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IBM企业级磁盘存储服务器开发部总监Steve Broadbent

十分欢迎大家今天能参加IBM磁盘诞生50周年的庆典,我接下来的时间我和大家一起回顾一下磁盘诞生50年的历程。

有人曾经形容过磁盘诞生对人类社会文明进步的冲击,相当于纸张以及印刷术的诞生,我在这里不太方便评价是否有这样的冲击力,但是这也足够说明磁盘诞生的重大意义。在磁盘诞生之前数年,IBM首先是研发了磁带系统,大家知道磁带系统数据访问模式是顺序式的访问模式,如果您的数据在磁带的最末尾的话,数据整个搜寻从头到最后,这对数据访问来说是非常不方便的。IBM的科学人员被赋于了这样的使命,研究一个新的方式,能够实现随机又更高灵活度迅速的对数据的访问。

他们尝试了非常多的研发途径和方法,最终他们开发图中所示的设备,实际上有50个盘包构成,高的五英尺,宽两英尺,里边有两个磁头在里面移动。第一代磁盘有一个什么样的问题呢,首先它是非常昂贵的,只有最大规模的大型企业才能够负担得起使用费用,另外就是说这个设备当时缺乏通用编程的管理软件的接口,实际上它的使用需要小规模军队编程人员实现磁盘的使用和调用。

在进入到60年代,IBM在磁盘技术上得到了更多研发进展,其中有一个进展我们同时又有更多的磁头对磁盘进行同时间的搜索和访问,效率提升了四倍。另外一项重大的进展是,为了实现更高密度磁盘的访问,我们首先研发了有非接触式的磁头的模式,在后续更为近代磁盘技术当中这个技术成为一个标准的技术。这些技术的诞生导致了在当时磁盘访问数据的速度提升了十倍。

由于60年代磁盘技术随机访问、实时访问的技术诞生,也带来连机应用模式的诞生,之前只有批量的计算机访问模式,这些连续应用早期首先应用于美国航空以及主要的银行企业。在60年代还诞生了可以更换的磁盘包新的发明,也造成非常好使用成本上的改进,同一个磁盘环境可以按照不同的使用目的用不同的盘包使用同一个环境。在60年代同期集成电路技术替换真空管、电子管技术的年代,同时在计算机IO处理方面,我们也从原来所谓硬件接线IO模式指令级的整合到了所有数据处理指令结构命令整合的标准化。

在60年代另外一个重大的进展,伴随着系统360的诞生,也就第一代主机的诞生,我们也诞生专用外围设备的控制器,这之后中央的处理器——电脑主机只是发布一些比较高级的读写IO的命令,具体调动磁头、驱动磁头的指令是由专用IO处理单元执行。具备了专用IO控制单元系统之后,从此更广泛用在各行各业的使用当中。

在70年代另外一项系统扩展两个盘包放到同一个盘柜里边,可以到16个盘包在一个单一磁盘系统里面,每一个驱动器是200兆,总共加起来超过了GB容量的级别。在70年代这套磁盘系统上,首次引用成为标准化数据校验的技术,使得磁盘阵列有了更高的可用性。另外两项革新是,一是所谓像音响震动音轨的技术引用到对磁头自动的环节,使得磁盘分布得更为紧密、密度更高。另外磁盘轨道巡轨字符的机制,在当时也是首次被引用到磁盘系统当中。使得磁盘轨道可以做得密度更高。首先在这套系统里面,首次引用不间断、连机、在线维修的机制,使得维修、维护对生产影响降到更低。

在70年代另外一项重要应用革新就是多用户、多任务的使用环境,磁盘这边都能有效支持连机事务处理,同时环境能再执行其他类似于制造业特别长时间运转的设备。在70年代首次在系统环境发展了软盘驱动器的设备,这个设备当时主要是用做大型计算机系统,像磁盘、主机做微码的升级和维护。

在80年代出现了3380磁盘系统以及3880控制器新一代的磁盘系统,里面有非常重要的核心就是首次引入在磁盘控制器又增加了一块缓存,缓存最大的好处就是能够减少由于机械延时对实时应用造成的延时,写的时候到缓存里面,当缓存接收到之后,直接反馈到主机,告诉我,我收到写,由控制机再负责把缓存数据写到后端磁盘,如果读的时候,信息直接返还给主机,大大缩短读写的延迟。

另外一项重要的技术引进就是“多拷贝”技术的引入,每一份数据写到磁盘上,微码技术会写上两份,其中一份是另外一份的备份。另外一项磁盘技术核心就是薄膜式磁头的引进,薄膜式磁头也采用了集成电路技术,可以导致磁头做到尽可能薄、尽可能小,使得它尽可能接近磁盘介质。在80年代初另外一项技术就是IBM首次研发了PC用的更小的磁盘的驱动器,容量是10个GB,相当于最早磁盘系统容量的两倍。

在90年代初,IBM磁盘系统革新到了3390磁盘型号的时代,同样它也是在更大容量、更高的密度、更快响应的道路上继续迈进。另外,首次使用了光纤通道连接IO磁盘设备以及主机CPU的环境,极大的拓展了IO带宽的吞吐量。接下来两项革新是在提高系统的连续可用性方面的可靠性方面,一个主要的革新是首次引入了所谓非易挥发性的存储,也就是断电之后的存储,存在数据缓存的技术,断电之后数据仍然保存在磁盘里面。更进一步研发所谓专用电源以及服务相配套的控制单元化设计,使得局部故障不会影响到全局。在90年代随着AS400和RS6000重大系统的出现和流行,IBM相应配套研发存储技术适应整个趋势,首先是3.5英寸小型1.2G的磁盘,另外是给笔记本电脑用的2.5英寸磁盘,也是IBM在九十年代第一个研发出来了。在90年代初还有一个重要磁头技术上的进展,所谓磁组式磁头的发明,这项发明使得磁盘能够运转更快、速度更高。由于这些技术的诞生,使得一万转磁盘也随之诞生了,另外通过虚拟化技术使得一组磁盘能通过RAID虚拟化的技术使用上来讲还是一块盘的使用。在更小型化方面,IBM首先第一个研发出来340兆的微硬盘的诞生,大小仅仅相当于一个钱币的大小。

进入到21世纪,IBM先后推出了大鲨鱼系列以及DS8000系列和Turbo新的型号,磁盘能够使用到15000转以及4Gb光纤通道,另外每个系统有640转,通过虚拟技术可以虚拟磁盘子系统和虚拟的设备,虚拟逻辑通路,除了容量最多达到320GB之外,能够形成更丰富的高级功能,像时间点及时拷贝,同步、异步磁盘的拷贝以及逻辑的分区。我们推出了DS6000系统,它达到了非常好的集成度。伴随着计算机应用的发展,客户的思维模式也发生了变化,从原来的设备CPU中心的模式思维方式转向以存储数据为中心的思维模式。

刚刚进入21世纪以来,IBM另外一项特别重要的研发就是虚拟化方式的拓展,原来我们在一个盘的内部通过RAID把大量的物理盘包虚拟一个盘包供用户使用,在SAN卷控制器虚拟概念把一个虚拟拓展到整个存储局域网,把整个存储局域跨设备形成一个SAN使用。

这样的虚拟化带来三个方面非常大的好处,首先能提升应用可用性,过去需要停机实现的跨盘数据移植现在不需要停机实现。另外提升存储单元工作效率,用同一样管理界面存储SAN的管理环境。第三能够优化整个存储资源使用率。

SAN卷控制器目前在系统上保持业界最快性能指标测试的记录,同时它也是业界中拥有最多实际案例,目前已经拥有超过2250个客户使用案例,以及超过133个客户愿意把他们的信息共享给其他的一些客户作为参考来源使用。

进入到现在目前来说,目前的业务对存储环境带来一些新的挑战。首先是要处理的数据量爆炸性的增长,从传统业务型数据到现在存储的信息更加视频、相片等非传统数据,另外处理这些数据的同时,企业允许相关的成本增加,却不是同比例的,所以也给我们带来怎样花更少的钱存储更多的数据的挑战。另外是说,我数据特别多,我访问的效率一定要有非常好的方式能够非常方便,而且迅速找到我需要访问的数据和信息。数据规模的增大,对企业来讲是非常重要的资产,如何用非常有效的方式保持它是连续可用的。信息保护以及安全也是整个政府行业对企业提出更严格的要求。这样一个环境变得越来越大、越来越复杂,我们用什么样的手段和方式化繁为简,更有效的管理呢?

我们针对这些挑战IBM给大家一个非常有信心的承诺,我们会继续在存储上面做大力的投入,接下来的时间在这方面的领先地位,就今天而言,我们保持多项存储方面的记录,除了刚才提到最快SVC虚拟存储指标记录之外,高端存储DS8000也是业界公开指标最好的记录。我们有这么多丰富的产品以及解决方案,同时按照IDC的统计,目前来讲我们是世界排名第一位存储方案的提供商。在过去连续13年存储申请的专利来讲,每年都在业界排名第一。

我们在带领存储业界发展50年之后,我们又承诺,会继续领导业界进入下一个50周年。

 

 
 
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