當今世界，幾乎所有的信息都在轉換成“0”和“1”這兩種數字信號后被傳送、顯示并記錄下來。數碼化信息量正以爆炸式的速度增加。自2007年起，可存儲 數據量就已遠遠趕不上生成的數據量。機械硬盤是目前最流行的存儲媒介，關于它何時消亡的爭論一直在持續。其背后是固態硬盤等其他新式存儲介質的興起，以及 垂直磁記錄（PWR）技術將很快達到每平方英寸1Tb的物理密度極限。

世界上第一臺5.25英寸硬盤

日前，有消息說科學家們已經發現了一種降低硬盤盤片上磁點間隙、同時又不讓磁點相互影響的新方法。這種“直接自我排列”新技術可以讓硬盤存儲密度再提升五倍，意味著讓現在的硬盤增加了4到5年的“壽命”。

有趣的是，對于我們這些日常使用者來說，你還沒來得及了解它，就快要跟它說再見了。所以，讓我們看看硬盤有多神奇吧？

漂亮的“一桿進洞”

概 括地說，硬盤的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數據。磁頭在讀取數據時，將磁粒子的不同極性轉換成不同的電脈沖信號，再利用數據轉換器將這些原始 信號變成電腦可以使用的數據，寫的操作正好與此相反。另外，硬盤中還有一個存儲緩沖區，這是為了協調硬盤與主機在數據處理速度上的差異而設的。

硬盤包括存儲信息的磁盤及向磁盤上寫入和讀取信息的磁頭。磁頭在不工作時靜止在著陸區，在有動作命令時移動到高速旋轉的磁盤上，快速接近所要求的磁道。

硬 盤內部除了磁盤和磁頭之外，還有控制信號處理以及磁頭工作的大型集成回路（LSI）。如果將位長20納米的數據，以同心圓狀寫入磁道寬150納米、直徑 2.5英寸的磁盤上，把磁盤的直徑放大3000倍，即等同于直徑約200米的東京棒球場的大小。因此，這一數據記錄過程也就相當于用0.5毫米粗的鉛筆在 棒球場上畫同心圓。

在直徑2.5英寸的硬盤里，是在長為52毫米的磁頭臂的前端裝上磁頭，磁頭接近磁道時允許的定位偏差為85納米左右，即 相當于把六百多米高的電視塔的頂端晃動幅度控制在約1毫米以內。同理，磁頭讀取寫在磁道上的伺服信息的準確度可以比喻成打高爾夫球，類似于一桿將球準確地 打進836公里外的洞里。可見，磁頭是在如此高精密技術下讀取磁盤上的信息的。

不可思議的“超低空飛行”

磁頭在距磁盤數納米高的上方，以日本新干線列車經過車站月臺時的相對速度運行。特別是磁頭在讀取和寫入數據時，磁頭將讀寫要素的部分突出，最前端與磁盤表面的間隙僅1納米寬。

磁頭的滑行長度為0.85毫米，將此長度比喻成70米長的大型客機，相當于飛機在距離機場地面僅0.1毫米以下的高度超低空飛行。

若磁盤上出現1納米高以上的突起，磁頭就會碰撞并脫落。如將磁盤的大小比喻成美國的陸地面積，那么可以允許的突起度應該低于一個乒乓球的高度。為了提高書寫性能，磁盤雖然要在玻璃或鋁底板上覆蓋數層磁性及非磁性薄膜，其表面卻是極為平滑的鏡面。

將磁頭的超低懸浮運行與各種細微物質的大小進行比較可知，磁頭的懸浮高度實際比病菌還小。

因此，硬盤必須在極為潔凈的環境中組裝，并且需要保證超高抗沖擊性，即使受到沖擊也不會發生磁頭和磁盤碰撞并導致磁盤損壞的問題。

誰將影響硬盤存儲？

新的存儲技術會不斷崛起，改變數據存儲、訪問、使用和刪除的方式。一些新技術已經應用到實際中，另外一些將要快速發展，還有一些仍處于科學家的實驗室中。這些技術對傳統的硬盤存儲都將造成影響，或許未來存儲將會徹底放棄硬盤，翻開嶄新的一頁。

服務器融入存儲設備 既然大多數存儲陣列都建立在工業級標準的服務器技術上，那存儲廠商們會更容易在存儲陣列中運行虛擬的服務器。

一些小的備份產品廠商已經開始這方面的實踐了，雖然有基礎條件限制，但是它們已經可以在虛擬機上復原崩潰的服務器，從而作為一種廉價的容災方式。

展望未來，應用程序運行在高端陣列的虛擬機中，不但可以進行災難恢復還可以使程序運行得更快。以后可以把應用程序移動到數據中，從而避免把所有數據移動到服務器中處理。

服務器融入到云 無論是在服務器上運行，在存儲陣列中運行，還是在云中運行，虛擬機始終是虛擬機。

這就形成了一種趨勢，在云中的虛擬機中運行更多的應用程序，緊挨著云存儲。這就使人們面對一個關鍵的問題——在云中寫入讀出大量數據時的延遲。通過把應用程序和虛擬服務器移動到云中可以解決數據處理的問題。

但這種方法不適用于所有的應用程序，尤其是那些用來進行聯機處理的應用和需要快速結果的應用。但是對于大數據來說，這個方法再好不過了。

閃存存儲 未來的閃存存儲重點是“閃存”部分，而不是“存儲”部分。

雖然一些存儲初創廠商和主要的存儲廠商都在發展閃存存儲陣列，想把這樣的陣列作為主要的存儲媒介，但這僅僅是例外，不是常態。全閃存陣列仍然非常昂貴，但是閃存的價格會下降，或許可以作為可選技術之一。

在可預見的未來，閃存存儲會被主要應用于兩大領域。第一就是個人計算設備，包括平板電腦、超極本等。第二個領域就是一些形式的緩存，在主機中，在陣列中，甚至在云中，借助閃存可以存儲訪問最頻繁的數據，而那些冷數據則被存儲到成本較低的存儲媒介中。

原子級別存儲 一些技術正在被測試，看是否能當作存儲媒介。雖然目前來看可能像是科幻電影，但是說不定某天就會成為現實。

舉個例子，IBM的研究員正在研究一項技術，可以用8個原子存儲1比特的數據。這是理論上可以應用在這個方面的最少的原子數量。現在的技術，需要100萬的原子來存儲1比特的數據。

至于這樣的技術是否可以應用到商業，IBM沒有透漏任何信息。

石英玻璃 日立正在研究一項技術，可以在石英玻璃上存儲數字信息。公司宣稱石英玻璃可以忍受住極高或極低的溫度以及其它惡劣條件，而不會丟失數據。日立公司推出的模型，目前可以在每平方英寸上存儲40MB的數據，理論上這些數據可以保存幾百萬年。

與IBM一樣，關于這項技術何時能用于商業，日立沒有透漏任何信息。

DNA編碼存儲 哈佛大學和霍普金斯大學的遺傳學家們已經發現如何利用DNA存儲數據，需要的密度比目前應用于商業或正在開發的技術的密度都要高。

理論上來說，一克單鏈的標準遺傳編碼可以用來存儲最高達455EB或接近5億TB的信息。目前這項技術只能用作讀取目的，不能用來隨機訪問。