儲存月報第98期：迎接資料海嘯來襲，歸檔儲存技術多項新進展

全球IT應用每年產生的資料量，已經進入ZB等級，其中有相當一部分將以歸檔（Archive）的型式保存下來，這給歸檔儲存帶來空前的壓力，但同時也刺激了相關技術與產品的發展。

在一年多前的儲存月報中（2023年12月），我們曾以光學儲存技術為中心，介紹了新興歸檔儲存技術的發展情況。而過去幾個月來，基於磁帶與硬碟的傳統歸檔儲存產品與技術，又出現了一系列新進展。

ZB資料量時代的歸檔儲存需求

顧問公司Horison Information Strategies在2023年中的報告指出，他們預測到了2025年時，全球的IT應用將產生高達175ZB的資料量，大部分資料都是暫存性質，其中大約11.7ZB的資料將會實際儲存下來，而這些實際儲存資料中，在產生過後90到120天，存取機率便會降到5%以下，此後便會進入歸檔保存狀態，預計有80%實際儲存的資料最終都須以歸檔方式長期保存，約為9ZB，而每年的歸檔資料量增長將達到25%到35%左右。

這樣龐大的歸檔資料儲存需求，也成為推動歸檔儲存設備銷售與發展的動力，例如當前歷史最悠久的歸檔儲存媒體——磁帶，儘管技術相對老舊，但出貨紀錄仍迭創新高，以主流的LTO規格磁帶來說，過去10多年來，除了2018年因製造商專利糾紛，以及2020年疫情衝擊外，年年都維持出貨增長，2023年出貨總容更突破150EB量，比起10年前（2014），提高了2倍以上。而另一種主要歸檔儲存媒體近線（Nearline）硬碟，出貨容量還數倍於LTO磁帶，僅僅是2023年第4季，全球總出貨容量就超過200EB。

但即便磁帶與近線硬碟如此龐大的出貨量，要滿足ZB容量時代的歸檔儲存需求，也仍然力有未逮，這也意味著，有許多應該歸檔保存的資料，受限於成本、儲存媒體供應與取得等原因，而未能保存下來，被淹沒在「資料儲存海嘯」中。

這樣的趨勢，同時也刺激了新興的歸檔儲存技術發展，意圖發展出較磁帶與硬碟擁有更低成本、更高儲存密度、更佳長期保存能力的儲存媒體。

磁帶設備新動態

當前2大主流磁帶規格——LTO與IBM 3592，目前最新一代規格LTO-9與IBM T1170，分別是發表於2021年與2023年，在過去1年內尚沒有新的規格更新，但LTO方面不久前已有消息傳出，新一代的LTO-10規格預定在2025年第2季問世，預計可提供36TB的原生容量，雖然仍遜於IBM TS1170的50TB容量，但較上一代的LTO-9高出一倍，維持住LTO磁帶每更新一代，容量也隨之提升一倍的傳統（先前在LTO-4到LTO-6時期，LTO磁帶曾未能達到容量翻倍的目標）。

而在磁帶設備方面，過去幾個月來則有幾項新發展。兩大自動化磁帶設備供應商Spectra Logic與Quantum，先後推出3款磁帶櫃（Tape Library）新產品，是磁帶櫃產品領域多年來少見的產品更新盛況。

首先，是Spectra Logic在2024年上半年發表、年中開始正式供應的新款中階磁帶櫃Cube，以及高階磁帶櫃Tfinity的強化版本Tfinity Plus。

Cube採用獨立42U機櫃，可提供最多1,670個磁碟槽，16臺全高或30臺半高磁帶機，支援LTO-6到LTO-9磁帶規格，最大原生容量達30PB，未壓縮的原生資料傳輸率則達到每小時32TB。

Tfinity Plus是原有Tfinity系列高階磁帶櫃的效能強化版本，可支援LTO-9與TS1170等2種最新磁帶規格，容量規格維持不變（最大原生容量2.2EB），但傳輸率則提升了將近17%，為壓縮資料傳輸率從每小時207TB提高到242TB。

Quamtum則是在2024年下半發表新一代高階磁帶櫃Scalar i7 Raptor，2024年底正式供貨，單一48U機櫃內可提供2,008個磁帶槽與20臺全高磁帶機，搭配LTO-9磁帶時可擁有36PB容量。

除了新的磁帶產品外，Geyser Data還與Spectra Logic合作，在2024年中推出了磁帶即服務（Tape-as-a-Service，TAPAS），結合了Geyser Data的雲端磁帶櫃軟體，以及部署於雲端資料中心的Spectra Logic磁帶櫃設備，主要訴求是可讓用戶節省磁帶櫃設備的初始部署與管理成本。

其實早在幾年前，就有Iron Mountain等廠商推出雲端的磁帶即服務，但規模有限，另外AWS S3 Glacier等雲端歸檔儲存服務，據稱底層也是基於磁帶，但AWS仍將其列為S3物件儲存服務的一員，應用型態與傳統磁帶有所差別。而Geyser Data與Spectra Logic的解決方案，除了同樣是雲端訂閱式服務外，特色是可為個別用戶提供專屬實體磁帶，具備較高安全與隱私，且不收取取回資料的費用，使用特性更接近本地用戶端部署的磁帶環境。

2024年中到年底的短短半年多時間內，Spectra Logic與Quantum便接連發表3款新的磁帶櫃產品，若再加上IBM於2022年底發表的Diamondback磁帶櫃，3大磁帶櫃廠商都已先後推出新款磁帶櫃，形成磁帶櫃領域多年來少見的產品更新盛況。

圖片左為Spectra Logic的Cube磁帶櫃，右為Quantum的Scalar i7 Raptor磁帶櫃。

圖片來源：Spectra Logic，Quantum

近線硬碟容量的突破

相較於磁帶，硬碟的成本與能耗都較高，但在歸檔中的適用範圍更廣，既能用於靜態保存資料，也能用於仍有少許存取需求、必要時可迅速取回資料的主動歸檔（Active Archive）應用，不像磁帶僅適用於靜態資料保存。

過去一年來，硬碟領域最大的技術進展，便是突破30TB容量，Seagate與WD先後在2024年初與年底推出30TB等級硬碟產品，就單一儲存媒體容量來說，在歸檔儲存應用領域僅次於IBM TS1170磁帶的50TB。

即將上市的新興歸檔儲存技術

在磁帶與硬碟這2大歸檔應用主流儲存媒體外，幾種針對歸檔應用的新興儲存媒體技術，在過去幾個月也有新進展的消息。

歸檔儲存媒體的4項基本需求，包括：長時間保存資料的可靠性與穩定性，能以合理費用長期保存大量資料的低成本，可減少空間占用的高容量密度，還有足以因應大量資料寫入與讀取的持續傳輸效能。其他需求還有防止刪改的安全性，如果要用於主動歸檔，還需要一定的隨機存取效能。

目前的主流儲存媒體中，只有硬碟與磁帶算較是能兼顧前述大多數需求，但也各有不足：磁帶缺乏隨機存取能力，硬碟的長期使用壽命則不足。至於其他儲存媒體各有致命缺陷，基於聚合物的光學儲存（光碟）容量密度過低，基於NAND快閃記憶體的固態儲存裝置（SSD）不僅成本過高，長期保存資料的可靠性也不充分。

而新興的歸檔儲存媒體技術，則試圖以不同的存取機制，來滿足歸檔應用的需求。相較於光學玻璃儲存、多層光學儲存，或DNA儲存等採用全新概念的技術，目前能到達上市應用階段的新興歸檔儲存技術，是即將在2025年上半年上市的華為「磁—電碟」（Magneto-Electric Disk，MED），這是一種快閃記憶體+磁帶的混合儲存媒體，在7吋規格的媒體封裝中，同時整合了SSD與磁帶，利用SSD作為讀取快取與寫入緩衝，磁帶則作為資料儲存，試圖兼顧SSD的高效能，以及磁帶的低單位成本、長期資料保存能力等特性。

第1代MED擁有72TB容量，超過市場上既有的磁帶或硬碟等歸檔儲存媒體。比起傳統磁帶，MED容量更高，還可透過內含的SSD提供更高的效能，而且MED本身就含有磁帶讀寫頭、捲軸與馬達，無須依靠另外的磁帶機或磁帶櫃來讀寫磁帶，但這也意味著MED的機構要比傳統磁帶匣複雜許多，不僅導致尺寸較大，也不利於成本控制與可靠性，若內含的讀寫磁頭、捲軸與馬達等任一機械元件失效，就可能導致整組MED失效。

除此之外，華為MED還是一項專屬技術，缺乏硬碟與磁帶的通用性與開放性，這都可能會制約這種新興儲存媒體的應用與推廣，難以撼動硬碟與磁帶在歸檔儲存中的地位。