光盘库技术及其应用

宋秦中

（苏州市职业大学机电工程学院，江苏苏州 215104）

0 引言

随着信息技术的飞速发展，数据信息正在急剧增长，使用传统的保存方式（磁盘、磁带），不仅增加了用户使用成本，而且不能从根本上解决数据的长期、安全存储问题。数据无价，设备有价，以光盘作为存储载体的光盘库技术倍受各行业重视，可以实现海量数据的安全存储和高效管理，具有高可靠性，是一种安全的机电一体化近线存储设备（见表1）。光盘库能够实现海量数据的自动、快速存取和检索，是集计算机技术、现代光盘存储技术、精密机械技术与自动控制技术等典型技术于一身的综合应用产品［1-3］。

1 光盘库技术

1.1 数据存储技术

数据的分级存储有三类，分别是离线存储、近线存储和在线存储，其特点如图1所示。根据数据访问频率的不同，简单、安全、合理的存储方式一般是这样处理的：在线存储一般由磁盘阵列实现，通常用来存储经常使用的、实时数据；近线存储一般由蓝光光盘库实现，用以保存不经常使用的数据；离线存储一般由智能离线库实现，用以保存很少使用的归档数据。

1.2 光盘库技术

光盘库硬件方面主要包括：光驱、光盘匣、弹出屉和机械手。其中，光盘存放于光盘匣，由光驱实现光盘读写，由弹出屉实现单张光盘的输入/输出，当用户端访问光盘库数据，需要光盘交换时，机械手自动定位，从光盘匣中抓取目标光盘放入光驱，进行数据读、写。另外，为了方便下次检索，将数据同步缓存到磁盘阵列或硬盘上［1-5］。

表1 三种存储方式的比较

机械手是光盘库的核心部件，用于交换光盘，其可靠性决定整机的性能。光盘的装、卸由一个或几个传动件或机械手完成，如图2a所示。

光盘匣是用来存放光盘，配合光盘库或光盘离线柜使用（见图2b）。通常由35片光盘槽组成，每个光盘匣存放35张光盘，支持热插拔，光盘装卸容易，有唯一ID号，便于离线存储管理，具有防磁、防尘、避光功能，同时避免人为触摸、划损盘片等，对光盘具有永久保护作用，而且配合光盘库机械手，更能方便地实现信息的快速查找、光盘的智能管理和网络共享。

由于光盘库普遍使用的是标准EIDE光驱（或标准5片式换片机，如图2c所示），所以维护更换与管理非常容易，同时还降低了成本和价格。

光盘库普遍内置有高性能处理器、高速缓存器、快速闪存、动态存取内存、网络控制器等智能部件，使得其信息处理能力更强。一个光盘库可以有2 000槽盘，其性能取决于有效地遍历，是当前光盘库技术研究的热点之一。光盘库存储系统方案中不仅支持传统的文件，而且可以支持各种类型的数据库，例如Oracle，Informix，SQL等，用户可以直接把数据库的表空间建立在光盘库中的蓝光或者DVD-RAM光盘上，用以支持数据查询和数据插入、修改、删除等操作，对于用户完全透明，如同使用硬盘一样方便［2］。因此，光盘库管理软件的核心功能可分为4个部分：机器手控制、文件管理、文件跟踪和访问控制。

蓝光光盘（BD-R/RE）是使用了青紫色激光技术第二代的光盘存储，拥有光盘的随即存取性、大容量、高速的超级光盘，一张蓝光光盘拥有50 GB的大容量，是DVD的11倍、OPTICAL DISK的75倍。因此，蓝光光盘库是光盘库发展的主流方向，其具有许多优点：数据不会受蓝光光盘库的故障、更新换代所影响，可以方便地拿出里面的盘片，在任何一台工作站上用蓝光光驱便可读取蓝光盘内的数据［5］。另外，蓝光光盘库更新换代也不会对原有数据有所影响，特有的智能片匣可被库体通用，前期光盘库的智能片匣放入新一代的光盘库里也能使用，数据目录也会被重新识别，使数据管理的延续性更强。

2 光盘库的应用

传统的方式一直把数据或数据库建立在硬盘上，但据国外权威机构统计结果显示80%的硬盘数据是不经常被访问的，但这些不经常被访问的数据却占据了宝贵而且昂贵的磁盘空间，使用光盘库技术就可以把经常访问的数据存放在磁盘或磁盘阵列上，不经常访问的数据放在超大容量光盘库中，由此得到数百太字节的总存储容量，但付出的代价仅仅是同等容量磁盘的10%～20%。因此，将数据库历史数据迁移到光盘库中，使用户同时拥有庞大的数据空间、低廉的价格、在线存储的易用性。

光盘库主要用于商业和工业规模的备份和灾难恢复情况，适用于所有大容量资料数据的存储场合，适合存储一些资料性的不经常更改的数据，譬如医院的医疗影像资料、银行等金融机构的重要票据影像资料、图书馆的书库、电视台的音像资料库等等，典型的应用案例如图3所示。

实际使用中，出于对数据安全存储策略考虑，除了光盘库外，长期数据归档的智能离线存储可以选用离线柜，而离线的永久拷贝光盘输出由光盘复制机完成。

图2 机械手、光盘匣和光驱

图3 文档影像票据数字化存储方案

另外，结合英特网还可以实现多级存储，能够完成自动备份任务、统一管理和快速数据恢复。备份数据由各个系统通过远程网络传输到光盘库控制服务器并进行刻盘。

利用组网技术，多个光盘库还可以搭建一种基于光盘库服务器体系结构，可以包括若干个服务器节点，图4显示了一个由几个小的光盘库服务器组成的系统，其驱动是通过SCSI或IDE通道连接到服务器，服务器电脑和客户端可以通过快速或千兆以太网连接，能够实现数据的远程访问和共享。

图4 光盘服务器体系结构

表2 光盘库应用成本分析

光盘库应用成本包括两个部分，即前期购置成本和后期使用成本，具体分析如表2所示。有比较证实，光盘库存储比全采用磁盘阵列或磁带库存储在初期购置成本及后期管理成本上要大大节省，付出的代价仅仅是同等容量磁盘的10%～30%，光盘库的总拥有成本（TCO）相对较低［6-7］。

3 结语

光盘库技术方面，国外进行了大量的研究与应用，相对领先，国际知名品牌有日本JVC、美国HP和美国Plasmon；国内光盘库的起步较晚，从事光盘库业务的公司主要有广州影达影像设备有限公司、上海美佳达计算机工程有限责任公司、福特瑞斯（北京）科技有限公司、北京鸿瑞智达科技有限公司等，其中以国外光盘库产品的国内代理商居多，光盘库研发能力有限。随着蓝光技术的发展和光驱接口的升级，网络化、嵌入式、人机交互是光盘库技术开发、设计的重要方向。