1.3 存储技术的发展

存储技术的发展可以从软件和硬件两个角度来探讨。在软件层面，存储技术的焦点在于解决规模扩展、横向性能提升、系统整体可靠性增强和系统易用性改善等问题。随着数据的规模持续扩大，我们需要更多的存储资源，这对存储系统的设计和实现提出了更高的要求。现代存储系统需要处理PB级甚至EB级的数据，因此我们需要新的数据组织和访问方式，才能更有效地管理和使用这些数据。此外，我们还需要新的数据保护和恢复策略（如更先进的纠删码算法），以确保数据的安全和可靠。

从硬件的角度来看，存储技术的演进主要体现在两个方向上：提升速度和扩大容量。接下来我们简单探讨一下这两个方向。

1.3.1 提升速度

存储硬件的速度是其主要的发展方向。在过去，一个机械硬盘的随机IOPS（每秒读写次数）才几百，这种速度与CPU相比，慢了不止一个数量级。由于硬件的性能瓶颈，软件的架构设计和应用受到了很大的限制。

例如，由于机械硬盘的随机性能非常差，软件设计都是尽可能地让磁盘I/O顺序进行，为此做出了非常复杂的设计（LSM Tree的设计就是典型例子），以适应硬件的特性。

然而，随着SSD的普及，存储性能得到了飞速发展。IOPS从原来的几百变成现在的几万甚至10万，读写时延达到微妙级别，随机I/O性能不再成为瓶颈。业务软件可以不需要任何优化，就能享受到高存储性能。

在SSD上，可以同时承载多个租户的业务，软件可以变得更简单，用户可以更多地关注业务的需求，而非底层的特性。存储的革命性变化为我们带来了无限的想象空间，从而推动了云计算、大数据、AI等领域的飞速发展。

1.3.2 扩大容量

在过去，图片、音视频、游戏等的大小普遍都是KiB或MiB级别的，这主要是由于存储介质的容量有限。存储设备的价格贵，容量又小，需要在业务侧尽可能地压缩空间。然而，随着存储介质的容量越来越大，价格越来越便宜，业务侧已经不用担心存储的容量问题。因此，现在随处可见MiB级别的图片和GiB级别的游戏。

在互联网时代，数据是爆炸性增长的，全球的数据量已达到ZiB级别，存储这么大量的数据成本巨大。因此，我们需要更大、更便宜的存储介质。目前，十几TiB的机械硬盘已经非常普遍，并且新的技术不断涌现，在持续突破现有机械硬盘的容量瓶颈。例如，SMR（Shingled Magnetic Recording，叠瓦式磁记录）技术和HAMR（Heat-Assisted Magnetic Recording，热辅助磁记录）技术在继续推动着单盘容量的提升。