局域网出现后，这些存储装置又直接连接到服务器上，网络上要备份的数据，都要传送到服务器集中处理。由于备份数据是通过网络传输的，它要占用很多的网络工作时间。

能否将存储装置直接放到网络上去呢？人们又一次进行了探索。现在，就产生了两类网络存储的方案，这就是存储区域网络SAN（Storage Area Network）和网络附属存储NAS（Network-Attached Storage），掀起了一场基于现代网络环境下的存储产品和技术的革命。

首先，我们得把这两个方案区别开。

SAN是利用专门的高速网络（如光纤通道技术）把各个点的存储器连接起来，这样，存储器就不通过服务器而直接连接在网络上。可见，对服务器存储器是共享的，而且，数据的存储和备份工作也可以集中管理。这里，数据是通过专用网络传输，而不占用原来网络的工作时间。从结构上来看，存储器离开服务器独立了，形成一个自己的SAN网。

NAS则是利用现有的因特网技术，通过因特网接口（如通用的网络连线）将存储设备连到局域网络上。它不是一个独立的网络，只是存储器的互联。

现在，像IBM、HP、Sun等公司都在进一步开发与SAN相关的技术，包括存储装置的接口技术（如光纤通道接口）、智能管理技术（如多平台互操作）、交互式存储技术（如共享存储池技术）和对SAN的技术支持与服务。

“网络存储”或者称为“IP网络存储”正是在IT技术发展的第三次浪潮中应运而生的，也是信息时代发展过程中出现的新理念。当计算机的部分数据，甚至于全部数据，都可以集中存储于网络存储设备上，用户可以随心所欲地使用IP网络上的存储资源，而不受本地存储资源的制约，那又是一番什么景象呢？

再想想，当所有的数据都存储于网络存储设备上时，我们的计算机与无盘工作站又有什么区别呢？

现代网络环境下的网络服务、电子商务和电子政务等的发展成为推动网络存储的主要动力，网络存储将向什么方向发展，我们将拭目以待。

2．纳米存储

纳米是一种长度单位，符号为nm，1纳米就是1毫微米，要说它有多小，大约为10个原子的长度。

让我们想象一下，假设我们的一根头发的直径大约为0.05毫米，把它沿直径平均再剖成5万根，那么，每一根的直径就是1纳米，这可是一根头发的五万分之一啊！

纳米与存储有什么关系呢？

我们已经知道，如果存储介质上的一个数据记录点的尺寸越小，那么在一定的存储表面上容纳的记录点就越多，存储的容量肯定也就越大。这就是纳米存储和相关技术的应用意义。寻找和发现新的记忆材料和存储技术是当前科学工作者致力解决的重要问题，纳米存储材料和技术更是世界上众多科学家争相研究的方向。他们发现什么了吗？他们成功了吗？

早在1988年，法国科学家就首先发现了一种被称为“巨磁电阻”的物理效应。到了1997年，采用巨磁电阻原理的纳米结构器件已在美国问世，这种技术在未来的磁存储、磁记忆和制造读写磁头等方面展现了非常广阔的应用前景。1998年，美国的明尼苏达大学和普林斯顿大学制造成功了量子磁盘，这种磁盘是由磁性纳米棒所组成的纳米阵列。一个量子磁盘的存储容量相当于我们现在的10万～100万个磁盘，而且能源消耗还降低了1万倍，这种新型的“磁盘”如果能够大量普及，信息存储世界将发生翻天覆地的变化。

进入21世纪的第二年，美国威斯康星州大学的科学家在室温条件下通过操纵单个原子，研制出了原子级的硅记忆材料。如果采用这种技术制造磁盘，其存储信息的密度将是目前光盘的100万倍。

注意，这里采用的是“操纵单个原子”的技术，如果能够对物体材料的单个原子进行随心所欲地摆布，那将是一个什么样的景象啊！实际上，研究人员首先把金元素在硅材料表面进行升华，并形成精确的原子轨道，然后，再使硅元素升华，让它们也按上述原子轨道进行排列。最后，借助“扫描隧道显微镜”的探针，从这些排列整齐的硅原子中间隔抽出硅原子，被抽空的部分代表“0”，剩下的硅原子则代表“1”，从而形成了相当于计算机中二进制功能的原子级的记忆材料。由于是对单个原子进行操作，保持了记忆材料的原子级水平，利用它们来制造计算机的存储材料体积更小、密度更大。可以使未来的计算机更加微型化，存储信息的容量和功能更加强大。

让我们热切地等待纳米存储时代的到来！

存储技术的关键问题仍然是记录密度、存储容量、存取速度、存储可靠性与安全性等，与存储系统相关的技术如读写磁头（光头）、微型马达、伺服系统、控制系统和磁光电转换电路等。它们仍然在不断地发展和革新，新的存储技术将会带来一场革命，无论在技术上还是人们的观念上。

展望未来，没有运动部件的设备将会代替有运动部件的设备，新的记忆材料和存储技术将不断取代传统的存储装置，今天的磁盘、磁带、光盘等也都将走完它们自己的一生，完成它们自己的历史使命。

未来，我们面对的将不仅仅是信息存储，而将进入信息生命周期管理（Information Life Cycle Management）。我们会考虑从数据生成、处理再生、长期保存，直到数据删除的整个过程。我们的责任重大，我们的任务光荣，我们的前途光明！青年读者们，加入我们的行列，和我们一道行动吧！