永恒的数据

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  现在人们对电脑越来越依赖,每一位电脑用户都保存了许多对于自己来说特别重要的数据。然而,难以想象的是,我们今天保存的数据,5年之后就可能会灰飞烟灭,因为我们常用的数据存储介质都是极其脆弱的,技术上决定了它们不可能长期地保存数据。
  根据美国市场研究调查的结果显示,目前,DVD光盘仍是个人用户保存数据的主要介质,但是DVD光盘的寿命比普通的硬盘还要短。众所周知,硬盘出故障是难免的事,硬盘尚且无法长期保存数据,更何况是缺陷极其明显的DVD光盘。
  对于个人用户来说,自己重要的文件、个人照片和视频,自然是希望能够天长地久地保存下去,在自己需要的时候可以随时访问,只在迫不得已的情况下才将其存储于自己无法信任的存储介质之中。不过,下面将介绍的3种存储介质或许能够帮助我们摆脱这一困境,这3种存储介质可以保存数据100~1000年,或许它们还没有经过足够长时间的实际考验,但是起码从理论上讲,它们完全能够做到,并且它们也已经通过了很多权威实验室的测试。下面就让我们一起来看看这几种强大的数据存储技术。
  目前人们常用的数字数据存储介质的寿命都极其有限。硬盘对于水分和热量等环境因素非常敏感,而且也无法承受振动和颠簸。固态硬盘等闪存设备没有这方面的问题,但是闪存设备存储单元寿命有限,经过约10 000次写和删除的周期后可能就要报废,而且即使一直不使用,闪存单元也会发生电荷丢失,数年后数据照样会消失。除此之外,长期存储数据的设备还将受到腐蚀等各种因素的影响,设备的物理连接方式是否会被很快淘汰也无法预料,目前存储介质使用的文件系统是否在多年后仍能被操作系统支持更是难以估计,例如微软开发设计的NTFS文件系统,由于它并非开放性标准,所以不可能比微软“活”得更长。即便微软目前是首屈一指的企业,但10年后是否还在,却是谁都无法预测的。
  当然,完全标准化的刻录光盘并没有设备兼容方面的问题,未来在必要时还可以使用电子显微镜等专业的设备读取数据,但是CD和DVD也并不适合用于长期保存数据。一方面,CD、DVD光盘刻录技术存在缺陷,作为数据记录层的有机染料容易受到光的影响,金属反光层容易发生氧化,保护光盘的聚碳酸酯又特别容易受到高温的影响,光盘刻录之后很快就开始丢失数据,甚至驱动器无法识别光盘都是平常事。另一方面,由于长期的价格竞争,许多刻录光盘的质量低劣,同一品牌同一类型的空白光盘,在相同的存储条件下,数据可保存的年限从5年到50年不等,数据的安全性成了一件完全看运气的事情。而我们希望长期保存的重要数据,当然是不希望托付于命运之神的。
  M-DISC石头盘
  M-DISC的数据记录层类似石头,生产厂商称该光盘寿命可长达千年。
  Millenniata的M-DISC光盘解决了DVD刻录光盘最致命的缺点,它采用了一层类似石头的材料作为数据记录层与反射层。普通DVD刻录盘金属反光层容易氧化,为此,一些生产厂商希望采用金或银合金作为金属反射层,这对于延长光盘的寿命确实有着明显的作用,但是他们仅解决了普通DVD光盘其中的一个问题,因为普通DVD刻录盘将数据记录在以有机染材料为主的数据记录层上,在光照、温度、热量、潮湿等情况的影响下,有机染材料降解而引起的数据丢失才是传统光盘无法长期保存数据的真正症结。而M-DISC光盘纳米结构的无机化合物数据层具有反射和记录双功能,需要较高功率的激光才能够进行刻录,最高刻录速度仅有4倍速,刻录过程中激光命中点的无机化合物将融解,数据将永久地刻蚀在媒介上,虽不可重复擦写,但它不会因为受到光照、温度、潮湿、磁场等环境因素的干扰而发生状态改变,极大地提高了数据存储的长效性。生产厂商没有具体说明M-DISC光盘无机化合物的成分,但从其材料的多晶结构以及数据存储介质的寿命来看,这是一种类似石头的材料。
  M-DISC盘可在普通的DVD驱动器中被读取,但是只有支持M-DISC的刻录机才可以刻录,目前,仅有Millenniata和LG等少数厂商生产支持M-DISC的刻录机,例如Millenniata M-WRITER和LG GH22NS90-M,其中LG的刻录机价格比较平民化,折合人民币仅需300元左右,而10片装的M-DISC盘片折合人民币约为200元,综合来看每一片M-DISC盘片的刻录成本已经非常低了。
  注意:LG GH22NS90-M需要更新固件才能够正确识别M-DISC盘以及设置相应的激光功率。
  M-DISC的可靠性与寿命,已经经过美国海军航空备战武器中心的测试验证,在疲劳测试后所有品牌的普通DVD光盘都出现了数据丢失的现象,甚至部分大品牌的盘片大量出现光盘驱动器无法识别的问题。而M-DISC盘在紫外线72小时强辐射下,仍然没有出现任何问题,经受住了类似GlassMasterDisc一样苛刻的测试。
  GlassMasterDisc
  玻璃盘
  数据写在一个特殊的玻璃盘上,可以在地球上甚至在太空上保存1000年。
  玻璃比石头更结实,这话听起来或许有点奇怪。不过,这却是不折不扣的事实。被称为玻璃盘的GlassMasterDisc与被称为石头盘的M-DISC相比更可靠,因而,美国国家标准与技术研究院(NIST)认为其保存期限可以高达千年。M-DISC虽然同样号称寿命长达千年,但是其聚碳酸酯层无法承受短期内的较大温度波动,例如将其置入液氮之后再取出进行加热。聚碳酸酯层在220℃以上的温度环境中将熔化,与石头相似的数据层则可以承受较高的温度,约可承受高达500℃左右的高温。
  如果希望存储介质不仅耐久性强,同时也能够适应特殊的环境,那么玻璃盘是极佳的选择。不过,这不是普通的玻璃盘,而是Syylex公司的玻璃盘GlassMasterDisc。它所使用的玻璃类似于大型化工厂用于保存氨基酸和其他腐蚀性物质的容器材料,它可以与杜兰硼硅玻璃(也称为高硼硅玻璃、硬质玻璃)相媲美,只有氢氟酸以及超强碱性物质才可能对其产生腐蚀,它可在超过100℃的高温下保持稳定,甚至可以经得住超过500℃高温的考验,温度高达850℃时才开始变软。因而,这种玻璃盘可以承受各种绝对恶劣的环境,在日本宇宙航空研究开发机构的金星探测器“晓”上,也使用了玻璃盘作为数据的载体。当然,这样的光盘我们不能自己进行刻录,每张光盘都需要向Syylex公司订购,制造每张光盘约需要160欧元的费用,并要等待5天的时间。   大批量生产的DVD光盘在生产过程中也需要制作玻璃母盘,然后再通过母盘批量复制DVD光盘。Syylex公司玻璃盘的生产过程与普通的玻璃母盘相似,只是添加了可以让普通DVD驱动器读取数据的光盘反射层,并且最后附加了另一个玻璃盘并使用紫外线胶加以固化,确保光盘不容易被破坏。
  除了日本在太空领域的应用测试之外,法国国家计量院也通过实验验证了玻璃光盘的耐久性。光盘被放置于温度90℃和湿度85%的ECMA高强度测试标准环境下,DVD光盘能坚持375小时,之后就无法读取了,而玻璃盘却经历了完整的1500小时测试考验,之后依然无损。
  Memory Vault闪存
  通过对闪存添加额外的保护,SanDisk声称Memory Vault可保存数据至少100年,不过,纯粹从技术上分析,它或许可以保存数据1300多年。
  闪存设备正逐渐淘汰光盘与磁介质,闪存盘、固态硬盘之类的设备越来越多。不过,普通的闪存设备并不具备长期保存数据的技术条件,首先,闪存单元经过一定次数的读写操作之后,寿命将终结。因为它并不是为长期存储数据而设计的,只适用于偶尔读写的应用环境。不过,SanDisk推出的Memory Vault尝试通过采用特殊的工作模式来保护闪存单元,在开始的时候,Memory Vault将允许内置控制器执行覆盖和删除数据的操作,但在闪存单元使用次数达到一定数值时,Memory Vault将把闪存单元切换到只读模式。SanDisk没有说明究竟什么时候会开始切换模式,不过,根据产品的说明信息,用户将能够通过设备上LED灯闪烁的情况来了解这一时刻是否越来越近。不过,上述方式虽然可以防止闪存单元寿命被耗尽,但是仍然无法解决闪存自然的衰变,而闪存衰变的速度在很大程度上取决于储存的温度。
  储存在阴凉地方闪存可保存数据更久,一个闪存单元基本上是由一个晶体管和一个额外的模块组成,如果对控制闸门施以电压,那么电子将从浮栅通道迁移进而实现数据的存储,电子数量决定了闪存单元位值,如果施以反向极性的电压,那么它们将再次流出,数据即可被读取。而除了能源可以影响电子的迁移外,热量也可能会影响电子而使闪存失效。在室温环境下,这种自然的衰变需要很长的时间,但随着温度的上升,衰变速度将急剧地加快。
  为了测试Memory Vault中闪存单元的耐用性,SanDisk将温度升高到125℃并计算闪存记忆体自然衰变的速度,在此温度下设备稳定工作了近350小时后,才开始无法确保数据的安全,而在将温度调整至40℃时,设备衰变的时间根据计算将可以延长至105年,可见温度与设备寿命之间变化的比例并不是线性的,而是指数式的。
  据官方的计算,SanDisk声称Memory Vault的技术表现证明可以将数据保存至少100年,不过,如果按照温度与设备寿命之间变化的指数来计算,在20℃的环境内,设备应该可以保存数据1300年。当然,其他外部环境的因素也可能会影响设备寿命,为此,SanDisk为Memory Vault的内部芯片添加了一个特殊的保护层。当然这一切也都反映在其价格上:8GB容量版本需要38.96美元,16GB容量版本需要77.25美元。
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