蓝光存储，看这一篇就够了 蓝光存储技术

阿呆18年写的蓝光存储的文章，仅供参考。

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我们一般接触到的存储是机械硬盘HDD或固态硬盘SSD，其实还有磁带库、蓝光等海量存储介质，比如Facebook数据中心就采用了蓝光存储。

阿呆最近在SSDFans微信群看到一个华录蓝光存储的PPT，摘录出来分享给读者。

一个DA-BH7010蓝光存储机柜最大容量为1.64PB，机柜的基本结构如下图，上面是6个6U的光盘单元，最底下是电源和控制服务器。

蓝光存储基本结构

看看蓝光存储的基本结构，如下图，左边是光盘匣，右边是光驱阵列，下面是机械手，最后以SAS接口连到服务器，包含了RAID和机械手控制器以及驱动。

上层系统

• 以各光盘匣为单位进行管理→容量为3.6TB
• 将光盘匣分为2组（6张碟片为一个单位），送入光驱
• 光驱系统，6台光驱为一组，使用RAID0/5/6，刻录读取数据

【特点】

• 以光盘匣为单位进行数据的刻录、读取。
• 可以保证高传输速度、RAID冗余、离线管理等。
• 刻录数据较大时，可以使用Reed-Solomon。数据小时，因为在传输速度上没有优势，所以采用方案1的方式，光驱的效率更高。

【优势/不足】

• 以光盘匣为单位管理数据。使用RAID保护数据。可以进行离线管理。
• 若要实现设备间的冗余，需要镜像处理，所以系统成本提高。

另一种模式就没有RAID了，光驱分别控制。

上层系统

• 以各碟片为单位进行管理→容量为300GB
• 根据需要，将碟片送入光驱
• 以光驱为单位进行控制、数据的刻录与读取

【特点】

• 以碟片为单位进行数据的刻录、读取。虽然能够有效的使用光驱，但是传输速度下降。
• Reed-Solomon分割的数据，刻录在不同的碟片中。
• 各碟片放置在不同的机柜中，即使设备本身出现问题，也能正常读取数据。
• 如果各碟片放置在不同的数据中心，即使一个数据中心出现问题，也不影响数据的正常读取。

【优势/不足】

• 可以实现设备间冗余，数据中心间冗余。
• 因为搭载多个光驱，文件大小可以满足多个用户同时访问的要求。
• 离线管理困难。

最后一种模式是最上层做成NAS、对象存储。

上层系统

• 以卷为单位进行管理→容量可调
• 将光盘匣分为2组（6张为一个单位），分割至每个卷使用
• 采用NAS、Object Storage的刻录读取方式，可以进行文件的访问

【特征】

• 有NAS、对象存储等接口，与现存系统的连接性高。可以与普通的ISV相连接。
• 因为以光盘匣为单位进行数据的刻录、读取，可以保证高传输速度、RAID冗余、离线管理等

【优势/不足】

• 以光盘匣为单位管理数据、使用RAID保护数据、可以进行离线管理。
• 若要实现设备间的冗余，需要镜像处理，所以将提高系统成本。

Facebook蓝光存储

facebook是世界上最大的图片分享网站

• 2013年活跃用户的数量达到11.5亿人，每天上传照片数量超过3.5亿张
• 2015年活跃用户的数量超过15亿人，单日使用量突破10亿人次

facebook保存了数目庞大的照片数据

• 目前累计上传照片数量超过6000亿张
• 对于每张照片，facebook存储大小不同的四个版本（在某些场景下只需展示缩略图）
• 意味着：facebook服务器上存储着2.4万亿张照片

下图是社交网站图片的访问频率随时间的变化趋势，刚上传后访问频率最高，后面逐渐降低，一年后就成了偶尔访问。存储介质也是分级存储，从全闪存、SSD到HDD、光盘。

• facebook保存大量图像数据。为了满足实时性要求，在Hadoop系统上保存图像数据。
• 作为Hadoop发生故障时的候补，在光存储系统上存储Hadoop的备份。
• 为了提升备份效率，使用Reed Solomon符号在光盘上分散记录。

Facebook最终采用了蓝光光盘作为冷存储介质：

• 用户照片等数据需要长期保存,现有介质成本高、可靠性低
• 与硬盘相比整体成本削减50%以上 [成本包括：设备成本、能耗成本、网络成本、机房成本、人员成本、运营成本]
• 耗电量降低80%以上 [光盘库工作功耗远低于硬盘，且不需要空调冷却系统——光盘库工作能耗为88W,采用外部空气过滤系统替代空调冷却系统]

异地备份方案

• 在冷存储更新频度低的前提下，地理上分离的多个场所间作数据冗余
• 以冷数据为对象搭载异地备份（Geo Replication）功能
• 由于有数据中心间的冗余功能，数据中心内的冗余设备废止（２系统供电、UPS、自备电源、回路２重化、防震构造等），数据中心大幅降低成本，在这个基础上云服务成本大幅降低
• facebook已在Prineville的Forest City进行商用，Google已在Spanner上实现
• 异地备份使可用性和吞吐量性能同时实现

蓝光存储的未来

先看看蓝光存储技术路线图，2023年单盘可以到几TB容量。

未来的光存储技术还有：

全息光存储技术（美国InPhase,日本日立、NHK)；InPhace 1.6TB/盘；日立2TB-8TB/盘

双光束超分辨技术 (澳大利亚 顾敏院士，武汉光电国家实验室）

• 实验装置水平：可实现单盘15TB容量
• 最新实验结果：9nm特征尺寸 理论上可达单盘 1PB

多维技术 (英国南开普敦大学)

• 开发成功采用纳米晶玱璃的5维光盘，存储寿命可超过亿年，实现永久存储.
• In glass 5D: 369TB/disc