光盤(pán)庫(kù)技術(shù)及其應(yīng)用

宋秦中

（蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇蘇州 215104）

0 引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)信息正在急劇增長(zhǎng)，使用傳統(tǒng)的保存方式（磁盤(pán)、磁帶），不僅增加了用戶使用成本，而且不能從根本上解決數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期、安全存儲(chǔ)問(wèn)題。數(shù)據(jù)無(wú)價(jià)，設(shè)備有價(jià)，以光盤(pán)作為存儲(chǔ)載體的光盤(pán)庫(kù)技術(shù)倍受各行業(yè)重視，可以實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)和高效管理，具有高可靠性，是一種安全的機(jī)電一體化近線存儲(chǔ)設(shè)備（見(jiàn)表1）。光盤(pán)庫(kù)能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)的自動(dòng)、快速存取和檢索，是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)等典型技術(shù)于一身的綜合應(yīng)用產(chǎn)品［1-3］。

1 光盤(pán)庫(kù)技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

數(shù)據(jù)的分級(jí)存儲(chǔ)有三類，分別是離線存儲(chǔ)、近線存儲(chǔ)和在線存儲(chǔ)，其特點(diǎn)如圖1所示。根據(jù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)頻率的不同，簡(jiǎn)單、安全、合理的存儲(chǔ)方式一般是這樣處理的：在線存儲(chǔ)一般由磁盤(pán)陣列實(shí)現(xiàn)，通常用來(lái)存儲(chǔ)經(jīng)常使用的、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；近線存儲(chǔ)一般由藍(lán)光光盤(pán)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，用以保存不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)；離線存儲(chǔ)一般由智能離線庫(kù)實(shí)現(xiàn)，用以保存很少使用的歸檔數(shù)據(jù)。

1.2 光盤(pán)庫(kù)技術(shù)

光盤(pán)庫(kù)硬件方面主要包括：光驅(qū)、光盤(pán)匣、彈出屜和機(jī)械手。其中，光盤(pán)存放于光盤(pán)匣，由光驅(qū)實(shí)現(xiàn)光盤(pán)讀寫(xiě)，由彈出屜實(shí)現(xiàn)單張光盤(pán)的輸入/輸出，當(dāng)用戶端訪問(wèn)光盤(pán)庫(kù)數(shù)據(jù)，需要光盤(pán)交換時(shí)，機(jī)械手自動(dòng)定位，從光盤(pán)匣中抓取目標(biāo)光盤(pán)放入光驅(qū)，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀、寫(xiě)。另外，為了方便下次檢索，將數(shù)據(jù)同步緩存到磁盤(pán)陣列或硬盤(pán)上［1-5］。

表1 三種存儲(chǔ)方式的比較

機(jī)械手是光盤(pán)庫(kù)的核心部件，用于交換光盤(pán)，其可靠性決定整機(jī)的性能。光盤(pán)的裝、卸由一個(gè)或幾個(gè)傳動(dòng)件或機(jī)械手完成，如圖2a所示。

光盤(pán)匣是用來(lái)存放光盤(pán)，配合光盤(pán)庫(kù)或光盤(pán)離線柜使用（見(jiàn)圖2b）。通常由35片光盤(pán)槽組成，每個(gè)光盤(pán)匣存放35張光盤(pán)，支持熱插拔，光盤(pán)裝卸容易，有唯一ID號(hào)，便于離線存儲(chǔ)管理，具有防磁、防塵、避光功能，同時(shí)避免人為觸摸、劃損盤(pán)片等，對(duì)光盤(pán)具有永久保護(hù)作用，而且配合光盤(pán)庫(kù)機(jī)械手，更能方便地實(shí)現(xiàn)信息的快速查找、光盤(pán)的智能管理和網(wǎng)絡(luò)共享。

由于光盤(pán)庫(kù)普遍使用的是標(biāo)準(zhǔn)EIDE光驅(qū)（或標(biāo)準(zhǔn)5片式換片機(jī)，如圖2c所示），所以維護(hù)更換與管理非常容易，同時(shí)還降低了成本和價(jià)格。

光盤(pán)庫(kù)普遍內(nèi)置有高性能處理器、高速緩存器、快速閃存、動(dòng)態(tài)存取內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)控制器等智能部件，使得其信息處理能力更強(qiáng)。一個(gè)光盤(pán)庫(kù)可以有2 000槽盤(pán)，其性能取決于有效地遍歷，是當(dāng)前光盤(pán)庫(kù)技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。光盤(pán)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)方案中不僅支持傳統(tǒng)的文件，而且可以支持各種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如Oracle，Informix，SQL等，用戶可以直接把數(shù)據(jù)庫(kù)的表空間建立在光盤(pán)庫(kù)中的藍(lán)光或者DVD-RAM光盤(pán)上，用以支持?jǐn)?shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)插入、修改、刪除等操作，對(duì)于用戶完全透明，如同使用硬盤(pán)一樣方便［2］。因此，光盤(pán)庫(kù)管理軟件的核心功能可分為4個(gè)部分：機(jī)器手控制、文件管理、文件跟蹤和訪問(wèn)控制。

藍(lán)光光盤(pán)（BD-R/RE）是使用了青紫色激光技術(shù)第二代的光盤(pán)存儲(chǔ)，擁有光盤(pán)的隨即存取性、大容量、高速的超級(jí)光盤(pán)，一張藍(lán)光光盤(pán)擁有50 GB的大容量，是DVD的11倍、OPTICAL DISK的75倍。因此，藍(lán)光光盤(pán)庫(kù)是光盤(pán)庫(kù)發(fā)展的主流方向，其具有許多優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)不會(huì)受藍(lán)光光盤(pán)庫(kù)的故障、更新?lián)Q代所影響，可以方便地拿出里面的盤(pán)片，在任何一臺(tái)工作站上用藍(lán)光光驅(qū)便可讀取藍(lán)光盤(pán)內(nèi)的數(shù)據(jù)［5］。另外，藍(lán)光光盤(pán)庫(kù)更新?lián)Q代也不會(huì)對(duì)原有數(shù)據(jù)有所影響，特有的智能片匣可被庫(kù)體通用，前期光盤(pán)庫(kù)的智能片匣放入新一代的光盤(pán)庫(kù)里也能使用，數(shù)據(jù)目錄也會(huì)被重新識(shí)別，使數(shù)據(jù)管理的延續(xù)性更強(qiáng)。

2 光盤(pán)庫(kù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的方式一直把數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)庫(kù)建立在硬盤(pán)上，但據(jù)國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示80%的硬盤(pán)數(shù)據(jù)是不經(jīng)常被訪問(wèn)的，但這些不經(jīng)常被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)卻占據(jù)了寶貴而且昂貴的磁盤(pán)空間，使用光盤(pán)庫(kù)技術(shù)就可以把經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)存放在磁盤(pán)或磁盤(pán)陣列上，不經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)放在超大容量光盤(pán)庫(kù)中，由此得到數(shù)百太字節(jié)的總存儲(chǔ)容量，但付出的代價(jià)僅僅是同等容量磁盤(pán)的10%～20%。因此，將數(shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù)遷移到光盤(pán)庫(kù)中，使用戶同時(shí)擁有龐大的數(shù)據(jù)空間、低廉的價(jià)格、在線存儲(chǔ)的易用性。

光盤(pán)庫(kù)主要用于商業(yè)和工業(yè)規(guī)模的備份和災(zāi)難恢復(fù)情況，適用于所有大容量資料數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)場(chǎng)合，適合存儲(chǔ)一些資料性的不經(jīng)常更改的數(shù)據(jù)，譬如醫(yī)院的醫(yī)療影像資料、銀行等金融機(jī)構(gòu)的重要票據(jù)影像資料、圖書(shū)館的書(shū)庫(kù)、電視臺(tái)的音像資料庫(kù)等等，典型的應(yīng)用案例如圖3所示。

實(shí)際使用中，出于對(duì)數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)策略考慮，除了光盤(pán)庫(kù)外，長(zhǎng)期數(shù)據(jù)歸檔的智能離線存儲(chǔ)可以選用離線柜，而離線的永久拷貝光盤(pán)輸出由光盤(pán)復(fù)制機(jī)完成。

圖2 機(jī)械手、光盤(pán)匣和光驅(qū)

圖3 文檔影像票據(jù)數(shù)字化存儲(chǔ)方案

另外，結(jié)合英特網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)存儲(chǔ)，能夠完成自動(dòng)備份任務(wù)、統(tǒng)一管理和快速數(shù)據(jù)恢復(fù)。備份數(shù)據(jù)由各個(gè)系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦獗P(pán)庫(kù)控制服務(wù)器并進(jìn)行刻盤(pán)。

利用組網(wǎng)技術(shù)，多個(gè)光盤(pán)庫(kù)還可以搭建一種基于光盤(pán)庫(kù)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，可以包括若干個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，圖4顯示了一個(gè)由幾個(gè)小的光盤(pán)庫(kù)服務(wù)器組成的系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)是通過(guò)SCSI或IDE通道連接到服務(wù)器，服務(wù)器電腦和客戶端可以通過(guò)快速或千兆以太網(wǎng)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和共享。

圖4 光盤(pán)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)

表2 光盤(pán)庫(kù)應(yīng)用成本分析

光盤(pán)庫(kù)應(yīng)用成本包括兩個(gè)部分，即前期購(gòu)置成本和后期使用成本，具體分析如表2所示。有比較證實(shí)，光盤(pán)庫(kù)存儲(chǔ)比全采用磁盤(pán)陣列或磁帶庫(kù)存儲(chǔ)在初期購(gòu)置成本及后期管理成本上要大大節(jié)省，付出的代價(jià)僅僅是同等容量磁盤(pán)的10%～30%，光盤(pán)庫(kù)的總擁有成本（TCO）相對(duì)較低［6-7］。

3 結(jié)語(yǔ)

光盤(pán)庫(kù)技術(shù)方面，國(guó)外進(jìn)行了大量的研究與應(yīng)用，相對(duì)領(lǐng)先，國(guó)際知名品牌有日本JVC、美國(guó)HP和美國(guó)Plasmon；國(guó)內(nèi)光盤(pán)庫(kù)的起步較晚，從事光盤(pán)庫(kù)業(yè)務(wù)的公司主要有廣州影達(dá)影像設(shè)備有限公司、上海美佳達(dá)計(jì)算機(jī)工程有限責(zé)任公司、福特瑞斯（北京）科技有限公司、北京鴻瑞智達(dá)科技有限公司等，其中以國(guó)外光盤(pán)庫(kù)產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)代理商居多，光盤(pán)庫(kù)研發(fā)能力有限。隨著藍(lán)光技術(shù)的發(fā)展和光驅(qū)接口的升級(jí)，網(wǎng)絡(luò)化、嵌入式、人機(jī)交互是光盤(pán)庫(kù)技術(shù)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的重要方向。