光盤庫技術及其應用

宋秦中

（蘇州市職業大學機電工程學院，江蘇蘇州 215104）

0 引言

隨著信息技術的飛速發展，數據信息正在急劇增長，使用傳統的保存方式（磁盤、磁帶），不僅增加了用戶使用成本，而且不能從根本上解決數據的長期、安全存儲問題。數據無價，設備有價，以光盤作為存儲載體的光盤庫技術倍受各行業重視，可以實現海量數據的安全存儲和高效管理，具有高可靠性，是一種安全的機電一體化近線存儲設備（見表1）。光盤庫能夠實現海量數據的自動、快速存取和檢索，是集計算機技術、現代光盤存儲技術、精密機械技術與自動控制技術等典型技術于一身的綜合應用產品［1-3］。

1 光盤庫技術

1.1 數據存儲技術

數據的分級存儲有三類，分別是離線存儲、近線存儲和在線存儲，其特點如圖1所示。根據數據訪問頻率的不同，簡單、安全、合理的存儲方式一般是這樣處理的：在線存儲一般由磁盤陣列實現，通常用來存儲經常使用的、實時數據；近線存儲一般由藍光光盤庫實現，用以保存不經常使用的數據；離線存儲一般由智能離線庫實現，用以保存很少使用的歸檔數據。

1.2 光盤庫技術

光盤庫硬件方面主要包括：光驅、光盤匣、彈出屜和機械手。其中，光盤存放于光盤匣，由光驅實現光盤讀寫，由彈出屜實現單張光盤的輸入/輸出，當用戶端訪問光盤庫數據，需要光盤交換時，機械手自動定位，從光盤匣中抓取目標光盤放入光驅，進行數據讀、寫。另外，為了方便下次檢索，將數據同步緩存到磁盤陣列或硬盤上［1-5］。

表1 三種存儲方式的比較

機械手是光盤庫的核心部件，用于交換光盤，其可靠性決定整機的性能。光盤的裝、卸由一個或幾個傳動件或機械手完成，如圖2a所示。

光盤匣是用來存放光盤，配合光盤庫或光盤離線柜使用（見圖2b）。通常由35片光盤槽組成，每個光盤匣存放35張光盤，支持熱插拔，光盤裝卸容易，有唯一ID號，便于離線存儲管理，具有防磁、防塵、避光功能，同時避免人為觸摸、劃損盤片等，對光盤具有永久保護作用，而且配合光盤庫機械手，更能方便地實現信息的快速查找、光盤的智能管理和網絡共享。

由于光盤庫普遍使用的是標準EIDE光驅（或標準5片式換片機，如圖2c所示），所以維護更換與管理非常容易，同時還降低了成本和價格。

光盤庫普遍內置有高性能處理器、高速緩存器、快速閃存、動態存取內存、網絡控制器等智能部件，使得其信息處理能力更強。一個光盤庫可以有2 000槽盤，其性能取決于有效地遍歷，是當前光盤庫技術研究的熱點之一。光盤庫存儲系統方案中不僅支持傳統的文件，而且可以支持各種類型的數據庫，例如Oracle，Informix，SQL等，用戶可以直接把數據庫的表空間建立在光盤庫中的藍光或者DVD-RAM光盤上，用以支持數據查詢和數據插入、修改、刪除等操作，對于用戶完全透明，如同使用硬盤一樣方便［2］。因此，光盤庫管理軟件的核心功能可分為4個部分：機器手控制、文件管理、文件跟蹤和訪問控制。

藍光光盤（BD-R/RE）是使用了青紫色激光技術第二代的光盤存儲，擁有光盤的隨即存取性、大容量、高速的超級光盤，一張藍光光盤擁有50 GB的大容量，是DVD的11倍、OPTICAL DISK的75倍。因此，藍光光盤庫是光盤庫發展的主流方向，其具有許多優點：數據不會受藍光光盤庫的故障、更新換代所影響，可以方便地拿出里面的盤片，在任何一臺工作站上用藍光光驅便可讀取藍光盤內的數據［5］。另外，藍光光盤庫更新換代也不會對原有數據有所影響，特有的智能片匣可被庫體通用，前期光盤庫的智能片匣放入新一代的光盤庫里也能使用，數據目錄也會被重新識別，使數據管理的延續性更強。

2 光盤庫的應用

傳統的方式一直把數據或數據庫建立在硬盤上，但據國外權威機構統計結果顯示80%的硬盤數據是不經常被訪問的，但這些不經常被訪問的數據卻占據了寶貴而且昂貴的磁盤空間，使用光盤庫技術就可以把經常訪問的數據存放在磁盤或磁盤陣列上，不經常訪問的數據放在超大容量光盤庫中，由此得到數百太字節的總存儲容量，但付出的代價僅僅是同等容量磁盤的10%～20%。因此，將數據庫歷史數據遷移到光盤庫中，使用戶同時擁有龐大的數據空間、低廉的價格、在線存儲的易用性。

光盤庫主要用于商業和工業規模的備份和災難恢復情況，適用于所有大容量資料數據的存儲場合，適合存儲一些資料性的不經常更改的數據，譬如醫院的醫療影像資料、銀行等金融機構的重要票據影像資料、圖書館的書庫、電視臺的音像資料庫等等，典型的應用案例如圖3所示。

實際使用中，出于對數據安全存儲策略考慮，除了光盤庫外，長期數據歸檔的智能離線存儲可以選用離線柜，而離線的永久拷貝光盤輸出由光盤復制機完成。

圖2 機械手、光盤匣和光驅

圖3 文檔影像票據數字化存儲方案

另外，結合英特網還可以實現多級存儲，能夠完成自動備份任務、統一管理和快速數據恢復。備份數據由各個系統通過遠程網絡傳輸到光盤庫控制服務器并進行刻盤。

利用組網技術，多個光盤庫還可以搭建一種基于光盤庫服務器體系結構，可以包括若干個服務器節點，圖4顯示了一個由幾個小的光盤庫服務器組成的系統，其驅動是通過SCSI或IDE通道連接到服務器，服務器電腦和客戶端可以通過快速或千兆以太網連接，能夠實現數據的遠程訪問和共享。

圖4 光盤服務器體系結構

表2 光盤庫應用成本分析

光盤庫應用成本包括兩個部分，即前期購置成本和后期使用成本，具體分析如表2所示。有比較證實，光盤庫存儲比全采用磁盤陣列或磁帶庫存儲在初期購置成本及后期管理成本上要大大節省，付出的代價僅僅是同等容量磁盤的10%～30%，光盤庫的總擁有成本（TCO）相對較低［6-7］。

3 結語

光盤庫技術方面，國外進行了大量的研究與應用，相對領先，國際知名品牌有日本JVC、美國HP和美國Plasmon；國內光盤庫的起步較晚，從事光盤庫業務的公司主要有廣州影達影像設備有限公司、上海美佳達計算機工程有限責任公司、福特瑞斯（北京）科技有限公司、北京鴻瑞智達科技有限公司等，其中以國外光盤庫產品的國內代理商居多，光盤庫研發能力有限。隨著藍光技術的發展和光驅接口的升級，網絡化、嵌入式、人機交互是光盤庫技術開發、設計的重要方向。