容量擴(kuò)展技術(shù)輕松增加數(shù)字存儲空間

數(shù)字內(nèi)容的爆炸式增長大大推動了數(shù)字家庭對于以磁盤為基礎(chǔ)的存儲需求。個人錄像機(jī)(PVR)或者個人計算機(jī)(PC)隨機(jī)內(nèi)置的單個驅(qū)動器已經(jīng)不能滿足消費(fèi)者的要求。因此，這就刺激了附加存儲器市場的巨大增長：外部驅(qū)動器市場從2004年到2005年增長超過149%，而且預(yù)計在2005年到2010年之間總體增長會超過263%。容量擴(kuò)展技術(shù)通過實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者增加存儲的簡單化與維護(hù)管理單塊驅(qū)動器的輕松化，解決了外部硬盤盒所面臨的挑戰(zhàn)，而且也并不需要打開用戶的個人計算機(jī)或者個人錄像機(jī)機(jī)殼。

數(shù)字家庭需要更大的存儲容量

數(shù)字文件的規(guī)模也在變大。從數(shù)碼相機(jī)百萬級像素的快速升級，到當(dāng)今將標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視轉(zhuǎn)換為高清晰度電視(HDTV)，數(shù)字媒體的質(zhì)量正在提高，因此存儲這些內(nèi)容的文件規(guī)模也隨之增大。目前，標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視節(jié)目存儲率大約是每小時2.3GB，而高清晰度電視存儲率則是平均每小時8.6GB左右。那就意味著，帶有一塊250GB硬盤驅(qū)動器的一臺數(shù)字錄像機(jī)(DVR)能夠存儲大約110小時的標(biāo)準(zhǔn)清晰度節(jié)目，而它卻只能存儲30小時左右的高清晰度節(jié)目?？吹竭@種數(shù)字化存儲數(shù)據(jù)的數(shù)量、多樣性以及規(guī)模提升趨勢，您就很容易相信傳播集團(tuán)(TDG)的最新報告 ——“數(shù)字家庭的DNA：數(shù)字家庭中的存儲發(fā)展趨勢”。這篇報告指出，在一個“裝備精良”的數(shù)字家庭當(dāng)中，每個家庭的個人內(nèi)容或者家庭參考數(shù)據(jù)的數(shù)量將從 2005年的322 GB左右增加到2010年的1933 GB左右。

傳統(tǒng)的跨磁盤存儲方式不甚理想

外部存儲硬盤盒是擴(kuò)展數(shù)字存儲日益流行的一種有效方式;不過，管理跨多個磁盤的(可能兼有內(nèi)部磁盤與外部磁盤的)存儲可能是非常困難的。因?yàn)槊總€驅(qū)動器都是以一個單獨(dú)的‘分區(qū)卷’或者驅(qū)動器字母(C：、D：、E：等)形式出現(xiàn)并被管理的，當(dāng)用戶為其計算機(jī)或者個人錄像機(jī)添加驅(qū)動器時，系統(tǒng)的復(fù)雜性也在增加。在為一個已經(jīng)存滿數(shù)據(jù)的系統(tǒng)添加新的驅(qū)動器時，用戶必須在新驅(qū)動器上重新建立一個類似的文件結(jié)構(gòu)。不過，這樣做將會創(chuàng)建一個分段于兩個磁盤中的文件結(jié)構(gòu)，需要用戶強(qiáng)制記住哪個驅(qū)動器存放了哪個文件。這常常會導(dǎo)致用戶創(chuàng)建并維護(hù)一個完全相同的文件夾，比如一個“我的音樂”或者“我的圖片”新文件夾等，以便在原始磁盤存滿之后存儲新內(nèi)容。

當(dāng)然，用戶也可以有其他選擇：每次使用新驅(qū)動器時，他們將花費(fèi)幾個小時重新清理并移植他們的數(shù)據(jù)。不過，即便是假設(shè)用戶在發(fā)現(xiàn)并轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)時心情非常愉悅，但是，忘記傳輸某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)位的后果仍將是非常嚴(yán)重的。此外，具有默認(rèn)保存位置的應(yīng)用將需要重新調(diào)整配置以便保存到新驅(qū)動器上的新位置上。更為糟糕的是，某些軟件可能會不允許將內(nèi)容放在多個位置上。它們可能希望將所有內(nèi)容放入指定的單一文件夾，避免使用第二個驅(qū)動器字母。因此，當(dāng)用戶能夠通過添加一個驅(qū)動器獲得更大的存儲容量時，管理跨多個驅(qū)動器的數(shù)據(jù)將是非常困難的。

另外一個問題存在于大多數(shù)消費(fèi)產(chǎn)品的擴(kuò)展能力，比如說個人錄像機(jī)，如果有的話，也是非常有限的。即便是那些確實(shí)“懂得”兩個或者更多的驅(qū)動器概念的個人錄像機(jī)，通常也只提供單個額外的驅(qū)動器連接，它只允許您附連一個單獨(dú)的額外驅(qū)動器。在那個驅(qū)動器用完之后，就沒有更多的擴(kuò)展選擇了。這只是一個權(quán)宜之計，而不是一種解決方案。

那么，就需要一個全面的解決方案，將允許用戶隨著時間的推移非常方便地增加存儲，從而解除個人錄像機(jī)后面的擴(kuò)展端口數(shù)的限制，而且還不需要他們花費(fèi)時間來管理文件系統(tǒng)，這就是容量擴(kuò)展技術(shù)。

什么是容量擴(kuò)展?

容量擴(kuò)展使用存儲處理器，將硬盤驅(qū)動器連接在一起，并允許它們以單個驅(qū)動器的方式運(yùn)行。容量擴(kuò)展在概念上非常簡單，它對于改變存儲在數(shù)字家庭中的管理方式具有強(qiáng)大的內(nèi)在影響。不過，在想象容量擴(kuò)展的好處之前，理解它的技術(shù)基礎(chǔ)將大有裨益。

容量擴(kuò)展利用以前僅在企業(yè)層面應(yīng)用的若干技術(shù)，并將它們應(yīng)用于數(shù)字家庭當(dāng)中，其目的就在于：對于消費(fèi)者來說，向現(xiàn)有設(shè)備添加基于磁盤的存儲的復(fù)雜工作將變得簡單易行。其中需要用到的技術(shù)包括虛擬化、串連、層疊、在線擴(kuò)展與eSATA等。

虛擬化

容量擴(kuò)展允許用戶為他們現(xiàn)有的數(shù)字存儲器增加空間，同時保持維護(hù)管理單個驅(qū)動器的方便性。為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，容量擴(kuò)展借用了來自企業(yè)存儲空間的一個叫做虛擬化的概念。實(shí)際上，虛擬化意味著在一個系統(tǒng)中不考慮其物理配置來存儲所有內(nèi)容，而且它們是以單個分區(qū)卷的形式出現(xiàn)并進(jìn)行管理。在企業(yè)級這個層次上，這在過去就意味著采用多個服務(wù)器——僅用來存儲數(shù)據(jù)的專用計算機(jī)——并通過單個虛擬接口訪問并控制它們。

對于消費(fèi)者來說，通過使用一個存儲處理器使得容量擴(kuò)展以一個類似的方式工作，該處理器是位于物理存儲設(shè)備與操作系統(tǒng)之間的一個芯片。這種存儲處理器遠(yuǎn)勝于一個簡單的驅(qū)動器控制器;它接管了與它連接的所有存儲設(shè)備，而且讓它們對于操作系統(tǒng)來說看起來像是單個驅(qū)動器，這種處理叫做存儲虛擬化。

由于存儲是虛擬化的，所以它的管理非常簡單。通過一個存儲處理器連接的存儲器物理配置，將不再作為所有的硬盤驅(qū)動器來考慮。無論其規(guī)格或者其連接方法如何，現(xiàn)在對于操作系統(tǒng)來說，都是作為單個邏輯分區(qū)出現(xiàn)。用戶不再需要擔(dān)心它們的數(shù)據(jù)位于哪一個硬盤驅(qū)動器之上，而且用戶還能夠維護(hù)單個邏輯文件系統(tǒng)。

串連、層疊與在線擴(kuò)展

誠然，存儲虛擬化在使得存儲對消費(fèi)者易用方面已經(jīng)有了很大進(jìn)展，但是光靠它自己仍然是不夠的。容量擴(kuò)展包括牽涉到存儲增長問題的其他功能。其中一個重要的考慮就是驅(qū)動器如何相互作用。串連描述了一個驅(qū)動器相互緊挨堆疊在一起的模型，只有在上一個驅(qū)動器物理盤存滿后才使用下一個。這種方式的優(yōu)點(diǎn)就是，用戶可以利用不同規(guī)格的驅(qū)動器的全部容量。

層疊是將硬盤驅(qū)動器以菊花鏈方式聚集起來，并將其虛擬化作為單個硬盤驅(qū)動器出現(xiàn)。這就意味著驅(qū)動器不需要為了虛擬化全部連接到同一個芯片上。此時，存儲處理器芯片擔(dān)當(dāng)節(jié)點(diǎn)，它能夠連接到其他存儲處理器和硬盤驅(qū)動器上。在這個模型中，eSATA成為了將存儲處理器連接在一起的粘合劑。

在線擴(kuò)展僅僅意味著，新的驅(qū)動器能夠被添加到一個現(xiàn)有的驅(qū)動器組當(dāng)中而不會丟失已經(jīng)存在于分區(qū)卷之中的任何數(shù)據(jù)。這就把用戶從不得不在每次添加一個驅(qū)動器時重新格式化存儲器中解放出來，而且，非常重要的是，它能夠讓存儲器與時俱進(jìn)地擴(kuò)展。

eSATA

最新一代的eSATA Gen2m速度最高可以達(dá)到300MB/s。目前的硬盤驅(qū)動器速度大約徘徊在60 MB/s左右，單根eSATA電纜能夠傳輸來自至多五個全速工作驅(qū)動器的數(shù)據(jù)(圖1)。相反，與其連接的最快的外部連接1394b(也稱為 FireWire B)的速度僅為80 MB/s，這就意味著即便是只連接兩個驅(qū)動器，由于電纜速度的限制，使用FireWire的性能也將下降40%。USB 2.0對速度的限制更大，其速度僅為eSATA的1/6左右。

eSATA的高帶寬能力使容量擴(kuò)展變得切實(shí)可行。使用USB或者 1394b，整體性能將會大大地受到緩慢的物理層位速率與協(xié)議轉(zhuǎn)換的限制，以此同時，當(dāng)驅(qū)動器被添加到菊鏈時，反應(yīng)時間將迅速增長。相反，使用 eSATA，本地存儲協(xié)議不需要協(xié)議轉(zhuǎn)換就可以有效地傳輸數(shù)據(jù)，而且eSATA的3 Gb/s原始位速率可以支持?jǐn)?shù)據(jù)同時向多個從驅(qū)動器傳輸。

容量擴(kuò)展的好處

帶有容量擴(kuò)展的智能存儲處理器使得可以隨時間逐步增長的基于磁盤的易用存儲成為現(xiàn)實(shí)。容量擴(kuò)展允許用戶將其所有的驅(qū)動器視為單個虛擬分區(qū)卷，從而簡化了文件管理并降低了主機(jī)軟件的復(fù)雜性。這個模型通過在一個菊鏈中進(jìn)行eSATA層疊并支持多個磁盤，從而使得用戶避免個人錄像機(jī)的單個擴(kuò)展驅(qū)動器的限制。

隨著時間的推移，構(gòu)建數(shù)萬億字節(jié)存儲容量還要比您一次購買全部存儲便宜一些。硬盤驅(qū)動器價格持續(xù)下降的趨勢，意味著今后指定容量的驅(qū)動器將會比今天的成本更低，因此延期購買任何單個驅(qū)動器都會幫助您節(jié)省費(fèi)用。

容量擴(kuò)展所涉及的所有技術(shù)全部在存儲處理器當(dāng)中直接實(shí)施，從而這種功能可以在任何平臺上使用，包括個人錄像機(jī)、高清晰數(shù)字錄像機(jī)/數(shù)字電視、個人網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器以及臺式機(jī)附加存儲驅(qū)動器等(圖2)。

結(jié)束語

容量擴(kuò)展為用戶提供了一種隨時間逐步按照自己的意愿將存儲添加到現(xiàn)有設(shè)備的簡單方式，同時使得用戶每GB的成本最小化。它以一個芯片為基礎(chǔ)， 該芯片可以利用eSATA速度并使用存儲虛擬化將連接驅(qū)動器作為單個分區(qū)卷來進(jìn)行管理。這些芯片也可以層疊在一起，它允許一次性或者逐步將驅(qū)動器堆在一起。容量擴(kuò)展為用戶提供了一個新級別簡單性與靈活性，使得用戶在需要時無論何時何地都可以迅速而直觀地添加硬盤驅(qū)動存儲器。