2.4　其他存储介质

2.4.1　光存储

光存储利用激光照射介质发生物理或化学变化，从而改变介质的某些性质以表示不同数据。目前，光存储包括CD、DVD、BD、AD（Archival Disc，归档光盘）等。光盘通常是适用于一次性写入和多次读出的存储介质。因此，光盘通常用来存储不易改写的数据，如归档数据、冷数据等。出于成本因素，构建存储系统通常选用存储密度较高的光盘，如BD和近年来新出现的高密度光介质，而像CD、DVD等不适合用来构建存储系统。

光存储系统的核心部件为光盘和光驱，光盘可以被光驱加载，光驱可以使用半导体激光器将数据写入光盘或利用反射光从光盘读取数据。由于使用了激光，光存储可以实现无接触式读写，并且在读写过程中激光可以自由跳跃到盘片表面任意位置，因而可以实现随机访问。

早期的CD为只读格式，制作光盘时信息以压印在聚合物表面的浅凹坑的形式存储，光盘表面涂有一层反射性金属薄膜，读取时通过反射光的变化表征凹坑存在与否，即数字“0”与“1”变化。只读光盘可以满足音视频的版权分发需求，无法满足备份需求，具有一次写入多次读取功能的WORM（Write Once Read Many，单写多读）光盘应运而生。WORM光盘通过反射率、吸收率等光学性质的变化读取信息，写入原理为使用聚焦激光束在光盘表面烧蚀凹孔制作永久标记。

CD出现于20世纪70年代，以CD-ROM（Compact Disc Read-Only Memory，只读存储光盘）为主，直径约为12 cm，容量约150 MB，读写带宽约为4.3 Mbit/s。后来也出现了CD-R（Compact Disc Recordable，可录CD光盘）和CD-RW（Compact Disc Rewritable，可擦重写CD光盘）等。DVD相比CD容量更高，每一层可容纳4.7 GB的数据，带宽约为11 Mbit/s。DVD也出现了多种不同形态的光盘，包括双层光盘，容量接近翻倍，双面双层光盘提供更高容量，以及可写和可重写DVD等。BD在12 cm的盘片上单层存储容量达25 GB，双层为50 GB，带宽为36 Mbit/s。BD采用可重写光盘格式。AD为双面存储结构，盘片每一面有三层存储层，共计6层。每一个存储层为介电保护层/存储层/介电保护层的三明治结构，氧化物存储材料在存储速度和存储容量上都取得巨大改善，并进一步延长了盘片的耐久性。光盘的每一个存储层包含一系列同心的螺旋凹槽和凸台，在早期的光存储技术中通常只会在沟槽进行数据存储。为了最大化每一层的存储容量，AD同时使用凹槽和凸台进行数据存储，实现单层存储密度翻番，因而AD在存储容量上取得跳跃式发展，第一代AD单盘容量便达到300 GB。AD能够承受温度和湿度的变化并防水防尘，可以确保光盘数据稳定存储50年。

2.4.2　磁带

磁带是一种磁存储介质，支持顺序读取，不支持随机访问，容量相对较大。磁带库由多个磁带组织成的设备，包含机械臂、驱动器、磁带插槽和条形码阅读器。机械臂实现磁带的拆卸和装填操作。在工作时，机械臂将磁带移动到相应的磁带插槽中。磁带库可以包含多个驱动器，支持多个服务器的并行工作。磁带驱动器对单个磁带进行读/写操作。每个磁带用条形码标签标记。条形码阅读器通过阅读磁带上条形码识别单个磁带。

磁带的优点在于容量大、单位容量成本低、节能且可靠性高。目前，单卷磁带可以保存大约15 TB的数据，一个磁带库可以保存几百TB的数据。磁带数据写入后，在不进行读写时不需要供电，能耗较低。同时，磁带的出错率也相对较低。

磁带的缺点在于不支持随机读写，适用于备份数据的顺序写入，但对随机读不友好。开放式的磁带环境，容易受到环境中温度、湿度和粉尘影响，导致磁带磨损等问题。表2.3综合对比了3种冷存储备份介质。

表2.3　冷存储备份介质综合对比