【正文】 通過軟件實現(xiàn)，從存儲系統(tǒng)中抽離出來單獨部署，不再是硬件設備上的固件，通過軟件定義，可管理來自不同廠商的所有的物理和虛擬存儲資源，并按需進行自動配置。軟件定義存儲應具有以下特征。(1)自服務通過定義標準的應用編程接口(API)，進行存儲的配置，可以滿足應用程序和客戶所需要的存儲資源，無需人工干預。雖然這種形式的配置在公共云存儲環(huán)境中(如Amazon S3和新興的云計算平臺OpenStack)已經(jīng)十分常見，但在企業(yè)的IT環(huán)境中還未實現(xiàn)。一些存儲廠商，包括EMC公司、惠普和NetApp，正逐漸提供基于API的配置，這種自服務特征將極大地方便應用系統(tǒng)管理員的配置和應用的集成，并有效地降低管理成本。(2)存儲虛擬化存儲虛擬化可以聚合異構(gòu)存儲資源到一個共享的存儲池，打破傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)煙囪式的現(xiàn)狀，使所有存儲設備中的存儲容量得以充分利用，存儲虛擬化可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)跨異構(gòu)孤島，在因硬件故障進行數(shù)據(jù)遷移時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫遷移，并方便管理。(3)豐富的數(shù)據(jù)接口SDS可以對外提供豐富的數(shù)據(jù)接口，如文件系統(tǒng)接口(NFS、CIFS等)、塊接口(iSCSI、FC等)、對象接口(SSWIFI等)以及可以供大數(shù)據(jù)分析的HDFS接口。豐富的數(shù)據(jù)接口可以為應用在存儲的接口和協(xié)議方面提供更多的選擇。(4)異構(gòu)存儲設備的快速接入和統(tǒng)一管理SDS的一個優(yōu)勢在于對異構(gòu)存儲設備的整合，不同類型的存儲系統(tǒng)(如NAS、SAN、對象存儲等)以及不同廠商的存儲設備可以實現(xiàn)快速的接入和統(tǒng)一管理，這為存儲虛擬化提供了豐富的存儲資源，也為建立全局的管理視圖創(chuàng)造了條件。四、分布式文件系統(tǒng)思考與實踐分布式文件系統(tǒng)將連接在網(wǎng)絡中的多臺計算機組成一個統(tǒng)一整體供用戶訪問，這里的每臺計算機就是系統(tǒng)中的單個節(jié)點。分布式文件系統(tǒng)具有執(zhí)行遠程文件的存取能力，以透明方式對分布在網(wǎng)絡中的文件進行管理和存取，用戶在訪問文件時不再需要知道和指定它們的實際物理位置。分布式文件系統(tǒng)具有高可用性、高性價比、高可擴展性等優(yōu)點。在當前大多數(shù)分布式文件系統(tǒng)中，元數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)管理通常是分開的，從而，可以獲取更高的系統(tǒng)擴展性和IO并發(fā)性。分布式文件系統(tǒng)中，元數(shù)據(jù)管理模型在一定程度上能夠決定系統(tǒng)的性能、可靠性、擴展性和穩(wěn)定性等。元數(shù)據(jù)管理模型可以劃分為三種：集中式元數(shù)據(jù)服務模型、分布式元數(shù)據(jù)服務模型和無元數(shù)據(jù)服務模型。這三種服務模型各自都存在自身的優(yōu)點與缺點，沒有一種服務模型能夠完全適應所有的應用負載，在實際的應用中，它們都各自在合適的領域發(fā)揮自身的優(yōu)點。文件系統(tǒng)最初設計時，僅僅是為局域網(wǎng)內(nèi)的本地數(shù)據(jù)服務的。而分布式文件系統(tǒng)將服務范圍擴展到了整個網(wǎng)絡。不僅改變了數(shù)據(jù)的存儲和管理方式，也擁有了本地文件系統(tǒng)所無法具備的數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全等優(yōu)點。判斷一個分布式文件系統(tǒng)是否優(yōu)秀，取決于以下三個因素：(1)數(shù)據(jù)的存儲方式。例如有1000萬個數(shù)據(jù)文件，可以在一個節(jié)點存儲全部數(shù)據(jù)文件，在其他N個節(jié)點上每個節(jié)點存儲1000/N萬個數(shù)據(jù)文件作為備份；或者平均分配到N個節(jié)點上存儲，每個節(jié)點上存儲1000/N萬個數(shù)據(jù)文件。無論采取何種存儲方式，目的都是為了保證數(shù)據(jù)的存儲安全和方便獲取。(2)數(shù)據(jù)的讀取速率。包括響應用戶讀取數(shù)據(jù)文件的請求、定位數(shù)據(jù)文件所在的節(jié)點、讀取實際硬盤中數(shù)據(jù)文件的時間、不同節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸時間以及一部分處理器的處理時間等。各種因素決定了分布式文件系統(tǒng)的用戶體驗。即分布式文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的讀取速率不能與本地文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的讀取速率相差太大，否則在本地文件系統(tǒng)中打開一個文件需要2秒，而在分布式文件系統(tǒng)中各種因素的影響下用時超過10秒，就會嚴重影響用戶的使用體驗。(3)數(shù)據(jù)的安全機制。由于數(shù)據(jù)分散在各個節(jié)點中，必須要采取冗余、備份、鏡像等方式保證節(jié)點出現(xiàn)故障的情況下，能夠進行數(shù)據(jù)的恢復，確保數(shù)據(jù)安全。五、阻變存儲器開關(guān)機理研究進展阻變隨機存儲器（RRAM）是一種基于阻值變化來記錄存儲數(shù)據(jù)信息的非易失性存儲器（NVM）器件。近年來，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特點，在存儲器的發(fā)展當中占據(jù)著越來越重要的地位。硅基flash存儲器作為傳統(tǒng)的NVM器件，已被廣泛投入到可移動存儲器的應用當中。但是，工作壽命、讀寫速度的不足，寫操作中的高電壓及尺寸無法繼續(xù)縮小等瓶頸已經(jīng)從多方面限制了flash存儲器的進一步發(fā)展。作為替代，多種新興器件作為下一代NVM器件得到了業(yè)界廣泛的關(guān)注，這其中包括鐵電隨機存儲器（FeRAM）、磁性隨機存儲器（MRAM）、相變隨機存儲器（PRAM）等。然而，F(xiàn)eRAM及MRAM在尺寸進一步縮小方面都存在著困難。在這樣的情況下，RRAM器件因其具有相當可觀的微縮化前景，在近些年已引起了廣泛的研發(fā)熱潮。存儲器的排布一般是以矩形陣列形式的，矩陣的行和列分別稱為字線和位線，而由外圍連線控制著字線和位線，從而可以對每個單元進行讀和寫操作。對于RRAM而言，其存儲器矩陣可以設計為無源矩陣和有源矩陣兩種。無源矩陣單元相對而言設計比較簡單，字線與位線在矩陣的每一個節(jié)點通過一個阻變元件以及一個非線性元件相連。非線性元件的作用是使阻變元件得到合適的分壓，從而避免阻變元件處于低阻態(tài)時，存儲單元讀寫信息的丟失。非線性元件一般選擇二極管或者其他有確定非線性度的元件。然而，采用無源矩陣會使相鄰單元間不可避免地存在干擾。為了避免不同單元之間信號串擾的影響，矩陣也可以采用有源單元設計。由晶體管來控制阻變元件的讀寫與擦除信號可以良好隔離相鄰單元的干擾，也與CMOS工藝更加兼容。但這樣的單元設計無疑會使存儲器電路更加復雜，而晶體管也需要占據(jù)額外的器件面積。RRAM中的阻變元件一般采用簡單的類似電容的金屬介質(zhì)層金屬（MIM）結(jié)構(gòu)，由兩層金屬電極包夾著一層介質(zhì)材料構(gòu)成。金屬電極材料的選擇可以是傳統(tǒng)的金屬單質(zhì)，如Au、Pt、Cu、Al等，而介質(zhì)層材料主要包括二元過渡金屬氧化物、鈣鈦礦型化合物等，這在后文將會更加詳細地討論。由于對RRAM器件的研究主要集中在對電極材料以及介質(zhì)層材料的研究方面，故而往往采用如圖4所示的簡單結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)的硅、氧化硅或者玻璃等襯底，通過依次疊合的底電極、介質(zhì)層、頂電極完成器件的制備，然后于頂電極與底電極之間加入可編程電壓信號來測試阻變器件的性能，這樣的簡單結(jié)構(gòu)被大多數(shù)研究者所采納。而簡單的制備過程和器件結(jié)構(gòu)也是RRAM被認為具有良好的應用前景的原因之一。六、超分辨率光存儲技術(shù)傳統(tǒng)的光盤系統(tǒng)(如 CD、DVD)，以及當前的藍光系統(tǒng)(如BluRay、HDDVD)都是一種遠場二維存儲技術(shù)，能分辨的最小記錄符的大小受到光學衍射極限的限制，存儲密度已接近了物理極限。通過國內(nèi)外近10年的光存儲技術(shù)的研究不難發(fā)現(xiàn)，光存儲技術(shù)正悄悄經(jīng)歷著一場由傳統(tǒng)方法到新方案、由二維光存儲到多維光存儲、由遠場光存儲到近場光存儲的變革。隨著多媒體和計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，超高密度的光信息存儲受到廣泛關(guān)注，有很多種GB（千兆字節(jié)）級存儲容量的存儲方法提出。然而，為了進一步增加存儲容量，有許多問題必須解決%光盤的數(shù)據(jù)存儲密度主要是由入射激光斑點尺寸決定的，但在一般的光存儲中，信號強度在記錄點尺寸接近分辨極限時迅速降低，因此記錄點尺寸小于分辨極限時，光頭不能識別信號。盡管在最近幾年藍綠光激光二極管有了很大的發(fā)展，但有些問題如怎樣獲得低電阻的p型半導體材料和怎樣與p型半導體材料進行歐姆接觸等一直還未解決，因此短波長激光二極管的實際應用還需要繼續(xù)努力，數(shù)值孔徑的增大以焦深的減小和由于偏心率而引起的失真的增加為代價，因此增大數(shù)值孔徑而提高存儲密度是十分有限的。超分辨是無需用減小波長或增大數(shù)值孔徑的方法減小記錄點尺寸而增加存儲密度的一種方法。超分辨可以用調(diào)整光路或通過調(diào)整光盤結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。總體來說，這種采用超分辨方法的相變光盤能提高光盤的存儲密度，但對更高要求的存儲密度，即對小于100nm的記錄點這種方法顯然無法實現(xiàn)探測，這要用近場超分辨技術(shù)來實現(xiàn)。光學近場存儲（NFOR）對超高密度存儲是非常有用的方法。光學近場存儲首先由Eric Betzig等提出，他們在磁光薄膜上用近場光學掃描顯微鏡記錄了小尺寸信號，最小記錄點為60nm。在此之后，在相變薄膜上記錄了幾乎同樣小的記錄點。超分辨技術(shù)對于提高光盤的存儲密度是十分有用的，尤其在目前短波長激光二極管的實際應用還不成熟，而超分辨是一種簡單可行且有效的增加光盤存儲密度的方法。在讀出和寫入激光波長不變的情況下，利用超分辨方法可使目前的只讀光盤和相變光盤的存儲密度增大近一倍。超分辨近場存儲可以探測 60nm的記錄點，因此可以實現(xiàn)光盤的超高密度存儲。研究生簽字 老師評分 評分老師簽字年月日