磐基光忆融存储:可信、安全、长效、绿色的数据存储新选择

2022-08-22
引言:
随着互联网、云计算、人工智能的飞速发展,信息数据呈指数级爆炸性增长,人类已进入大数据时代。如何长期高效、安全容灾、绿色节能地存储这些数据成为现代社会面临的一个重要问题。因此,对数据存储技术进行全面的创新和更新至关重要。采用单一的存储介质已难满足大数据存储的市场需求,而以光存储为基础的磁光电融合存储技术集成了磁、光、电三种存储技术的优点,可为大数据存储提供一种高读写性能、长寿命、安全容灾、低运维成本的解决方案,将是下一代绿色数据中心核心组成部分,是确保网络安全及数据安全的有效保障。


安全!长效!光存储是大数据冷存储的未来方向

2015 年,华中科技大学教授、武汉光电国家研究中心副主任谢长生在世界存储峰会上指出:“光存储是大数据冷存储的未来方向!”。

数据存储设备从其物理介质可分为磁、光、电三种。磁介质包括HDD(机械硬盘)、TAPE(磁带)等,电介质是以 SSD 为代表的存储技术,如固态硬盘、闪存等,光介质自 20 世纪 60 年代末开始发展,主要经历了 CD、DVD、BD(蓝光光盘)三代产品迭代。在三种存储介质中,机械硬盘具有容量大、体积小、速度快等优点,应用最为广泛。SSD 在存储速度和效率上更胜一筹,且具有防震、无噪音、发热量小等优点,随着技术不断升级和成本降低,该技术正逐步取代传统硬盘,有效提升系统的整体性能。而蓝光光盘具有安全、长效等突出优点,是政府、国防、安全部门规定的存储交换介质。其安全性体现在:可审计、无法执行特定隐藏程序、不可篡改、防病毒。同时,相比磁和电两种介质 5~10 年的使用寿命,蓝光光盘的保存年限可达 50~100 年,将是下一代绿色数据中心核心组成部分。

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数据存储的关键技术、产品、方案和服务被国外垄断

我国信息产业的现状是极其缺乏核心信息技术,在数据存储领域,存储介质基本由国外控制,硬盘、磁带全部依赖进口。闪存颗粒绝大部分进口,仅有长江存储可提供少量自主产品。目前,符合国际通用标准的蓝光光盘我们已经可以自主生产。存储设备中,仅有部分存储服务器和中低端磁盘阵列可实现自主,高端磁盘整列和磁带库基本都是进口。如何解决在关键技术环节被“卡脖子”问题,国家信息安全战略呼唤完全自主可控的产品、方案和服务。

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我国在磁光电融合存储技术领域处于全球领先地位

磁光电混合存储这一概念于 2004 年由清华大学徐端颐于最早提出,随后由国内为主的产业界和学术界不断发展完善。而国外在这一领域所做的工作主要集中在高密度光存储部分。
2015 年世界存储峰会上,华中科技大学谢长生团队的曹强博士正式提出磁光电混合存储的体系架构。并申请了专利《一种磁光电混合存储系统及其数据获取和存储方法》,同年获得 43 届日内瓦国际发明金奖。该架构是以光存储为基础的磁光电融合存储技术,集成了磁、光、电三种存储技术的优点,可为大数据存储提供一种高读写性能、长寿命、高可靠、低运维成本的解决方案。该技术在存储领域处于全球领先地位。

2022 年 5 月 26 日,在 2022 中国国际大数据产业博览会上,中国通信工业协会互联网产业专业委员会发布了《磁光电混合存储系统通用规范》国家标准。谢长生教授、曹强博士参与了标准的结构框架编制和主要内容起草。磁光电混合存储作为存储行业的新型技术,正式进入规范和快速发展阶段。


承载着“弯道超车”使命的磐基光忆磁光电融合存储

2018 年 04 月 11 日,磐基(湖北)信息产业发展有限公司成立。公司依托华中科技大学、武汉光电国家研究中心、801 网络空间安全研究院等科研院所在存储领域全球领先的技术优势,正式推出磐基光忆磁光电融合存储产品。

磐基光忆“融存储”的设计理念是,主流的在线存储介质如固态硬盘(SSD)和硬盘(HDD)限制了数据可靠存储的周期(平均只有 5年使用寿命),离线存储介质如磁带只能保证 10 年的数据保存。 对于更长期的数据保存,从旧介质到新介质的数据迁移是不可避免的,但此举增加了数据丢失的风险和维护的复杂性。 此外,这三种典型的主流存储介质需要严格的环境条件,例如恒定的温度和湿度,从而消耗额外的能量。蓝光光盘被显示在没有特定的环境要求情况下能够可靠地存储数据超过 50 年,考虑到数据迁移和维护成本,以及数据迁移过程中可能面临的数据丢失隐患,基于光盘存储的总拥有成本明显低于基于长期数据存储的硬盘或磁带。但是,单个光盘相对于 HDD 或磁带的性能和容量的缺乏显著限制了其在数据中心的使用。

为了克服光盘容量及访问吞吐量的限制,磐基光忆创新性的研发出一个基于机架的光存储系统(

ROS ),用于具有内联可访问性的长期数据存储。 ROS 包含数千个光盘以提高总的存储容量以及数十个光驱以增强持续访问吞吐量。更重要的是,ROS 可以内联访问,并且可以很容易地部署。它可以方便地集成到机架级数据中心而无需引入额外的备份或归档系统。


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磐基光忆融存储系列产品高达 80%的国产自主化,其中软件部分完全自主,硬件部分除了磁盘、光驱以外,可全部实现国产化。其中,磁介质即便被国外“卡脖子”,也完全可以用长江存储的闪存整体替代。磐基光忆融存储,作为数据存储新技术和新架构的代表,承载着在存储领域逐步实现国产自主,实现弯道超车的时代使命。


磐基光忆“融存储”——智能、安全、长效、节能
“磐基光忆”研发团队成员均来自华中科技大学、武汉国家光电研究中心及 801 网络空间安全研究院等科研院所,并长期承担国家光电领域相关课题研究。
磐基光忆融存储系列产品,依托华中科技大学信息存储教育部重点实验室 40 多年存储研发成果,依托武汉光电国家研究中心近 20 年的磁光电存储技术积累,目前已获得 14 项发明专利,23 项软件著作权。在存储技术处于全球领先地位,其主要技术优势体现在以下方面。
  • 实现智能分层存储

磐基光忆融存储内置创新的 OLFS 文件系统,使用了专利的虚拟化技术实现了对多片光盘的容量/性能虚拟化功能,同时提升了容量、性能与可靠性。OLFS 充分利用了光盘、固态盘和磁盘混合存储结构的特性,通过优化的系统调度实现了对热、温、冷数据的分层存储。
OLFS 对外实现了标准的 POSIX 文件系统口,可以将万片规模以上的光盘虚拟化成单一存储空间;对内完成文件读写控制、统一命名空间管理、写缓存功能、读缓冲功能;同时实现多任务的调度器,并发或流水方式对光盘进行读写,充分利用多光驱并行性提升光盘读写性能。
  • 领先的刻录策略

设备实现了业界领先的刻录策略,支持单张 BD-R 光盘的任意数据量多次追刻、数据伪改写,同时维持光盘 UDF 文件系统通用性。可以任意时间间隔刻录数据到同一张光盘,直至光盘刻满;光盘仍然符合 UDF 文件系统规范,Windows/Mac/Linux 可直接读取。
  • 高数据安全性

设备使用单次写入光盘,具备一写多读防篡改特性。通过在存储介质层面的防篡改能力,设备可以提供最大程度的数据可信水平。系统可内置 UPS,杜绝非正常断电,实现机械归位与系统安全关机;设备支持断电、维护原因而中断续刻的光盘,上电后继续刻录,以保证每张光盘的容量使用;周期性进行光盘误码率检测,提前预警。
设备支持使用 AES256 或 SM4 国密算法对光盘上的刻录数据进行加密。刻录后的光盘支持在普通 PC 机的光驱上进行数据读取恢复。
  • 绿色节能

设备空闲时功耗小于 30W;满载时功耗小于 120W;待机时功耗小于 5W,并可通过网络自动唤醒。
设备具备低噪音特点,使用大尺寸散热风扇,按需调速(刻录、磁盘读写),空闲时关闭。
  • 一维码、二维码标识

光盘可具有唯一的一维码、二维码标识能够通过主机、移动装置等的摄像头外部识别光盘。


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