ESG
早從10多年前起,磁帶市場便陷入了長期停滯,儘管出貨容量屢創新高,銷售額卻只有微幅的增加,每年成長率不過2、3%的程度。這幾年來,情況開始有了變化,憑藉資安管理與能耗方面的優勢,磁帶應用似乎又有復甦的趨勢。
磁帶屬於抽取式儲存媒體,先天就具備實體隔離特性,未置入磁帶機的磁帶匣,等同於隔離了外界的攻擊。過去3、4年來,面對勒索軟體的肆虐,磁帶的資安防護特性,成為磁帶應用復甦的第一個契機,利用實體隔離特性,再結合WORM一寫多讀技術,使磁帶成為對抗勒索軟體威脅的有效手段。
另一方面,磁帶的抽取運作方式,只在置入磁帶機存取才會消耗電力,平時只會占用空間,幾乎沒有多少能源消耗。而磁帶櫃與自動上帶機等自動化磁帶設備,也只有在驅動機械臂執行上下帶動作時,才會有較大的電力消耗,待機狀態的電力消耗很低。而在近一年來,面對持續攀升的能源價格,以及不斷提高的ESG要求,磁帶的節約能耗特性,成了另一個刺激磁帶應用復甦的契機。
磁帶應用的新進展
因應節能減碳議題高漲的全球趨勢,近期歐洲接連出現幾項基於磁帶的大型IT基礎建設與應用服務,例如,在11月底時,IBM與法國公有雲服務商OVH合作,以IBM的3592磁帶技術為基礎(第6代3592技術的TS-1160磁帶機),搭配TS4500與TS4500磁帶櫃,在法國打造公有雲冷儲存服務。
稍早於11月中旬,英國愛丁堡大學的愛丁堡國際資料設施(Edinburgh International Data Facility,EIDF),也以美國新創公司的Cerebras AI引擎為核心,搭配Spectra Logic的TFinity磁帶櫃(搭配使用LTO-8磁帶機),建立了新的資料中心基礎架構。
從這些消息中,我們可以歸納出3個結論:
首先,磁帶可以在公有雲服務基礎設施中,扮演重要的環節,構成冷儲存服務的基礎設備。事實上,不僅是OVH的冷儲存服務,AWS的Glacier冷儲存服務,一般也被外界認為至少部分採用了磁帶(儘管AWS並未證實此點)。
其次,磁帶在AI分析等新興應用中,也能扮演重要的分層儲存角色。在前面提到的EIDF新資料中心架構中,建立總容量27PB的混合式儲存環境,裡面結合NVMe SSD與磁帶等不同類型的儲存媒體,其中TFinity磁帶櫃使用了20PB的容量,是容量比重最大的一部分。
第3,磁帶具有低成本優勢,是其在冷儲存與分層儲存應用中的主要賣點。例如OVH基於磁帶的冷儲存服務,每TB租金只有1.2歐元,不到AWS Glacier的1/3。事實上,磁帶的低成本,不僅是建立在較低的儲存媒體成本上,也反映在較低的電力消耗。
離線保存的磁帶,並沒有電力與冷卻需求,只有一定程度的空調需求,以免過高的溫度與濕度損壞磁帶。
磁帶的環保效益
更進一步,磁帶的低能耗特性,還能反映到更低的碳足跡,進而回應日趨嚴格的ESG要求。今年下半年發表的2份磁帶應用調查報告,都提出了這樣的觀點。
首先是,研究機構ESG在9月發布的報告「現代 IT 生態系統中部署 LTO技術的可持續性優勢」(Sustainability Benefits of Deploying LTO Technology in Modern IT Ecosystems),以兩個計算模型,試算了以磁帶取代磁碟所帶來的環境效益。
在第1個試算模型中,ESG以12個月的運作周期為基準,在磁帶櫃保存500TB的冷資料,要比使用磁碟陣列減少6.5倍的二氧化碳排放量,或者說減少將近85%的碳排量。
在第2個試算模型中,ESG改以10年週期為基準,來評估使用磁帶櫃與磁碟陣列帶來的設備報廢更新需求,結果顯示,磁帶設備具備更長的壽命週期,可以顯著減少設備報廢量——磁碟陣列平均只有3到5年的壽命週期,一般需要在第3或第4年便更新與汰換設備;磁帶櫃的壽命周期則為10年以上,一般只需在第5年以後,為磁帶櫃更新磁帶機與磁帶媒體規格。累積10年下來,磁帶櫃帶來的報廢電子垃圾重量,只有磁碟的1/3。
6月下旬Fujifilm於聖地牙哥舉行的第 12 屆年度全球 IT 高峰會議,也提出類似結論。在Fujifilm、IBM共同贊助私人顧問公司Brad Johns提出的一份白皮書「透過現代磁帶儲存提高IT可持續性」(Improving Information Technology Sustainability with Modern Tape Storage),試算10年運作週期下,以純磁碟、磁碟與磁帶混合,以及純磁帶組態來儲存100PB資料,所帶來的環境效益與成本對比。
根據Brad Johns的試算顯示,比起純磁碟儲存環境,60:40的磁帶與磁碟混合組態,以及純磁帶環境,分別可以減少58%與97%的二氧化碳排放量,同時也能減少48%與80%的電子垃圾重量。
而就整體持有成本來說,比起純磁碟儲存環境,60:40的磁帶與磁碟混合組態,以及純磁帶環境,分別可以節省44%與73%的整體持有成本。
Brad Johns更進一步指出,保存在磁碟上的絕大多數資料都是冷資料,改用磁帶可提供更經濟、二氧化碳排放更少的保存方式,如果能將世界上60%的磁碟保存資料轉移到磁帶,將能節省超過7200萬噸的二氧化碳排放量。
依據ESG的評估,以12個月的運作周期為基準,在磁帶櫃與磁碟陣列分別保存500TB的冷資料,磁帶櫃將能比磁碟陣列減少6.5倍的二氧化碳排放量。
資料來源:ESG
磁帶效益的制約
在ESG與Brad Johns的研究報告中,都顯示利用磁帶來保存冷資料,在環境友善方面帶來的驚人效益。
但我們也要注意,這2份報告都是在磁帶廠商支持、或是推廣磁帶的背景下提出,雖然反映了磁帶的效益,但並未呈現出所有的事實。
以Brad Johns的報告來說,便只計算磁帶媒體的成本,而未計入控制器、網絡、磁帶櫃等完整設備的成本。因此,HPC領域專家Glenn Lockwood便在Twitter批評這份報告失真,他認為,磁帶設備由於包含自動機械裝置在內,使用門檻與環境需求其實較磁碟更高。
而以我們的觀點來看,就長期保存來說,磁帶確實具備儲存媒體成本低的優勢,本身也不消耗能源,卻存在著環境承受能力較低的劣勢。
以LTO磁帶來說,容許的溫度範圍只有16到32℃,超過52℃便可能導致磁帶永久損壞(依據IBM文件所言)。相較下,硬碟允許的作業溫度範圍便寬廣得多,一般可承受攝氏5到60度,另外,磁帶有易於受潮損壞的問題,對於保存環境的相對濕度也有限制。
因此,磁帶保存時,本身雖不「直接」消耗能源,但為了維持一定的保存環境溫度與濕度,仍會間接消耗相當的空調能源,考慮到這方面的因素,磁帶相對於磁碟的成本與碳排放優勢,將不會有Brad Johns估算的那樣顯著。
相較下,ESG報告所比較的對象,是完整的磁帶櫃與磁碟陣列,便沒有Brad Johns那樣大的失真,然而,問題在於,考慮到磁帶的搜尋速度過慢,如果用戶存在著快速取回資料的需求,那麼還是必須在磁帶櫃前端結合磁碟設備,作為加速存取的緩衝區,而這種磁帶與磁碟混合組態的碳排放效益,便不如ESG做為比較基準的純磁帶櫃環境。
整體來說,磁帶儲存的比重越高,確實對減少碳排放有正面效果,但這是以效能為代價。混合一定比例的磁碟作為加速磁帶存取的緩衝區,是較合理的做法,可兼顧減少碳排放,以及快速取回資料的需求。
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