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[原创]探析绿色存储技术及发展趋势

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等级:助理
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城市:武汉市
金币:981

 

 
2006年,全球创建、存储和复制的数字信息总量达到了惊人的1610亿GB,并预计到2010年将达到9880亿GB。为了跟上这个增长速度,人类大约每18个月就需要增加一倍的存储设备,也就是说,能耗也将相应的增加一倍。 因此,伴随着势不可挡的能耗增长,再加上全社会对环保、节约和生态建设的迫切要求,绿色存储不仅是大势所趋,也成为必然的选择。而不断增长的存储能耗问题,也只能通过创新的绿色存储技术才可有效解决。

    当前,随着信息技术的发展,人类所获得的信息总量达到了前所未有的程度。这些丰富的数据信息极大地丰富了人类的生活,推动了社会的进步。但是,在这些繁荣的背后,人类不得不面对一些问题,尤其是在能源危机和全球气候变暖这些大背景下出现的一些问题。

    首先,数据的爆炸性增长带来的首要问题就是能耗的持续增长。2006年,全球创建、存储和复制的数字信息总量达到了惊人的1610亿GB,并预计到2010年将达到9880亿GB。为了跟上这个增长速度,人类大约每18个月就需要增加一倍的存储设备,也就是说,能耗也将相应的增加一倍。加之随着企业安全意识的提高和一些政策上以及管理上的要求,对所存储的数据进行必要的备份也成为一种必然,相应能耗的增加也不可阻挡。另外,为了给业务运行提供持续的计算,存储系统24小时运行也越来越普遍。这无疑进一步提高了存储系统的能耗。

    其次,我们必须承认,数据共享在给我们带来好处的同时,也必然会带来一定量的资源浪费;一些不合理的系统结构和数据中心的重复建设,也势必会带来能耗的进一步增长。

    另外,大量应用于存储中的磁盘阵列、服务器和传输设备都会产生大量的热量和二氧化碳的释放,会进一步加剧“全球气候变暖”;在传统存储制造业中,一些诸如水银、镉、铅等有害物质会被应用在存储设备中,当这些存储设备变为电子垃圾时,有害物质对环境的污染也难以避免。

    因此,伴随着势不可挡的能耗增长,再加上全社会对环保、节约和生态建设的迫切要求,绿色存储不仅是大势所趋,也成为必然的选择。而不断增长的存储能耗问题,也只能通过创新的绿色存储技术才可有效解决。

1、绿色存储

    1.1什么是绿色存储

    绿色存储(Green Storage)技术是指从环保节能的角度出发,用来设计生产能效更佳的存储产品、降低数据存储设备的功耗、提高存储设备每瓦性能的技术。绿色存储技术的核心是设计运行温度更低的处理器和更有效率的系统,生产更低能耗的存储系统或组件,降低产品所产生的电子碳化合物。

    绿色存储技术涉及所有存储分享技术,包括磁盘和磁带系统、服务器连接、存储设备、网络架构及其他存储网络架构、文件服务和存储应用软件、重复数据删除、自动精简配置和基于磁带的备份技术等可以提高存储利用率、降低建设成本和运行成本的存储技术,其目的是提高所有网络存储技术的能源效率。

    1.2如何实现绿色存储

    从上面的背景知识和绿色存储的定义可知,绿色存储技术的核心就是能耗和环保,因此我们可以从这两方面人手来实现绿色存储。另外,从存储产业发展的角度看,仅仅依靠行业内的技术发展来推动绿色存储的实现是远远不够。还必须辅以政策性的约束和引导,才能更好更快地实现绿色存储。

    因此,我们可以通过以下手段来实现绿色存储。首先,需要降低整个存储应用的能耗,而存储系统是一个复杂的综合体,包括了存储介质、网络连接、服务器、存储应用软件,以及架构设计等诸多方面,所以我们需要从多方着手来降低能耗,包括:

  • 研制、应用低能耗的元器件;
  • 采用新型材料来延长存储介质的使用寿命;
  • 通过新型存储架构和合理设计布局,降低冗余备份及重复建设所带来的资源浪费;
  • 利用高效合理的存储管理工具和存储应用软件,提高存储设备的利用率和使用效率;
  • 减小存储器件、存储设备的体积,释放部署空间。
  • 其次,使用环保的材料和良好的散热设计,尽可能地降低对现有环境的影响,包括:
    减少诸如水银、镉、铅、铬等有害物质在存储设备中的应用;
    大量使用易分解材料,建立良好的废弃设备的回收机制,减少电子垃圾;
    设计良好的散热系统,降低二氧化碳的排放,降低对“全球气候变暖”的贡献。最后,制定完善的政策法规,建立完善的相关评测体系,包括评测参数、评测技术、评测平台和评测标准等。

    1.3典型的绿色存储技术

    (1)使用固态盘

    虽然在过去数十年中,传统硬盘在信息存储市场一直是一枝独秀,而且在未来几年内,传统硬盘仍将占据主导地位,但其体积庞大、高能耗的缺点显然无法满足绿色存储的需要。而基于NAND闪存存储器的固态硬盘(SSD)相比于传统硬盘具有很多特殊优势,如其具备高读写速率、低能耗、高可靠性,以及更低的每个数据进出的平均价格等诸多优点。因此,目前大量的存储设备制造商都将使用固态盘作为一种典型的绿色存储技术,在存储中大量使用固态盘,尤其在移动存储和个人存储领域更是如此。

    (2)MAID系统

    MAID(Massive Arrays of Idle Disks)即大规模非活动磁盘阵列存储。MAID技术在磁带库工作模式的基础上提出和发展起来。磁带库的工作原理是正常状态下所有的磁带都放置在磁带库的槽位中,需要某盘磁带时才将它放在磁带机中,然后进行数据读写。而在大部分时间,大多数磁带是处在非工作状态的。MAID应用了同样的原理,只有需要时才将一部分磁盘开机运转,而其他磁盘通常处于断电状态,就像磁带库中的磁带一样。

    MAID极大地满足了目前流行的绿色存储所要求的绿色、环保和节能的特点,存储设备中的所有磁盘并不是每时每刻都处于活动和通电状态,大部分硬盘处于断电状态,只有系统需要进行读写访问时,硬盘才会重新通电。处于通电状态的硬盘经过一定空闲时间(时间段长度可根据系统的访问特点、频度来预先设定)后,根据策略重新下电,变成断电状态,以达到节电、环保、延长硬盘使用寿命的功能。

    (3)动态容量管理

    动态容量管理是一种提高存储系统容量利用率的技术,通过一次性设置,即可管理整个系统,能够统一地进行容量规划,减少管理任务,并且可通过用户策略,实现LUN/文件系统的自动调整,确保应用最大限度的利用存储空间,消除了闲置容量,从而减少能源支出和二氧化碳排放。

    (4)自动精简配置

    自动精简配置是另一种常用的存储设备节能方法。自动精简配置卷可以预先给应用分配一个比其物理存储空间大的虚拟空间,在应用发生变化,需要更多的实际存储空间时,管理员可以在不停机的情况下,动态扩展物理存储平台。这将极大地降低存储容量资源的过度准备率,提高磁盘利用率,并降低能源消耗和成本支出。

    (5)逻辑快照和可写入快照

    与完全拷贝相比,可写入快照能与原始主数据共享源数据,并且只使用额外的容量来跟踪可写入快照的变更内容,从而可以节省大量空间和磁盘容量,降低相关的电源成本。逻辑快照和可写入快照与传统的快照技术不同,它仅当有新的写操作进行的时候,才会占用相应的容量,比传统的完全复制技术节省大约80%的能耗。
 
    (6)重复数据删除和数据压缩

    重复数据删除和数据压缩技术是目前使用较为广泛的两种绿色存储技术。重复数据删除可以极大地优化存储系统,减少数据量,从而降低能耗以及减少热量排放。压缩数据可以节省磁盘空间,加快利用备份资源恢复数据的速度,节省运营成本。在二级存储设备中,压缩数据可以减少使用的磁盘数量从而减少磁盘运作所消耗的能源成本。

2、存储中的能耗测量



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等级:助理
行业:电信设备及服务
职能部门:信息/资料管理
城市:北京
金币:443
 发表于 2012/7/20 15:56:10 | 圈子 | 发送站内信 | 加为好友 | 邀请加入圈子
top第1楼
对于任何企业和组织而言,信息安全策略的一个关键部分是对无用数据的处理。实际上,一旦企业在这方面出现纰漏,那么就有可能会严重违反数据保护和隐私策略,同时引起法规遵从方面的问题,无谓地增加成本。怡敏信存储备份系列产品正好满足了中小企业数据安全存储的需求。http://t.cn/zWfhZHy
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