擴(kuò)展數(shù)字家庭的存儲(chǔ)容量

前言

數(shù)字內(nèi)容的增長(zhǎng)大大推動(dòng)了數(shù)字家庭對(duì)于以磁盤(pán)為基礎(chǔ)的存儲(chǔ)需求。個(gè)人錄像機(jī)(PVR)或者個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)隨機(jī)內(nèi)置的單個(gè)驅(qū)動(dòng)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(chǔ)器市場(chǎng)的巨大增長(zhǎng)：外部驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)從2004年到2005年增長(zhǎng)超過(guò)149%，而且預(yù)計(jì)在2005年到2010年之間增長(zhǎng)超過(guò)263%。

本文介紹的數(shù)字家庭的存儲(chǔ)容量擴(kuò)展解決方案。實(shí)用便捷，用戶可隨時(shí)增添硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，而無(wú)需打開(kāi)他們的PVR或PC機(jī)殼。

數(shù)字家庭需要更大的存儲(chǔ)容量

家庭錄像、電視節(jié)目、電影與音樂(lè)，所有這些內(nèi)容都是以數(shù)字形式存儲(chǔ)，而且它們大多數(shù)存放在數(shù)字家庭的某塊硬盤(pán)上，它們的數(shù)量也比以前增多。數(shù)字文件的規(guī)模在變大，從數(shù)碼相機(jī)百萬(wàn)級(jí)像素的快速升級(jí)，當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視將升級(jí)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(chǔ)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(chǔ)率大約是2.3 GB/小時(shí)，而高清晰度電視存儲(chǔ)率則是平均8.6 GB/小時(shí)左右。那就意味著，帶有250GB硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的一臺(tái)數(shù)字錄像機(jī)(DVR)能夠存儲(chǔ)大約110小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)清晰度節(jié)目，而它只能存儲(chǔ)30小時(shí)左右的高清晰度節(jié)目。根據(jù)傳播集團(tuán)TDG公司的最新報(bào)告指出，每個(gè)家庭的個(gè)人內(nèi)容或者家庭參考數(shù)據(jù)的數(shù)量將從2005年的322GB左右增加到2010年的1933GB左右。

外部硬盤(pán)擴(kuò)容的便攜管理

外部存儲(chǔ)硬盤(pán)盒是擴(kuò)展數(shù)字存儲(chǔ)日益流行的一種有效方式；不過(guò)，管理跨多個(gè)磁盤(pán)的(可能兼有內(nèi)部磁盤(pán)與外部磁盤(pán)的)存儲(chǔ)可能是非常困難的。因?yàn)槊總€(gè)驅(qū)動(dòng)器都是以一個(gè)單獨(dú)的“分卷”或者驅(qū)動(dòng)器字母(C：、D：、E：等)形式出現(xiàn)并管理，當(dāng)用戶添加驅(qū)動(dòng)器時(shí)，系統(tǒng)的復(fù)雜性也在增加。在為存滿數(shù)據(jù)的系統(tǒng)添加新的驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶必須重新建立一個(gè)類(lèi)似的文件結(jié)構(gòu)。不過(guò)，這樣做將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)存儲(chǔ)在兩個(gè)磁盤(pán)中的分段文件結(jié)構(gòu)，需要用戶強(qiáng)制記住哪個(gè)驅(qū)動(dòng)器存放了哪個(gè)文件。這種額外附加的復(fù)雜性很快帶來(lái)了新問(wèn)題，比如，文件XYZ是在驅(qū)動(dòng)器C：中還是在E：中呢?

當(dāng)然，用戶也可以有其他選擇：每次使用新驅(qū)動(dòng)器時(shí)，他們將花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)重新清理并移植數(shù)據(jù)。更為糟糕的是，某些軟件可能不允許將內(nèi)容放在多個(gè)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(gè)驅(qū)動(dòng)器字母。因此，當(dāng)用戶能夠通過(guò)添加一個(gè)驅(qū)動(dòng)器獲得更大的存儲(chǔ)容量時(shí)，管理跨越多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)將是非常困難的。

另外一個(gè)問(wèn)題就是，大多數(shù)消費(fèi)產(chǎn)品的擴(kuò)展能力，比如說(shuō)個(gè)人錄像機(jī)，也是非常有限的。通常也只提供單個(gè)額外的驅(qū)動(dòng)器連接，它只允許連接一個(gè)單獨(dú)的額外驅(qū)動(dòng)器。在那個(gè)驅(qū)動(dòng)器用完之后，就沒(méi)有更多的擴(kuò)展選擇了。

一個(gè)全面的解決方案將允許用戶隨著時(shí)間的推移非常方便地增加存儲(chǔ)，從而解除個(gè)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(shí)間來(lái)管理文件系統(tǒng)。

容量擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)

容量擴(kuò)展是利用存儲(chǔ)處理器將硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器連接在一起，并允許它們以單個(gè)驅(qū)動(dòng)器的方式運(yùn)行。容量擴(kuò)展在概念上非常簡(jiǎn)單，它對(duì)于改變存儲(chǔ)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(guò)，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)展借助以前僅在企業(yè)級(jí)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(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，向現(xiàn)有設(shè)備添加基于磁盤(pán)的存儲(chǔ)的復(fù)雜工作將變得簡(jiǎn)單易行。其中需要用到的技術(shù)包括虛擬化、串行、堆疊、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(chǔ)器增加空間，同時(shí)保持維護(hù)管理單個(gè)驅(qū)動(dòng)器的方便性。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，容量擴(kuò)展借用了來(lái)自企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)空間的一個(gè)叫做虛擬化的概念。實(shí)際上，虛擬化意味著在一個(gè)系統(tǒng)中不考慮其物理配置來(lái)存儲(chǔ)所有數(shù)字內(nèi)容，而且它們是以單個(gè)分卷的形式出現(xiàn)并進(jìn)行管理。在企業(yè)級(jí)層次上，這在過(guò)去就意味著采用多個(gè)服務(wù)器—僅用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)—并通過(guò)單個(gè)虛擬接口訪問(wèn)并控制它們。

對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，通過(guò)類(lèi)似的方式工作使用一個(gè)存儲(chǔ)處理器實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展，該處理器是位于物理存儲(chǔ)設(shè)備與操作系統(tǒng)之間的一個(gè)芯片。這種存儲(chǔ)處理器遠(yuǎn)勝于簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)器控制器，它接管了與它連接的所有存儲(chǔ)設(shè)備，而且讓它們對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)看起來(lái)像是單個(gè)驅(qū)動(dòng)器，這種處理叫做“存儲(chǔ)虛擬化”。

圖1  硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器管理的虛擬化

串行、堆疊與在線擴(kuò)展

誠(chéng)然，存儲(chǔ)虛擬化在使得存儲(chǔ)對(duì)消費(fèi)者易用方面已經(jīng)有了很大進(jìn)展，但是光靠虛擬化仍然不夠。容量擴(kuò)展包括牽涉到存儲(chǔ)增長(zhǎng)問(wèn)題的其他功能。其中一個(gè)重要的考慮就是驅(qū)動(dòng)器如何相互作用?！按小泵枋隽艘粋€(gè)驅(qū)動(dòng)器相互緊挨“層疊”在一起的模型，只有在上一個(gè)驅(qū)動(dòng)器物理盤(pán)存滿后才使用下一個(gè)。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(dòng)器的全部容量。

圖2  多個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的串連

堆疊是將硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器以菊花鏈方式聚集起來(lái)，并將其虛擬化作為單個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)。這就意味著驅(qū)動(dòng)器不需要為了虛擬化全部連接到同一個(gè)芯片上。此時(shí)，存儲(chǔ)處理器芯片擔(dān)當(dāng)節(jié)點(diǎn)，它能夠連接到其他存儲(chǔ)處理器和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上。在這個(gè)模型中，eSATA(外部串行ATA接口)成為將存儲(chǔ)處理器連接在一起的總線。

圖3  堆疊，菊花鏈，驅(qū)動(dòng)器

在線擴(kuò)展僅僅意味著，新的驅(qū)動(dòng)器能夠被添加到一個(gè)現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)器組當(dāng)中，而不會(huì)丟失已經(jīng)存在于分卷中的任何數(shù)據(jù)。這就把用戶從必須在每次添加一個(gè)驅(qū)動(dòng)器時(shí)重新格式化存儲(chǔ)器中解放出來(lái)，而且，非常重要的是，它能夠讓存儲(chǔ)器與時(shí)俱進(jìn)地?cái)U(kuò)展。

高速eSATA接口

最新一代的eSATA Gen2的速度最高可以達(dá)到300MB/s。目前的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器速度大約在60MB/s，單根eSATA電纜能夠傳輸來(lái)自至多五個(gè)全速工作驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)。相反，與其連接的最快的外部連接1394b(也稱(chēng)為火線B)接口的速度僅為80MB/s，這就意味著即便是只連接兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，由于電纜速度的限制，使用1394b的性能也將下降40%。USB 2.0接口對(duì)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。

圖4 eSATA與1394b和USB的比較

容量擴(kuò)展的好處

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

隨著時(shí)間的推移，構(gòu)建數(shù)10TB存儲(chǔ)容量還要比您一次購(gòu)買(mǎi)全部存儲(chǔ)便宜一些。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器價(jià)格持續(xù)下降的趨勢(shì)，意味著今后指定容量的驅(qū)動(dòng)器將會(huì)比今天的成本更低，因此延期購(gòu)買(mǎi)任何單個(gè)驅(qū)動(dòng)器都會(huì)幫助您節(jié)省費(fèi)用。

舉例來(lái)說(shuō)，在2003年，如果基于硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的外部存儲(chǔ)器1GB的平均價(jià)格為1美元，那么，10TB的存儲(chǔ)容量將需要花費(fèi)1000美元。與此相反，如果用戶從2003年到2006年每年購(gòu)買(mǎi)250 GB(隨著其存儲(chǔ)需求增長(zhǎng))，那么，到現(xiàn)在他也將擁有10TB的存儲(chǔ)容量，而只需要花費(fèi)約689美元，比一次全部買(mǎi)齊節(jié)省了30%以上。

圖5 eSATA5個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接在一個(gè)堆疊拓?fù)渲?BR>
容量擴(kuò)展所涉及的所有技術(shù)全部在存儲(chǔ)處理器中直接實(shí)施，從而這種功能可以在任何平臺(tái)上使用，包括個(gè)人錄像機(jī)、高清晰數(shù)字錄像機(jī)/數(shù)字電視、個(gè)人網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器以及臺(tái)式機(jī)附加存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器等。

結(jié)語(yǔ)

容量擴(kuò)展為用戶提供了一種按照自己的意愿隨時(shí)將存儲(chǔ)添加到現(xiàn)有設(shè)備的簡(jiǎn)單方法，同時(shí)使得用戶每GB的成本最小化。它以一個(gè)芯片為基礎(chǔ)， 該芯片可以利用eSATA速度并使用存儲(chǔ)虛擬化將連接驅(qū)動(dòng)器作為單個(gè)分卷來(lái)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(dòng)器堆疊在一起。