数字内容的爆炸式增长大大推动了数字家庭对于以磁盘为基础的存储需求。个人录像机(PVR)或者个人计算机(PC)随机内置的单个驱动器已经不能满足消费者的要求。因此，这就刺激了附加存储器市场的快速增长：外部驱动器市场从2004年到2005年增长超过149%，而且预计在2005年到2010年之间增长超过263%。

容量扩展通过消费者增加存储的简单化与维护管理单块驱动器的轻松化，解决了外部硬盘盒所面临的挑战，其中，增加存储不需要打开它们的个人计算机或者个人录像机机壳。

数字家庭需要更大的存储容量

由平均消费所创建并存储的数字内容总量正在迅速增长。过去放在相册中的照片现在则是存储于计算机中。家庭录像、电视节目、电影与音乐，所有这些内容都是以数字形式存储，而且它们大多数都被放在数字家庭的某块硬盘上。

数字文件的规模也在变大。从数码相机百万级像素的快速升级，到当今将标准清晰度电视转换为高清晰度电视（HDTV），数字媒体的质量正在提高，因此存储这些内容的文件规模也随之增大。目前，标准清晰度电视节目存储率大约是2.3 GB/小时，而高清晰度电视存储率则是平均8.6 GB/小时左右。那就意味着，带有一块250GB硬盘驱动器的一台数字录像机(DVR)能够存储大约110小时的标准清晰度节目，而它却只能存储30小时左右的高清晰度节目。看到这种数字化存储数据的数量、多样性以及规模提升趋势，传播集团(TDG)的最新报告指出，在一个“‘装备精良'的数字家庭”当中，每个家庭的个人内容或者家庭参考数据的数量将从2005年的322 GB左右增加到2010年的1933 GB左右。

管理资产-那个文件在哪儿?

外部存储硬盘盒是扩展数字存储日益流行的一种有效方式；不过，管理跨多个磁盘的（可能兼有内部磁盘与外部磁盘的）存储可能是非常困难的。因为每个驱动器都是以一个单独的“分区卷”或者驱动器字母(C：、D：、E：等)形式出现并被管理的，当用户为其计算机或者个人录像机添加驱动器时，系统的复杂性也在增加。在为一个已经存满数据的系统添加新的驱动器时，用户必须在新驱动器上重新建立一个类似的文件结构。不过，这样做将会创建一个分段于两个磁盘中的文件结构，需要用户强制记住哪个驱动器存放了哪个文件。这常常会导致用户创建并维护一个完全相同的文件夹，以便在原始磁盘存满之后存储新内容。

当然，用户也可以有其他选择：每次使用新驱动器时，他们将花费几个小时重新清理并移植他们的数据。但是，忘记传输某些关键数据位的后果仍将是非常严重的。此外，具有默认保存位置的应用将需要重新调整配置以便保存到新驱动器的新位置上。更为糟糕的是，某些软件可能会不允许将内容放在多个位置上。它们可能希望将所有内容放入指定的单一文件夹，避免使用第二个驱动器字母。因此，当用户能够通过添加一个驱动器获得更大的存储容量时，管理跨多个驱动器的数据将是非常困难的。

另外一个问题就是，大多数消费产品的扩展能力非常有限。即便具有更多驱动器的概念通常也只提供单个额外的驱动器连接，它只允许您附连一个单独的额外驱动器。在那个驱动器用完之后，就没有更多的扩展选择了。

一个全面的解决方案将允许用户随着时间的推移非常方便地增加存储，从而解除个人录像机后面的扩展端口数的限制，而且还不需要他们花费时间来管理文件系统。

什么是容量扩展?

容量扩展使用存储处理器，将硬盘驱动器连接在一起，并允许它们以单个驱动器的方式运行。容量扩展在概念上非常简单，它对于改变存储在数字家庭中的管理方式具有强大的内在影响。不过，在想象容量扩展的好处之前，理解它的技术基础将大有裨益。
容量扩展利用以前仅在企业层面应用的若干技术，并将它们应用于数字家庭当中，其目的就在于：对于消费者来说，向现有设备添加基于磁盘的存储的复杂工作将变得简单易行。其中需要用到的技术包括虚拟化、串连、层叠、在线扩展与eSATA等。

虚拟化

容量扩展允许用户为他们现有的数字存储器增加空间，同时保持维护管理单个驱动器的方便性。为了实现这个目标，容量扩展借用了来自企业存储空间的一个叫做“虚拟化”的概念。实际上，虚拟化意味着在一个系统中不考虑其物理配置来存储所有内容，而且它们是以单个分区卷的形式出现并进行管理。在企业级这个层次上，这在过去就意味着采用多个服务器，仅用来存储数据的专用计算机，并通过单个虚拟接口访问并控制它们。

对于消费者来说，通过使用一个存储处理器使得容量扩展，以一个类似的方式工作，该处理器是位于物理存储设备与操作系统之间的一个芯片。这种存储处理器远胜于一个简单的驱动器控制器；它接管了与它连接的所有存储设备，而且让它们对于操作系统来说看起来像是单个驱动器，这种处理叫做“存储虚拟化”。

由于存储是虚拟化的，所以它的管理非常简单。通过一个存储处理器连接的存储器物理配置，将不再作为所有的硬盘驱动器来考虑。无论其规格或者其连接方法如何，现在对于操作系统来说，都是作为单个逻辑分区出现。用户不再需要担心它们的数据位于哪一个硬盘驱动器之上，而且用户还能够维护单个逻辑文件系统。

串连、层叠与在线扩展

诚然，存储虚拟化在令存储对消费者易用方面已经有了很大进展，但是光靠它自己仍然是不够的。容量扩展包括牵涉到存储增长问题的其他功能。其中一个重要的考虑就是驱动器如何相互作用。“串连”描述了一个驱动器相互紧挨“堆叠”在一起的模型，只有在上一个驱动器物理盘存满后才使用下一个。这种方式的优点就是，用户可以利用不同规格的驱动器的全部容量。

图1 虚拟化（略）

“层叠”是将硬盘驱动器以“菊花链”方式聚集起来，并将其虚拟化作为单个硬盘驱动器出现。这就意味着驱动器不需要为了虚拟化，全部连接到同一个芯片上。此时，存储处理器芯片担当“节点”，它能够连接到其他存储处理器和硬盘驱动器上。在这个模型中，eSATA成为了将存储处理器连接在一起的“粘合剂”。

图2 串连

“ 在线扩展”仅仅意味着，新的驱动器能够被添加到一个现有的驱动器组当中而不会丢失已经存在于分区卷之中的任何数据。这就把用户从不得不在每次添加一个驱动器时重新格式化存储器的要求中解放出来，而且，非常重要的是，它能够让存储器与时俱进地扩展。

eSATA

新一代的eSATA Gen2m速度最高可以达到300MB/秒。目前的硬盘驱动器速度大约徘徊在60 MB/秒左右，单根eSATA电缆能够传输来自至多五个全速工作驱动器的数据。相反，与其连接的最快的外部连接1394b(也称为FireWire B)的速度仅为80 MB/秒，这就意味着即便是只连接两个驱动器，由于电缆速度的限制，使用FireWire的性能也将下降40%。USB 2.0对速度的限制更大，其速度仅为eSATA的1/6左右。

图3 层叠，或者菊花链，驱动器（略）

图4 eSATA与139b比较（略）

eSATA的高带宽能力使容量扩展变得切实可行。使用USB或者1394b，整体性能将会大大地受到缓慢的物理层位速率与协议转换的限制，以此同时，当驱动器被添加到菊链时，反应时间将迅速增长。相反，使用eSATA，本地存储协议不需要协议转换就可以有效地传输数据，而且eSATA的3 Gb/s原始位速率可以支持数据同时向/从多个驱动器传输。

图5 使用eSATA将五块驱动器连接于一个层叠拓扑之中（略）


容量扩展的好处

带有容量扩展的智能存储处理器令随时间逐步增长的基于磁盘的易用存储成为现实。容量扩展允许用户将其所有的驱动器视为单个虚拟分区卷，从而简化了文件管理并降低了主机软件的复杂性。这个模型通过在一个菊链中进行eSATA层叠并支持多个磁盘，从而使用户避免个人录像机的单个扩展驱动器的限制。

图6 消费应用设备（略）

随着时间的推移，构建数万亿字节存储容量要比您一次购买全部存储便宜一些。硬盘驱动器价格持续下降的趋势，意味着今后指定容量的驱动器将会比今天的成本更低，因此延期购买任何单个驱动器都会帮助您节省费用。

表1所示为购买存储器随着时间的推移在经济方面的好处，该表给出了外部存储硬盘驱动器价格逐年下降的百分比。

表1：个人存储（外部）设备提供的硬盘驱动器为基础的每GB增均价格逐年下降百分比（略）

容量扩展所涉及的所有技术全部在存储处理器当中直接实施，从而这种功能可以在任何平台上使用，包括个人录像机、高清晰数字录像机/数字电视、个人网络接入服务器以及台式机附加存储驱动器等。

结束语

容量扩展为用户提供了一种根据时间逐步按照自己的意愿将存储添加到它们现有设备的简单方式，同时使用户每GB的成本最小化。它以一个芯片为基础， 该芯片可以利用eSATA速度并使用存储虚拟化将连接驱动器作为单个分区卷来进行管理。这些芯片也可以层叠在一起，它允许一次性或者逐步将驱动器堆在一起。容量扩展为用户提供了一个新的简单性与灵活性级别，使用户在需要时无论何时何地都可以迅速而直观地添加硬盘驱动存储器。