国家标准《磁光电混合存储系统通用规范》（GB/T 41785-2022）于2022年10月12日正式发布，于2023年5月1日开始实施。笔者作为本标准的主要起草人之一，参与了本标准的起草和编制。

 

 

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编制背景

随着我国大数据战略的实施和数字经济发展，数据作为新型生产要素已经成为重要的战略资源。《“十四五”大数据产业发展规划》明确了充分激发数据要素价值潜能、构建稳定高效产业链的发展方向。而数据存储的巨大需求以及由此带来的能耗和成本的飞速增长问题成为存储技术创新和存储结构多样化的驱动力。

 

从存储的发展历程来看，存储介质主要有磁带、磁盘、固态盘和光盘。但单一存储介质对数据存储的多样化需求存在瓶颈和短板，从而催生了磁光电混合存储技术（注：磁光电的同义词有磁电光、光磁电、光电磁、电磁光、电光磁等）。磁光电混合存储技术通过软件对光、磁、电等存储介质进行高效组织和管理，能够充分发挥光存储介质数据存储寿命长、安全可靠性高、能耗低以及磁、电存储介质数据存取速度快的优势。近年来，磁光电混合存储技术和产品的研发与应用获得了长足进步，逐步进入主流存储领域。

 

为规范和促进磁光电混合存储产业和存储市场的发展，在相关部委的支持下，国家标准化管理委员会于2019年10月下达了《磁光混合存储系统通用规范》（以下简称“《规范》”）制订计划，中国科学院上海光机所、华中科技大学武汉光电国家研究中心、国家档案局、国家信息中心、中国气象局、清华大学以及磁光电混合存储设备制造企业（广东紫晶信息存储技术股份有限公司、北京易华录信息技术股份有限公司、北京星震同源数字系统股份有限公司、苏州互盟信息存储技术有限公司等）等20多家单位参与标准制订工作。经过需求调研、标准编制、标准验证、意见征集等过程，2021年7月形成了《规范》报批稿，并于2022年10月12日正式发布。

公众号后台回复“规范下载”可下载GB/T 41785-2022《磁光电混合存储系统通用规范》。

 

该标准给出了磁光电混合存储系统的组成及分类，规定了技术要求、试验方法、质量评定程序等，适用于磁光电混合存储系统的设计、开发、生产、检验和应用。明确磁光电混合存储的核心指标和基线要求，围绕数据存储技术和产品的功能性能、行业应用、节能环保等需求，建立磁光电混合存储的标准体系，包括基础标准、技术标准（硬件标准、软件标准）、产品标准、行业应用标准等国家标准、行业标准和团体标准，强化标准引领产业发展的作用，对我国磁光电混合存储技术和产业创新具有重要的推动作用。

 

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主要内容解读

《规范》分9章和1个规范性附录，涵盖了使用磁光电混合存储系统所涉及的各个工作环节，构成一个内在关联的整体，能够起到规范使用磁光电混合存储系统的作用。

 

笔者根据自身对标准内容的理解，结合标准编制过程重点讨论的问题，对标准内容进行详细解读。

 

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磁光电混合存储系统

《规范》提出，磁光电混合存储系统（Hybrid storage system consolidating magnetic，optical and electric media，HSS）是带有光盘，同时包含磁盘、固态盘/卡中的一种及以上存储媒体，且通过软件管理对外提供统一存储空间的存储系统。

 

磁光电混合存储系统涵盖了磁、光、电、混合存储、系统、数据等6个词义。磁、光、电分别表示磁盘、光盘、固态盘三种存储介质及产品，也表示磁存储、光存储、电存储；混合存储建立在磁存储、光存储、电存储的基础上，使用三种存储介质的产品混合存储数据；系统是充分综合利用磁、光、电三种介质各自存储数据的优势，使用光盘以及磁盘和固态盘中的一种或多种存储介质存储数据；数据是磁光电混合存储的对象，是不可缺少的最重要元素。

 

磁光电混合存储技术发展路线如下：

（1）服务器与光驱、磁盘和/或固态盘连接，光盘刻录采用单张光盘的方式，用刻录软件将计算机、磁盘和/或固态盘上的数据刻录到光盘上。对光盘采用离线管理，读取时手动将光盘放入光驱。

（2）服务器与光盘库、磁盘和/或固态盘连接，通过光盘库管理软件将磁盘和/或固态盘上的数据刻录到光盘库，读取时通过机械手将光盘放入光驱。

（3）服务器与光盘库、磁盘和/或固态盘连接，支持多种存储技术，通过软件管理对外提供统一存储空间。

（4）集成磁光电混合集群存储与分布式存储。

（5）集成磁光电混合存储与云存储。

 

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HSS的架构

磁光电混合存储架构一般采用两级数据存储层次结构，由磁盘、固态盘、光盘库、离线光盘柜等多种数据存储设备代替单个数据存储设备，集成不同类型的存储技术和存储系统。磁光电混合存储可以优化和提高数据存储容量、数据访问速度以及数据存储寿命等。第一级存储用于数据短期存取的存储装置/系统，数据保存时间较短，数据存取速度快；第二级存储用于数据长期存取的存储装置/系统，数据保存时间较长，数据存取速度较慢。对于数据保存时间长，且访问频率低，可以设置第三级存储，存储设备可采用离线光盘柜。

 

《规范》提出，HSS可由控制管理区和存储区组成。控制管理区由三个功能区构成：接口功能区提供标准的通用硬件接口和软件接口；系统控制功能区管控并保障存储区；存储管理功能区管理存储区的存储盘或存储节点。存储区至少由两级存储区构成：第一级存储区为系统控制功能区提供磁盘或/和固态盘/卡物理存储空间；第二级存储区为系统控制功能区提供光盘等物理存储空间。

 

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光盘存储

《规范》定义的光盘存储通常是指基于光盘和光盘载具的存储设备/系统，以及光盘读写的网络化设备。作为独立的存储设备时通常被称为光盘库，由光驱、光盘载具、移盘装置（机械手）组成，可自动抓取、装填光盘/光盘载具。

 

光盘是“纸”，光驱是“笔”。光驱是光存储中最重要和最关键的设备。光盘刻录质量和光盘保存数据的寿命取决于光驱和光盘的质量、光驱与光盘的匹配程度。光盘与光驱之间的完美匹配，能使光盘刻录品质更好，实现数据长期保存。光驱具有很好的向下兼容性，即使是蓝光光驱，也可以读写CD、DVD光盘。

 

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具体功能

（1）数据写入、读取与迁移

《规范》提出，支持将数据直接写入第一级存储；支持将数据通过文件存储方式直接写入第二级存储；支持将数据通过第一级存储写入第二级存储。支持直接从第一级存储读取数据；支持直接从第二级存储读取数据；支持通过第一级存储读取第二级存储中的数据。支持将数据从第一级存储迁移到第二级存储；支持将数据从第二级存储迁移到第一级存储。

 

实际应用中，通常是将数据先写入（存储）在层次结构的第一级存储。随着时间的推移，根据层次结构的程序规则，数据在层次结构的不同级别之间传输（迁移），以满足系统存储和访问需求。可根据数据的使用频率对其进行评级，并由此确定数据通常存储的级别。将数据从层次结构的相对较低级别移动到层次结构的相对较高级别称为“升级”；反之，称之为“降级”。出于存档目的，可以将不经常访问的数据移动到相对较低的级别。

 

 

（2）数据管理

《规范》提出，应支持数据检索、统计与分析。

 

数据检索是对存储在磁盘、光盘、固态盘上的数据进行检索，包括目录检索、全文检索、高级检索等。光盘（库）全文检索技术，突破了光盘（库）依赖于目录检索、内容查找效率低下的技术瓶颈，无需将光盘（库）上的数据拷贝到磁盘、固态盘才能进行全文检索和读取数据，大幅提高了光盘（库）管理和利用水平，大大提高了光存储的市场竞争力。

 

数据统计与分析是对存储在磁盘、光盘、固态盘上的数据进行统计与分析，包括时间、数值、文字信息。

 

（3）存储媒体自检

《规范》提出，应支持检测第二级存储媒体的随机误码率（RSER），宜同时检测极值突发误码串长度总数（BE Sum）和不可纠正错误（UE）。这些是针对光盘的检测项目，要使用刻录品质测定用光驱进行检测。

 

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性能指标

（1）兼容性

《规范》提出，应支持光盘数据通过第三方设备或系统正确读取。这要求用一种光驱刻录的光盘数据能够用第三方设备的光驱正确读取。

 

《规范》提出，第二级存储应支持向后兼容。这要求所使用的光驱兼容同一产品的旧型号。

 

《规范》提出，第二级存储宜支持至少两种品牌、容量、型号的存储媒体。这要求光驱宜至少读写两种品牌的光盘。

 

（2）可靠性

《规范》提出，产品的平均失效间隔时间（MTBF）的不可接受值（m1）不应小于9,000 h，这是指磁光电混合存储产品的MTBF。而对于光驱，光学读取头的MTBF的不可接受值（m1）低于9,000 h。

 

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标准尚未规定的重要指标

 

能耗是产品的一项重要指标，但由于对光存储能耗的测试和计算方法尚未确定，因此《规范》未对能耗作出规定。

 

光存储设备能耗低，一般不超过磁电存储设备能耗的10%。光存储设备冷却能耗很低，可以显著降低存储设备的冷却能耗。光存储节省的能耗包括光存储设备节省的能耗和光存储设备冷却节省的能耗。磁光电混合存储中，光存储占比越高，磁光电混合存储能耗越低。磁光电混合存储中光存储占比为100%时，能耗最低；磁光电混合存储中光存储占比为0%时，能耗最高。提高磁光电混合存储设备中光存储设备占比，可降低存储设备的能耗以及存储设备冷却的能耗，由此降低数据中心的总能耗。