又拉闸限电？该考虑用磁带备份来实现炭达峰了

写在前面

最近科技圈里最火的词，不是自动驾驶和虚拟货币，而是碳中和和拉闸限电。今年的诺奖获得者也主要集中于气候变化领域，这表明了国际社会对于气候变化的重视。2021年是碳中和元年，包括我国在内的大部分国家都提出了各自的碳中和计划。这次诺贝尔奖组委会，或许也是希望通过这一方式来引起国际社会对于气候变化的关注，推动全球减碳计划的落实。

国家发展改革委等部门关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见，发改产业〔2021〕1464号文，要求加强数据中心绿色高质量发展。

鼓励重点行业利用绿色数据中心等新型基础设施实现节能降耗。新建大型、超大型数据中心电能利用效率不超过1.3。到2025年，数据中心电能利用效率普遍不超过1.5。加快优化数据中心建设布局，新建大型、超大型数据中心原则上布局在国家枢纽节点数据中心集群范围内。各地要统筹好在建和拟建数据中心项目，设置合理过渡期，确保平稳有序发展。对于在国家枢纽节点之外新建的数据中心，地方政府不得给予土地、财税等方面的优惠政策。

数据中心是数字经济时代的关键基础设施，同时也是能耗和碳排放大户。如今，在全球数智化转型和“双碳”目标大趋势下，面对以指数级速度增长的数据“洪流”，加速降低数据中心能耗和碳排放，推动“绿色数据中心”发展，已变得更为迫切。那备份系统作为数据中心的重要组成部分，如何降低碳排放，实现绿色发展？

近日，权威市场调研机构IDC与发布了有关数据中心碳排放量和LTO磁带的有关调查结果汇总白皮书，指出面对不断加剧的数据中心能耗和碳排放挑战，行业应重新思考现有的数据存储备份模式，通过采用更先进的现代磁带存储备份数据来实现可持续发展。

说起磁带，可能很多人的脑海里会第一时间闪现出老式盒式磁带，认为这是一种古老的存储技术。确实，磁带存储技术已经存在很长时间了，但你可能不知道，该技术一直没有停止发展，几十年来其存储性能一直在不断改进，并取得了巨大的进步。

最近发布的第九代 LTO Ultrium 磁带具有 18TB 的原始容量(压缩后为 45TB)。线性磁带开放(LTO) 产品路线图目前延伸到第 12 代，预计单盘容量为 144TB(压缩后为 360TB)。LTO 磁带的路线图将继续大幅提高单位面积密度(即每平方英寸的比特数)，这意味着新的每一代磁带将存储更多的数据，从而进一步强化其总拥有成本低和二氧化碳排放低的特点。

数据增长造成能耗增长

本次发布的白皮书指出，在全世界数据量逐年增加的情况下，很多大企业每2年处理的数据量会倍增。预计从2020年到2025年，数据中心存储的数据量将以年均27%的速度增长。

面对逐年增长的数据量，数据中心要处理和存储备份这些海量数据，必然会消耗更多的电能，产生更多的碳排放。根据IDC调查，主要数据中心的能源消耗量从2017年到2020年增加了31%，超大规模运营商的平均能耗估计增长了 117%。同时也伴随着碳排放量的增加。

从数据中心的能耗组成看，主要包括IT设备、制冷系统、供配电系统等部分产生的能耗，IT设备的能耗又由服务器、存储和网络设备等产生的能耗组成。据统计，制冷系统的能耗约占数据中心总能耗的30%以上，IT设备系统约占50%。其中，对于存储系统，若采用常规硬盘存储备份方式，需要电力持续驱动，会消耗电能，其能耗约占IT设备系统能耗的30%以上；同时，持续的电力驱动还会产生热量，从而增加制冷系统的能耗和碳排放。

显然，面向未来，降低数据中心备份系统的能耗和碳排放，同样是实现“绿色数据中心”的突破重点。

以下是“绿色数据中心”如何利用技术和新流程来推翻更多的计算能力和存储等于更多能耗这一等式的一些例子:

投资于受人工智能影响的冷却控制，以进行众多的小调整，从而节省大量的能源(谷歌报告说，它通过这种方式节省了 5%的能源费用)

反思数据存储技术，制定战略，以便理解并选择最可持续的数据保留、保护和检索方式

创建高度敏捷的环境，使工作负载转移能够实时利用可再生能源

通过虚拟化和容器化技术提高IT利用率(通过提高服务器的利用率，各组织不仅可以部署更少的设备，而且可以使已安装设备的工作时间更长，减少了电子垃圾，最大限度地延长了资产的生命周期)

通过实时监测和控制提高资源的透明度这些策略有可能通过减少为计算和存储资源供电以及冷却其所在环境所需的能源来加快可持续发展。

数据存储备份技术，是我们存储备份人士重点关注的课题。

为什么磁带应置身绿色数据中心战略

根据备份的黄金法则3-2-1（321）备份策略

同一数据至少保留三份，包括原数据；

保存到二种以上存储介质上，比如光盘和磁带；

至少有一份异地备份，本地灾难后还可恢复。

321规则被认为起源于 Peter Krogh 2009 年出版的《The DAM Book：摄影师的数字资产管理》一书中的摄影世界。当时，磁带备份仍然被广泛使用，特别是在企业级，因为它们成本低、容量大、寿命长。

衡量可持续发展战略是否有效，应看该战略能否减少浪费、优化资源利用和促进减少温室气体排放。正在制定绿色战略的组织可能认为每一项可持续技术都需要是“新”技术，而实际上，有效的战略评估的是每项技术对二氧化碳排放的影响。睿智的首席信息官和领导层都在关注“循环经济”的原则，并明白仅仅因为一个产品是新产品并不意味着它是“绿色产品”。

磁带通过离线存储备份数据而不消耗能源，为绿色数据中心举措提供了支持。磁带系统也可以作为近线或动态归档存储层。这意味着数据可用于生产性使用，但不消耗处理能力，并且在不使用数据时几乎不需要耗费环境资源。各组织已经了解到，更大的数据集可以带来更好的分析，而动态归档层可以增大数据集，同时使数据在没有人工干预的情况下可用。

使用磁带备份的其它好处

现代磁带也已经成为挫败勒索软件、数据盗窃(渗漏)和其它恶意软件的一种宝贵工具。磁带的具体功能包括:

不可改变性: 磁带可以保存不可改变的数据副本，有时被称为WORM(一次写入，多次读取)，不能篡改或删除。由于勒索软件黑客经常攻击备份副本，对其进行加密、篡改或删除，因此不可改变的副本对于保证数据的完整性和可恢复性至关重要。

加密: 加密磁带能够确保未经授权的人无法读取磁带上的数据。因此，不管是内部还是外部的尝试，盗取磁带都不会对希望盗取数据的犯罪分子有利。对磁带数据进行加密是一种最佳做法，对于从一个位置移动到另一个位置的磁带来说尤其关键。因为磁带系统有能力在硬件层面上对数据进行加密，所以可以在没有应用程序或处理开销的情况下实现加密。

物理隔离: 如上所述，黑客经常攻击备份副本，使其无法恢复。挫败此类攻击的一个可靠手段是在主副本和备份副本之间创建物理断开(“气隙间隔”)，以防止犯罪分子物理访问备份。对于磁带而言，这就像从磁带库中取出磁带一样简单。一些组织可能会选择将磁带移至异地以获得额外的保护。最好的做法是在本地保留一份离线副本，再保留另一份副本在异地。虽然可以用在线系统创建气隙间隔，但磁带无疑是实现真正物理气隙间隔的最简单、最可靠的方法。

利用磁带备份，加速推进绿色数据中心举措

在就数据存储基础架构作出决策时，应考虑对能耗的长期影响。为了更好地了解磁带存储可能对二氧化碳排放的影响，IDC 进行了深入的分析，并创建了一个场景，以了解将更多的数据转移到磁带存储备份中之后会产生哪些影响。在考虑到数据存储备份寿命周期内的总资源使用量时，转向磁带存储备份就可能会使能耗出现显著、可测量的差异。节省能源成本以及减少二氧化碳排放是考虑更多地使用磁带存储备份的令人信服的理由。

扩大磁带备份的使用，可以对可持续发展目标产生积极影响。积极的影响可以立即得到确认，因为耗电量减少了。在将越来越多的要备份的数据指定为“存档”的情况下，将要备份在企业存储系统上的 80% 的存档数据以及要存储在企业存储系统上的 57%的复制数据迁移到磁带上后，每年的二氧化碳减排量将为 43.7%。转向磁带备份可对环境产生惊人的积极影响，有可能在 2019 年至 2030 年期间避免累计 6.64 亿公吨的碳排放。这个数量相当于 1.44 亿辆乘用车一年的温室气体排放量或 8000 万个家庭一年的能源使用量。

IDC 研究显示，企业数据存储以27%的复合年增长率增长，数据量大约每三年翻一番。然而，并非需要立即或低延迟地访问所有这些数据。其中许多数据很少被访问，或可能沉睡多年，因此适合分层到成本更低、延迟更高的介质上，同时在需要时保持可用。企业可以选择将这些数据保留在近线介质或 “动态 归档”层中，用于监管和治理、分析和其它用例。这些数据不需要保存在硬盘上，而硬盘需要持续的电力和冷却来维持运行。IDC 认为，决心提升可持续性的勇于进取的组织将重新思考现有的数据存储做法，并考虑将更先进的磁带作为实现可持续运营的现实途径。

当今高度先进的磁带近年来在市场上出现了复兴，原因如下:

以每GB成本计算，磁带仍然是迄今为止成本最低的存储介质。

磁带存储本身运行时需要的电力极少，并且不会增加环境温度，因此冷却数据中心环境需要的电力也极少。

磁带能够可靠地长时间存储数据，具有出色的误码率和超过30年的长存档寿命。

磁带已经成为打击勒索软件的一种有价值的工具。

IDC分析师认为，已经远离磁带或从未使用过磁带的组织应该考虑磁带，因为磁带能够降低成本，改善碳足迹，并为数据从任何故障或攻击中恢复提供最大可能的保证。即使是云原生解决方案也发现，高容量、自动化的磁带系统可以在核心和云中发挥重要作用。

注：本文部分内容参考了西瓜哥的文章

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