日前，IBM研究團(tuán)隊(duì)成功地通過(guò)“孤立原子”（solitary atom）的方式創(chuàng)造出了全世界最小的磁體。具體的思路是，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)及硬盤(pán)在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，大多需通過(guò)磁頭磁化磁層上的介質(zhì)，每存儲(chǔ)1bit數(shù)據(jù)大約需要10萬(wàn)粒原子，而IBM通過(guò)“孤立原子”的方式，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的硬盤(pán)體積縮小了1000倍。
對(duì)此，該團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）雜志上發(fā)文稱(chēng)，這一突破將為人類(lèi)帶來(lái)令人興奮的全新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。
如今，移動(dòng)計(jì)算和云計(jì)算飛速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)量隨之猛增。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)自然也成為重要的技術(shù)。那么，如此龐大的數(shù)據(jù)量都被儲(chǔ)存在何處？其中蘊(yùn)含怎樣的原理？目前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)多有突破，但我們真的需要將所有的數(shù)據(jù)都永久保存嗎？或許對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，人類(lèi)要做的不只是技術(shù)上的“開(kāi)源”。
一、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式多樣，全球數(shù)據(jù)量逐年遞增
在數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng)的背景下，容易生出一個(gè)疑問(wèn)：這么多的數(shù)據(jù)，究竟都被存放在何處？其實(shí)回歸本質(zhì)看這個(gè)問(wèn)題，答案非常簡(jiǎn)單，那就是“硬盤(pán)”。依此類(lèi)推可知，龐大的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)自然需要非常多的硬盤(pán)。
比如谷歌，其早些年的數(shù)據(jù)中心就已經(jīng)擁有上萬(wàn)塊硬盤(pán)，如果按1TB(terabajt,太)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量，能夠達(dá)到10PB(petabajt,拍)的數(shù)量級(jí)，用于一般存儲(chǔ)可以說(shuō)綽綽有余。
而在國(guó)內(nèi)，像百度云等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)則開(kāi)創(chuàng)了10Gb TOR交換機(jī)、SSD（自制固態(tài)硬盤(pán)）等用于大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的技術(shù)。但當(dāng)數(shù)據(jù)量開(kāi)始變得龐大，就需要以服務(wù)器作為主要存儲(chǔ)方式。
服務(wù)器能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使人們?cè)诳蛻舳丝焖佾@取存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，用戶也可以上傳文件。在上傳和下載的過(guò)程中，形成了互聯(lián)網(wǎng)頻繁的數(shù)據(jù)交換，其外在體現(xiàn)是我們經(jīng)常在一些科幻影視劇中看到的信號(hào)燈瘋狂閃爍的畫(huà)面。
當(dāng)需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)越來(lái)越龐大時(shí)，增加硬盤(pán)、服務(wù)器和帶寬都需要非常高的成本。因而對(duì)于更龐大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理，需要數(shù)據(jù)中心作為輔助。
在上圖中，每個(gè)柜子中的每一排都插入了大約20~40臺(tái)機(jī)器，整個(gè)數(shù)據(jù)中心就由成千上萬(wàn)臺(tái)這樣聯(lián)網(wǎng)在一起的機(jī)器構(gòu)成。不一定有硬盤(pán)，但一定有處理器和內(nèi)存。
插入其中的機(jī)器
其中的硬盤(pán)每天都會(huì)有人工進(jìn)行置換，由于硬盤(pán)時(shí)常損壞，所以每份數(shù)據(jù)大概會(huì)在不同的機(jī)器中至少備份三份。數(shù)據(jù)中心的地點(diǎn)通常在地皮、水電、制冷價(jià)格較低的郊區(qū)。
這樣的技術(shù)投資自然更大，但也視情況而定。像BAT這樣的巨頭用戶基數(shù)和數(shù)據(jù)體量極為龐大，相關(guān)產(chǎn)品眾多，投資自然也隨之增加。而一些小廠商沒(méi)有龐大的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面的投入自然也少一些。
然而，全球數(shù)據(jù)量龐大已成趨勢(shì)。據(jù)IDC公布的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，未來(lái)全球數(shù)據(jù)將維持50%左右的增長(zhǎng)率，到2020年，全球數(shù)據(jù)總量將達(dá)到44ZB(十萬(wàn)億億字節(jié))，中國(guó)將達(dá)到8.6ZB，占全球的21%。
隨之而來(lái)的是大數(shù)據(jù)市場(chǎng)的繁盛，根據(jù)中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，去年中國(guó)大數(shù)據(jù)市場(chǎng)規(guī)模約為116億元，同比增長(zhǎng)38%，未來(lái)將以40%左右的規(guī)模高速增長(zhǎng)。
數(shù)據(jù)量的飛速增長(zhǎng)及市場(chǎng)的繁盛，需要存儲(chǔ)技術(shù)的支撐。
二、存儲(chǔ)技術(shù)取得突破，但短期內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)商用
目前常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式有DAS(Direct Attached Storage，直接附加存儲(chǔ))、NAS(Network Attached Storage，網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ))、SAN(Storage Area Network，局域網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ))等。然而面對(duì)數(shù)據(jù)量的一再龐大，縮小存儲(chǔ)介質(zhì)的體積以減少占地及投入成為了重中之重。
在IBM此次研發(fā)的“孤立原子”存儲(chǔ)方式中，運(yùn)用了曾獲諾貝爾獎(jiǎng)的STM（scanning tunneling microscopes，掃描穿隧式顯微鏡），并與Holmium（鈥原子）技術(shù)相配合，用以創(chuàng)造并監(jiān)控這一磁體，而之后的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作則借助電流完成。此技術(shù)能極大縮減存儲(chǔ)介質(zhì)體積，意味著人們能將3500萬(wàn)首歌曲大小的文件存儲(chǔ)在一個(gè)信用卡大小的硬盤(pán)中。
其實(shí)，IBM可以算得上是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的先驅(qū)企業(yè)之一。早在1956年就研制出了世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器“IBM305RAMAC”。1991年，IBM推出首款采用感應(yīng)式薄膠片磁阻磁頭的磁盤(pán)“0663Corsair”。
不過(guò)，IBM于2003年將其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部門(mén)出售給日立，結(jié)束了在磁盤(pán)領(lǐng)域的歷程，如今IBM或許會(huì)借助新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)重回這一領(lǐng)域。但該項(xiàng)目的研究員Chris Lutz表示，這項(xiàng)研究離商用的距離還有數(shù)十年。
除了運(yùn)用了新技術(shù)的“孤立原子”方式，近期另一項(xiàng)大熱的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是利用DNA存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。此種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于DNA排列極為緊湊，并且不會(huì)隨時(shí)間的推移損壞或發(fā)生降解。據(jù)統(tǒng)計(jì)，4克DNA就能保存人類(lèi)每年產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，并且存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)大于100年，與傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)相比高出了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
然而，與IBM新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)一樣，DNA存儲(chǔ)技術(shù)離商用同樣有著多年的距離。
面對(duì)這種狀況，除了努力研發(fā)和深耕技術(shù)之外，或許更應(yīng)該想想：我們真的需要保存全部的數(shù)據(jù)嗎？顯然不是。因此，在不斷研發(fā)和提升存儲(chǔ)技術(shù)的同時(shí)，對(duì)于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量也應(yīng)該適當(dāng)?shù)夭扇∫恍┛刂拼胧?/p>
三、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不能只顧“開(kāi)源”，“節(jié)流”同樣重要
Intel的創(chuàng)始人Gordon Moore曾說(shuō)：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。此定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度，即著名的“摩爾定律”。
這一定律在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域同樣可被借鑒。信息技術(shù)不斷進(jìn)步，閃存、磁盤(pán)、數(shù)據(jù)中心、DNA等各種新的存儲(chǔ)技術(shù)不斷出現(xiàn)。可即便如此，仍難以滿足日漸龐大的數(shù)據(jù)體量的存儲(chǔ)需求，加之IoT(物聯(lián)網(wǎng))行業(yè)的發(fā)展，致使數(shù)據(jù)的體量更為驚人。
不可否認(rèn)，這些數(shù)據(jù)中許多都蘊(yùn)含著價(jià)值，但也不能忽視數(shù)據(jù)的驚人體量。難道到2020年我們要將44ZB的數(shù)據(jù)全部記錄并存儲(chǔ)下來(lái)嗎？顯然是天方夜譚。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使機(jī)器能夠自行收集并保存數(shù)據(jù)，但在這些數(shù)據(jù)中，真正有價(jià)值的其實(shí)并不是全部。
比如智能設(shè)備所記載的用戶數(shù)據(jù)，交通工具行駛過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這類(lèi)數(shù)據(jù)在當(dāng)下可用性強(qiáng)，但當(dāng)個(gè)體消失或工具報(bào)廢之后，余下的數(shù)據(jù)是總結(jié)抑或是棄之不用？這些數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)到何時(shí)？其中需要多少費(fèi)用？這些數(shù)據(jù)的價(jià)值與存儲(chǔ)它們投入的成本是否可以成正比呢？
事實(shí)上，在這類(lèi)數(shù)據(jù)中，人們只看一次的比例超過(guò)90%。因此在這個(gè)每天產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)的時(shí)代，要學(xué)會(huì)優(yōu)先提煉重要數(shù)據(jù)，對(duì)于邊緣化的數(shù)據(jù)應(yīng)適當(dāng)摒棄。在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和摒棄之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，能夠使數(shù)據(jù)產(chǎn)生更高的價(jià)值。
在信息高速發(fā)展的時(shí)代，大數(shù)據(jù)的作用愈發(fā)重要。一方面，人類(lèi)在努力“開(kāi)源”，研發(fā)新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，以便適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展。但另一方面，“節(jié)流”同樣重要。分清主次，找到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)價(jià)值的最高點(diǎn)，有助于提升效率，節(jié)省投入，更好地推動(dòng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的進(jìn)一步發(fā)展。
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