Магнитная лента — старый конь борозды не портит. Портал вычислительной техники

  • Big Data

    • Каждый раз когда мы встречаем словосочетание дата-центр, либо же аббревиатуру ЦОД (центр обработки данных), наше сознание моментально «подтягивает из кэша» набор стандартных лекал, которые казалось бы вполне однозначно ассоциируются с этим характерным представителем современной ИТ-инфраструктуры. Просторные помещения, серверные стойки – усеяны брызгами разноцветных светодиодов, гул блоков питания конкурирующий с еще более сильным шумом от вытяжки, что удаляет лишнее тепло из залов, переплетенные пучки кабелей всевозможных диаметров и окрасок, инженеры, рассекающие с важным видом по узким коридорам между стенами, выстроенными из высокотехнологичного оборудования. Что уже говорить о громадных счетах за электричество, это все казалось бы так естественно и безальтернативно. Не стану никого разочаровывать, в общем, так оно и есть, в 99% случаев.

    В конце 2014 компания Spectra Logic – одно из подразделений IBM, огласила о создании, пятого поколения ленточных картриджей серии 3592 (тип D), модель 1150. Данная разработка позволяет хранить до 10 ТБ данных, скорость чтения с носителя достигла впечатляющих 360 МБ/с. Более того, данный картридж имеет совместимость со всеми существующими ленточными библиотеками IBM начиная с 90-х. Дата-центр и ленточные носители данных, как увязываются два этих понятия в мире где доминирует HDD и SSD? В начале статьи мы вспомнили о классическом дата-центре, коих действительно абсолютное большинство, но остается тот небольшой процент ИТ-узлов, неотъемлемой составной которых стала, многими из нас уже хорошо подзабытая, магнитная лента.

    Технология

    Центры обработки данных в которых ставка была сделана на магнитную ленту, как на основной носитель данных, появились конечно же не сегодня. Еще в 1950-х годах на заре зарождения промышленной эксплуатации такого рода носителей, они очень быстро завоевали популярность, и на то были вполне объективные причины. Первая, и главная это соотношение объема размещаемых данных и габаритов носителя. К слову говоря, первые ленточные библиотеки вмещали не более 2.5 мбайт данных, но в производстве были существенно проще и дешевле первых HDD решений. Также данная технология позволяла использовать довольно широкий спектр материалов, которые при вполне адекватной цене могли стать для закодированных бинарным кодом данных надежным пристанищем на десятилетия. Собственно говоря так оно десятилетиями и было, огромные бобины с мегабайтами данных были такими же характерными чертами дата-центров 1960-70х годов, коими в ХХІ веке стали HDD и SSD накопители.

    Давайте же более детально разберемся, благодаря чему ленточные накопители, такие себе динозавры из времен творения цифрового мира, не только дожили до нашего века, но и остались востребованными для потребителей рынка ИТ-инфраструктуры. Как и в самом начале использования ленточных магнитных накопителей, на данный момент они обладают одним из лучших соотношением цена-объем-компактность-долговечность. Но не стоит забывать и тот факт, что кроме явных плюсов упомянутая технология несет в себе и определенные сложности, которые существенно ограничивают спектр использования ленточных носителей. Очевидно, что недавно представленный компанией Spectra Logic картридж, это детище нашего времени и со своими предшественниками из 50-х имеет схожесть основанную только на самих принципах организации технологии.

    Ленточные библиотеки

    Пришедшее из прошло сочетание «ленточная библиотека» представляет из себя нечто больше нежели шкаф с хранящимися там систематизированными кассетными блоками. Сейчас на рынке присутствует целый ряд производителей такого рода ИТ-оборудования, крупнейшими из них являются IBM, Dell, HP, Compaq, Fujitsu – реальные флагманы современности в хай-тек индустрии. Как результат, сложность изделий и возможность интегрировать их в самые современные системы достигла настоящих высот. Современные автоматизированные библиотеки полностью исключают человеческое вмешательство в их деятельность, скорость обработки картриджей, благодаря прогрессу механических элементов конструкции и программного продукта, стала приемлемой для организации на основе библиотек автономных бэкап сервисов. Также большинство библиотек, скажем такого производителя как НР, могут быть оснащены внешним интерфейсом SCSI или Fibre Channel, а это в свою очередь позволяет принимать и отдавать существенные объемы данных. Интерфейсы высоко скоростной передачи данных уже давно стали необходимостью для подобного рода решений. До недавней презентации Spectra Logic ленточного картриджа модели 1150, со скоростью считывания информации в 360 МБ/с, широко использовались картриджи с максимальной скоростью в районе 250 МБ/с, что уже само собой было не критично, для переброски больших массивов данных, а также по причине использования в автоматизированных библиотеках нескольких считывающих устройств.

    Что касается минусов у систем ленточного хранения данных, они весьма прогнозируемые. Центральной проблемой является ограниченость многопользовательского доступа к информации, размещенной в библиотеках. Особенно это усугубляется тем фактом, что иная секция библиотеки может легко вмещать в себе и 600 ТБ. Также весьма ограничивающим фактором является последовательная запись информации на кассетные носители, что естественным образом исключает возможность получения моментального доступа к нескольким массивам данных.

    Основываясь на сильных и слабых сторонах технической реализации систем, которые создаются на базе ленточных накопителях, они в свою очередь стали идеальным хранилищем для бэкапов. Также нашли они свое применение в исследовательских институтах, стали неотъемлемым спутником «супер компьютеров», порождающих петабайты данных. Взрыв роста телевидения высокой четкости, также сыграло не последнею роль в востребованности «магнитной ленты», тысячи часов емкого видеоматериала создаваемого мультимедийными компаниями не оставили альтернативы кассетным картриджам. Компании, владельцы облачных сервисов также вошли в число клиентов этой технологии. Впечатляющий рост «облаков» поставил данные компании перед реальностью оперировать громадными массивами данных в границах комплексных систем, что базируются на основе множества кластеров, а это в свою очередь дает возможность внедрить самый дешевый на данный момент носитель данных - магнитную ленту. По разным подсчетам 1 ГБ, высоко объемного, ленточного носителя обходится покупателю всего в 4 цента, против 10 центов для аналогичных HDD носителей. Когда же дело доходит до потребления энергии то привычные HHD и SSD просто не конкуренты ленте. «Холодное хранение» данных, и конечно же отсутствие высокого тепловыделения дает право называется автоматизированным библиотекам самыми энергоэффективными комплексными решениями для долговременного размещения данных.

    Тот факт, что автоматизированные библиотеки получили возможность действовать в границах одной операционной системы, сделал возможным очень легкое масштабирование таких хранилищ, давая возможность объединять десятки разрозненных устройств в единую структуру.

    Сетевой инженер CERN - Майк Коллин (Micke Collin), отзывается о внедренном узле, основном на ленточной технологии: «В нашем хозяйстве адекватной замене ленты нет. В следствии нашей работы, на базе большего адронного коллайдера, по изучению структуры материи, сталкивая протоны и ионы на огромных скоростях, возникает громадное количество данных. Мало того, что сами эксперименты подразумевают регистрацию всей информации по столкновению миллионов частиц в секунду, так более того мы вынуждены годами сохранять в наших дата-центрах всю эту информацию. С самого начала организации работ, стояла задача минимизировать потери ресурсов на хранение и обработку петабайт данных, полученных в результате многомиллионных затрат. И в этом верным помощником стала магнитная лента». Акцентируя внимание на характерных особенностях ленточных картриджей Майк отметил: «Уникальность ленты состоит и в том, что в случае поломки носителя, он обладает куда большим потенциалом к восстановлению, нежели его конкуренты. Бывали случаи, когда по разным причинам, картриджи выходили из строя и мы теряли куски ленты, но после удаления порушенного участка и склейки уцелевших концов, мы имели доступ к абсолютному большинству информации на картридже, в то же время стыкаясь с неисправностями у SSD и HDD, были прецеденты утери всего массива данных размещенном на диске».

    Естественно, технология подразумевающая хранения информации на магнитной ленте не выступает полностью самостоятельным, самодостаточным носителем данных в современных ЦОД. В тоже время она является великолепным дополняющим элементом сетевой инфраструктуры, позволяя экономить существенные средства как при первичных затратах так и в процессе эксплуатации. Развитие этой технологии говорит в том числе и о ее востребованности на рынке ИТ-индустрии, делая ее еще более интересной для владельцев крупных организаций, что в своей деятельности вынуждены взаимодействовать с особо большими объемами информации. Начав свое становление с середины 30-х годов ХХ столетия и сейчас этот способ хранения данных выглядит абсолютно актуальным, кроме того имеет все задатки на дальнейшее успешное существование.

    Накопители на магнитной ленте


    Вряд ли сейчас можно встретить накопители на магнитной ленте (стримеры), использующиеся в компьютерах в качестве накопителя данных. Однако это вовсе не означает, что стримеры вымерли и считаются устаревшими устройствами. Более того, в области производства стримеров виден не меньший прогресс, чем в области других накопителей. Просто их назначение несколько другое - стримеры применяются не для хранения, а для архивирования больших объемов информации. Картридж стримера нельзя использовать как обычный сменый диск, архивацией (и только архивацией или восстановлением) занимаются специальные программы-архиваторы. То, что ленточные накопители совсем даже не устарели (некоторые по наивным воспоминаниям о шкафах с бобинами с лентой далекого прошлого склонны так полагать) свидетельствует также тот факт, что эти программы, как правило, и рассчитаны исключительно на стримеры. Примером могут послужить та же программа Microsoft Backup, входящая в поставку Windows и Windows NT. Без соответствующего программного обеспечения вам не удастся использоват свой стример. Размер устройств может быть в зависимости от их типа (см. ниже) либо 3.5", либо 5", причем они могут быть как внутренними, так и внешними. Так как стримеры в основном рассчитаны на крупные рабочие станции или сервероподобные компьютеры, то они практически всегда выпускаются со SCSI-интерфейсом. Раньше, впрочем, были устройства, подключающиеся через интерфейс floppy-дисковода, но они давно перешли в разряд антикварного искусства, так как из-за пауз в процессе архивации на таких приводах можно было выпить не только одну чашку кофе, но и гораздо больше. Основным преимуществом стримеров перед библиотеками дисковых накопителей является их самая низкая стоимость на единицу информации среди всех устройств хранения данных, а также очень хорошая надежность. А для крупных предприятий, как правило, больше ничего и не требуется, тем более что емкость одного картриджа в настоящее время составляет до нескольких сотен Gb, да и скорость работы очень даже приличная, чем далеко не всегда могут похвастаться сменные диски или их системы.

    Всегда при архивировании для повышения скорости процесса и его удешевления исползуется компрессия данных. Она может быт либо программной, либо аппаратной. В последнее время практически всегда используется аппаратная, так как соответствующее аппаратное обеспечение стоит довольно недорого, а разгрузка процессора вовсе немаловажна. Хотя, в принципе, большинство программ-архиваторов могут работать и в программном режиме, и от возможностей сжатия стримера можно при желании отказаться, но в этом нет особого сиысла, так как алгоритмы компрессии накоителя тоже работают довольно неплохо. Когда говорят о скоростных или емкостных показателей стримеров, то следует различать реальные параметры устройства и параметры с учетом компрессии. Последние в характеристиках производителей превосходят реальные в два раза, так как в большинстве случаев (архивирование массивов информации, содержащих главным образом текстовые документы, базы данных, некоторое количество не сильно сжатых графических файлов типа JPEG, Web-страницы и т. п.) сжатие составляет 1:2. Все устройства для повышения производительности имеют встроенный кэш, размер которого в зависимости от емкости устройства и его цены может быть от 1-2 до нескольких десятков Mb. Далее мы рассмотрим основные технологии записи на магнитные ленты. Все параметры будут даваться без учета сжатия. Данные, правда, могут оказаться несколько устаревшими (где-то 2000-й год), но, как мне кажется, серьезных отличий между настоящим положением вещей не будет.


    8 mm Mamonth

    Одно из самых известных устройств на рынке UNIX-систем и предприятий среднего уровня. К сожалению, иногда обладает плохой репутацией в силу низкой надежности лент и устройств ранних поколений, но устройства нового поколения Mamonth не обладают данными недостатками. Основным производителем таких накопителей является компания Exabyte (http://www.exabyte.com/). Емкость носителей составляет до 120 Gb, а скорость записи до 18 Mb/s (без учета сжатия). Как и следует из названия технологии, используется 8-миллиметровая лента (длиной более 100 метров). Практически все стримеры совместимы с предыдущими поколениями накопителей, сделанных по соответствующей технологии.

    Технология DLT

    Стандарт DLT был разработан и в течение длительного времени предлагался компанией Digital для использования в среде больших вычислительных систем. В начале 90-х годов компания Quantum выкупила права на данную технологию и начала поставки на рынок рабочих станций и PC-серверов. В устройствах типа DLT используется многоканальный метод работы с лентами: одновременно читают или пишут несколько головок устройства, за счет чего достигается высокая скорость работы с лентами. Информация о данных хранится в самом начале ленты и считывается в память после установки картриджа. Изменение этой информации происходит в памяти устройства до тех пор, пока картридж не будет выгружен и буферы не окажутся записанными на ленту. Такой способ работы требует больше времени на операции загрузки и выгрузки ленты из устройства по сравнению с другими технологиями, но позволяет очень эффективно использовать DLT при работе с большим количеством отдельных файлов. Информация о данных на носителе сохраняется при потере или сбое питания и будет записана на ленту при его востановлении. Формат записи на ленту позволяет очень быстро позиционироваться по архивам.

    Три фактора определяют большую емкость ленты DLT. Во-первых, DLT использует полудюймовую ленту в противовес 4-миллиметровым и 8-миллиметровым. Во-вторых, картридж почти вдвое больше 4- и 8-миллиметровых. И, наконец, лента практически полностью заполняет картридж. В отличие от 4-миллиметровых и 8-миллиметровых лент, которые имеют две катушки (причем одну пустую), картридж DLT имеет только одну (причем полную). Накопитель DLT предоставляет собой вторую катушку, она подхватывает конец ленты аналогично тому, как это делает катушечный магнитофон.

    Специфицировано, что лента DLT поддерживает до 500000 проходов, однако утверждается, что выдерживает и миллион. Exabyte, например, для своих лент специфицировала только 150000 проходов, однако не стоит забывать, что для заполнения DLT-ленты требуется около 50 проходов, тогда как для 8-миллиметровой всего один. Но тем не менее даже с учетом данного обстоятельства это будет означать чуть менее 20000 проходов. Минимальное время хранения носителей составляет 10 лет при комнатных условиях. Время жизни устройств - около 30000 часов работы. Высокая скорость работы с лентой, надежность хранения данных делают DLT во многих случаях лучшим выбором.

    Существует несколько разновидностей стандарта: DLT2000, DLT4000, DLT7000, DLT8000, DLT10000. Они в основном отличаются только емкостью и скоростью работы. Эти параметры могут быть равны соответственно 20-40 Gb или больше и 1.5-6 Mb/s или больше. Носители, используемые для накопителей DLT4000 (20 Gb) можно использовать и с накопителями DLT7000 (35 Gb). Для этого необходимо инициализировать носители с блоком в 7 Kb (в противном случае емкость носителей будет только 20 Gb). Следует также упомянуть о SuperDLT. Аннонсированная весной 1998 года компанией Quantum, технология SuperDLT представляет собой качественный скачок в развитии DLT. Емкость одной кассеты на начальном может составлять до 1 TB в будущем, а скорость чтения/записи устройства равна от 10 Mb/s (до 100 Mb/s в будущем). Главная изюминка SuperDLT - технология Laser Guided Magnetic Recording (LGMR). Таким образом, в SuperDLT данные пишутся на одной стороне магнитной ленты, а информация для сервопривода о положении головок чтения/записи на обратной. Благодаря использованию лазера удается очень точно позиционировать головки и соответственно очень близко распологать треки на ленте, что повышает емкость носителя.


    Технология DDS

    Технология DDS (Digital Data Storage) является компьютерной трансформацией бытовой технологии цифровой записи звука DAT (Digital Audio Tape). В силу этого DDS часто называют DAT, хотя это и не правильно, так как при желании, в принципе, можно подключить к компьютеру DAT-магнитофон и использовать его в качестве стримера. Запись ведется на ленты шириной 2.81 mm с использование технологии Helican-Scan

    .

    Накопители DDS используют принцип RAW (Read After Write) - автоматическую проверку чтением любого записанного на носитель блока. Это снижает скорость работы накопителей во время записи информации, но зато делает ненужной выполнение этой проверки оператором после записи. На сегодняшний день существует несколько развитий технологии DDS: DDS-1, DDS-2, DDS-3, DDS-4. Носители различных типов отличаются покрытием ленты. В случае попытки использования, например, носителя типа DDS-2 в устройстве DDS-1 магнитофон автоматически выполнит операцию извлечения ленты, не распознав ее тип. Однако совместимость сверху вниз полностью сохраняется. Объем носителей для разных типов устройств может равняться от 4 до 20 Gb (до 40 Gb при успешной компрессии) и больше, скорость записи/чтения соотвественно от 400 Kb/s до 3 Mb/s или более. Как видно, максимальная емкость носителей, созданых, по этой технологии, довольно не велика, но зато при такой же емкостиони стоят дешевле, чем другие стримеры и, возможно, являются оптимальным выбором для небольших фирм или домашних поьзователей. Хотя последние, впрочем, больше предпочитают сменные диски из-за удобства их использования. Время жизни головок 40000 часов, но ресурс кассеты весьма ограничен - не рекомендуется использовать ленту более 99 раз.


    QIC, SLR, MLR

    Устройство типа QIC обеспечивает скорость записи на ленту 300 Kb/s и вместимость 2.5 Gb данных на ленте длиной 366 метров. Размер устройства - 5.25". Регламентируется 200000 часов работы без отказов cохранена совместимость с форматом QIC-150 как при чтении, так и при записи и с QIC-24 по чтению. Стример содержит буфер размером в 256 килобайт и одну головку чтения/записи. Накопители QIC присутствали на рынке довольно долго время и завоевали популярность на рынке персональных компьютеров и рабочих станций начального уровня прежде всего в силу невысокой стоимости как устройств, так и носителей, но сейчас производство и продажа накопителей QIC уже прекращенны. В настоящий момент на смену QIC пришли накопителя типов SLR и MLR, представляющие собой дальнейшее развитие технологии.

    Технология SLR (Single-Channel Linear Recording) представляет собой дальнейшее развитие технологии QIC. Она уже позволяет вести запись на ленту с скоростью 380 Kb/s (760 KB/sec при использовании компрессии), вместимость повысилась до 4 Gb на ленте длиной 366 метров. Время загрузки кассеты равно 30 секундам, среднее время поиска составляет 45 секунд, наработка на отказ - 300000 часов. В целом технология похожа на предыдущую. Сохранена совместимость с форматом QIC по чтению.

    Используя технологию SLR, компания Tandberg разработала технологию многоканальной записи на магнитные ленты MLR (Multi-Channel Linear Recording). При расположении нескольких параллельных треков на одной ленте необходимо тщательно отслеживать горизонтальный сдвиг ленты во время ее движения (для того, чтобы треки не наложились друг на друга). Для этого в технологии MLR используются записанные на кассете специальные дорожки и дополнительная головка чтения, следящая за ними. В случае обнаружения сдвига ленты в сторону специальный сервомотор корректирует положение головки. Кроме того, при расположении нескольких треков на ленте приходиться снижать силу магнитного поля каждого из треков и использовать магнитно-резестивные головки чтения/записи (такие же как и в современных жестких дисках), особо чувствительные к магнитным сигналам. Скорость записи на ленту около 2 Mb/s, вместимость - 25 Gb некомпрессованных данных на ленте длиной 462 метра. Время жизни носителей более 10 лет, регламентируется 300000 часов работы устройства без отказов. Сохранена совместимость с форматом SLR.

    Стримеры, созданные по технологии MLR, отличаются большей надежностью, чем устройства DDS, так как приводы MLR (и SRL, кстати, тоже) имеют только две подвижные части (для сравнения: helican-scan предусматривает сложный механизм с 16 движущимися частями). Кроме того, во время работы с носителями лента остается внутри упаковки и ее касается только головка чтения/записи (как в обычных аудиомагнитофонах на компакт-кассетах). Компания Tandberg выпустила несколько поколений устройств MLR и планирует продолжить модернизации и дальше. Поколения технологии MLR отличаются количеством поддерживаемых параллельных треков на носителе. Соответственно от этого зависит и емкость носителей.


    Sony AIT

    Формат AIT был разработ и в настоящее время активно продвигается на рынок компанией Sony. AIT базируется на технологии Helican-Scan и использует носители с лентой шириной 8 mm подобно накопителям фирмы Exabyte. Подобно другим современным форматам записи, AIT-накопитель использует систему трекинга (ATF) для более плотной записи дорожек. Скорость записи данных на ленту составляет 3 Mb/s (до 6 Mb/s если данные хорошо поддаются компрессии) при вместимости 25 Gb данных. Время жизни головок чтения/записи равно 50000 часов.

    Особенности AIT

    Cпециально спроектированный механизм охлаждения накопителя, выдувающий воздух от механизмов протяжки ленты и головок чтения-записи

    • Единственное в индустрии устройство, использующее перезаписываемый чип на носителе. Чип используется для хранения информации о содержимом ленты

    • Active Head Cleaner - встоенный механизм для очистки головок накопителя, активизируемый устройством при появлении большого количества ошибок при работе с лентой. Таким образом, чистящая лента требуется не через заданное количество проходов, а именно тогда, когда она необходима


    • В скорем времени Sony разработала усовершенствование стандарта - AIT-2. Скорость записи данных на ленту равна теперь 6 Mb/s, а вместимость - 50 Gb.

      Ленточные библиотеки

    Помимо обычных устройств, существуют также библиотеки носителей. В зависимости от предполагаемой области применения емкость таких библиотек колеблется от нескольких сотен Gb до 5-10 Tb и выше, а скорость передачи данных может достигать десятков Mb/s (как у хороших жестких дисков). Соответственно и число носителей в библиотеке бывает различно (до нескольких сотен). Как правило, такие устройства оснащаются различными дополнительными функциями, которые могут понадобиться при работе с крупным сервером.

    12.02.2015

    Один информационный вестник, не будем называть имени (все совершают ошибки), активно обсуждал увядание сектора хранителей на магнитной ленте в 2012 году. По их мнению, всё, что оставалось производителям магнитных носителей, это просто уйти из бизнеса. Они подчёркивали, что резервное копирование сместилось в сторону VLT, и что для магнитных накопителей это означает конец.

    В статье была поставлена под вопрос конкурентоспособность магнитных носителей в сравнении с дисками - одним из аргументов против магнитных накопителей был более медленный доступ к ним по сравнению с ними. Наконец, в этой статье было сказано, что единственный производитель магнитных накопителей, скорости которых были сопоставимы со скоростями классических дисков, это SpectraLogic, поскольку новости относительно других производителей оказывались совсем уж безрадостными.

    У всех бывают плохие дни. Оглядываясь на результаты прошлого 2014 года, можно выделить несколько моментов, почему приведённые в статье выводы были ошибочными:

    . Резервное копирование . В этом авторы отчасти оказались правы. Десятилетиями магнитные ленты были основным носителем для сохранения информации, однако этому, как и многому другому, приходит конец. Резервное копирование быстрее делать на винчестер и дешевле - в смысле краткосрочного хранения - в облако. Целевой рынок - предприятия малого и среднего бизнеса, небольшие объёмы информации которых можно заливать прямиком в облачное хранилище без потери производительности. Однако более крупные предприятия производят большие объёмы данных, которые необходимо хранить в течение длительного периода времени. Именно для них становятся актуальными носители на магнитных лентах, предоставляющие большую плотность хранимых данных и более экономные в плане стоимости.

    . Надёжность. Надёжность магнитных лент действительно имела плохую репутацию некоторое время, в основном из-за DLT поколений. Однако с развитием и стабилизацией LTO стандарта это больше неактуально. Магнитные накопители доказали свою надёжность, которая даже превосходит надёжность дисков, особенно дешёвых. National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) сообщил о том, что картриджи для магнитных лент примерно на 4 порядка надёжнее, чем их аналоги для SATA.

    На это есть несколько причин - можно рассмотреть критерий качества передачи данных (BER) и феномен деградации хранимых данных. Параметр BER предсказывает процент порченых бит от общего числа записанных бит информации. Магнитные ленты показывают 10-кратное улучшение этого показателя в сравнение с лучшими винчестерами. Деградация данных - постепенное снижение качества среды хранения информации на магнитном носителе - также очень важный показатель качества носителя данных в терминах долгосрочного хранения. И ленты, и винчестеры по природе своей устройства магнитные, но вращающийся диск винчестера представляет больше опасности для хранимой информации (продолжительность жизни LTO - 15-30 лет).

    . Продажи. После небольшого провала в продажах, в 2013 году продажи магнитных накопителей остановились, а в 2014 снова пошли в гору. LTO -достаточно чётко описывает состояние рынка магнитных лент. LTO-6 дисков было продано в общей сложности на 100,000 Пб ёмкости меньше, чем лент. LTO-4 также немного сбавили темпы, а вот объёмы продаж LTO-5 выросли. LTO-6 продаётся быстрее благодаря новому фрэймворку. Также одной из причин возросшей популярности стала цена за гигабайт. Производители дисков не упустили шанса упомянуть о снижении цены на свои винчестеры, но ленточные накопители всё равно остались дешевле: картридж для магнитной ленты на 1.5 Тб стоит порядка $40, что в сравнении со схожей ёмкостью - в два раза меньше цены для HDD.

    . Производительность . Производители винчестеров любят избитое клише: «магнитные ленты медленнее дисков». По большому счёту это неверно: производительность зависит от скорости дисковой системы или автозагрузки/библиотеки и типа передаваемых данных. Диск, как правило, быстрее при работе со случайным доступом к данным, когда головка диска может перемещаться в разные секторы быстрее, чем головка магнитной ленты. Тем не менее, производительность магнитных ленточных накопителей, как правило, выше при последовательном доступе к данным. Именно поэтому их удобно использовать для бэкапов, архивирования и хранения больших объёмов данных.

    Наиболее частые случаи использования магнитных лент

    Сегодня магнитные накопители успешно используются в следующих случаях: архивирование, облака (да, вы не ослышались, в облачных хранилищах). Производители дисков отрицают это, но посудите сами: производителям, которые не предлагают покупателям магнитные накопители, выгодно, чтобы последние навсегда исчезли. Такие производители будут спорить, что они не продают ленточные магнитные накопители по той простой причине, что не верят в их возможности. Хотя, с точки зрения ёмкости лент, их экономичности и надёжности такие утверждения просто несправедливы.

    Архивирование

    Самый распространённый вариант использования - долгосрочное архивирование. Классический пример - долгосрочное хранение архивов данных. Активное архивирование также один из вариантов, когда лента принимает часть данных с диска, таким образом, разгружая его, и предоставляет данные для использования аналитическими программами или загрузки в другие системы.

    За примерами далеко ходить не надо. National Geographic’s NG Global Media управляет огромными массивами медиа данных. Television MediaCore - её подразделение, предоставляющее медиа сервисы своим клиентам. Как правило, они генерируют порядка 5-10 Тб контента в день и архивируют примерно 90% от этого количества на ленточные магнитные библиотеки Spectra Logic. Архивы остаются постоянно доступными, в то время как значительный процент объёма данных находится в прямом доступе и повторно используется.

    Суперкомпьютер Blue Waters центра суперкомпьютерных вычислений (NCSA) использует ленточную библиотеку Spectra 380B в качестве активного хранилища. Библиотека обеспечивает скорости чтения/записи порядка 2.2 Пб/ч и может хранить 380 Пб данных.

    Национальный институт здоровья (NIH) использует магнитную библиотеку Oracle для активного архивирования в своих центрах обработки данных, а также для долгосрочного хранения. Огромные объёмы данных остаются доступны для прямого доступа и анализа медицинскими исследователями по всему миру.

    Некоторые провайдеры услуг на базе дисков и облачных хранилищ пытаются противопоставить магнитные ленты и облака друг другу, заявляя что-то наподобие: «хранение данных в облаках быстрее и дешевле, чем на магнитных лентах». Это неверный аргумент в пользу облачных хранилищ по той простой причине, что магнитные носители используются в облаках. Центры данных облачных хранилищ часто владеют огромными библиотеками магнитных лент для долгосрочного и экономичного хранения информации. Исключением является разве что Glacier: Amazon клянётся, что не применяет магнитные ленты, в то же время скромно отмалчиваясь, а что же именно она использует. Однако, многие основные поставщики облачных сервисов, включая Google, пользуются преимуществами магнитных накопителей.

    Примеры научных сообществ, сочетающих облака и магнитные носители, включают CERN, лабораторию Argonne National Laboratory и NASA, а канал Discovery, пожалуй, самый яркий пример в этой области.

    Большие данные

    Ленточные серверы являются наиболее экономичными хранилищами для неструктурированных данных. Даже производитель суперкомпьютеров Cray использует магнитные ленты для хранилищ в своём 4-отсековом архиве. Для анализа больших данных ключевым является активное архивирование и картриджи большой ёмкости для огромных наборов данных.

    Промышленная линейка HP StoreEver ESL G3 хранит до 75 Пб данных в единой системе. Крупнейшая промышленная модель Quantum Scalar i6000 также расширяется до 75 Пб. В прошлом году Oracle представила магнитный диск StorageTek, способный хранить 8.5 Тб сырых данных со скоростями доступа до 252 Мб/с. В этом году IBM и Fujifilm анонсировали прототип картриджа, способного хранить 85.9 млрд. бит данных на квадратный дюйм, что эквивалентно 154 Тб несжатых данных. IBM также сотрудничает с Sony, анонсировавшей магнитный носитель с плотностью данных в 148 Гб на квадратный дюйм или 185 Тб в одном картридже.

    . “Flape” . Не очень удачный термин, сочетающий два слова - флэш (flash) и магнитная лента (tape). Хоть IBM и не использует этот термин, у них есть наработка, объединяющая систему FlashSystems V840 с магнитной лентой. Флэш система имеет достаточную ёмкость и производительность для систем Tier 0 и Tier 1. Она интеллектуально переносит данные прямиком на второстепенный уровень, которым может являться диск или магнитный носитель. IBM предлагает использовать здесь магнитные накопители в целях экономии и надёжности долгосрочного хранения данных.

    . Взлёт LTFS. LTFS - это по своей сути грандиозно. Вкратце, файловая система LTFS хранит данные на магнитном носителе вместе с метаданными, которые позволяют пользователям получать доступ к файлам на ленте без необходимости использования бэкап-приложений или специфических версий. Это решает насущную IT проблему необходимости поиска нужных файлов через бэкап-каталог с целью их восстановления с магнитной ленты. IBM разрабатывает магнитную систему, интегрирующую LTFS и GPFS, кластерную файловую систему IBM. Новая система облачит магнитные носители в форму винчестеров для серверов и задаст общее пространство имён диску и магнитной ленте для глобального управляемого хранилища.

    . Технические преимущества. LTO-6 всё ещё держится. Каждое новое LTO поколение делает серьёзный скачок в повышении плотности. И LTO-7 уже на подходе, а LTO-9 и 10 - в планах на ближайшее будущее. Ленточные картриджи также постоянно совершенствуются. IBM, Oracle, Quantum, Spectra Logic и прочие производители делают существенные подвижки в плане повышения ёмкости, надёжности и долговечности, улучшая жизненный цикл управления данными и повышая скорости доступа к информации. Поставщики также улучшают характеристики энергопотребления и технологии охлаждения, делая библиотеки магнитных накопителей всё более экономичными.

    Экономия за счёт роста

    Экономия на магнитных лентах это экономия за счёт роста. Чем больше масштаб предприятия, объём, необходимый для хранения данных, тем больше выгода от использования магнитных накопителей по сравнению с обычными дисками. Диски быстро становятся более дорогими, поскольку 80% информации на них записывается один раз и дальше просто хранится, как архив, а износ самого диска за счёт наличия внутри подвижных конструкций при этом продолжается - таким образом, компания теряет деньги на неразумное обслуживание архивов данных. А с ростом объёмов информации, которую необходимо хранить, преимущества магнитных носителей становятся всё более очевидными.

    Вывод из всего сказанного очень прост - магнитные накопители не умирают, их продажи не уменьшаются и на пенсию они пока не собираются.

    Перед отраслью хранения данных стоят непростые задачи: бюджеты компаний на ИТ не успевают за темпами роста объемов данных (ежегодно, по разным оценкам, на 30-50% и даже более). Так, в 2003 г. администратору хранения данных в западной компании приходилось управлять в среднем 1,4 Тбайт, а в 2004 г. эта цифра выросла до 2,5 Тбайт и, как прогнозируют специалисты отрасли, к 2006 г. достигнет 4,6 Тбайт. И все-таки возможности для контроля над массивами данных имеются даже у тех компаний, кто не располагает свободными средствами на приобретение дополнительных накопителей и увеличение штата квалифицированных сотрудников.

    Потенциальные резервы кроются в повышении эффективности использования ресурсов хранения: в среде UNIX/Linux на сегодняшний день реально задействуется лишь 30-45% емкости носителей, в среде Windows - 20-40%. Именно на решение этой задачи нацелена столь пропагандируемая в последнее время концепция управления жизненным циклом данных (Information Lifecycle Management, ILM), суть которой кратко формулируется так: «Информация должна располагаться на соответствующих ей по стоимости носителях».

    Важный аспект хранения данных - обеспечение их сохранности. Благодаря надежности и дешевизне хранения больших объемов данных одним из наиболее распространенных носителей информации по-прежнему остается магнитная лента. Запись на ленту представляет собой ключевой процесс в стратегии защиты и архивирования данных с возможностью их последующего восстановления. Современные системы архивирования данных, резервного копирования и восстановления после катастроф принадлежат к числу пользующихся наибольшим спросом приложений и по популярности уступают лишь средствам для работы с электронной почтой.

    РОЖДЕНИЕ СТАНДАРТА DLTtape

    Впрочем, так было не всегда: понадобилось более полувека, прежде чем магнитная лента стала выполнять присущие ей сегодня функции. В конце 1940-х гг. музыка все еще записывалась на пластинки со скоростью вращения 78 оборотов/мин, проволочные магнитофоны применялись в основном лишь в радиопромышленности, данные хранились преимущественно на бумаге, а самым передовым способом хранения информации были, пожалуй, перфокарты.

    На перфокарте стандартно помещалось лишь 80 символов, а скорость считывания составляла всего 100 перфокарт/мин, или 133 символа/с, к тому же для их складирования требовалось много места. Например, для размещения шкафов с перфокартами, на которой хранились записи обо всех работающих гражданах Америки, организации Social Security System понадобились буквально акры помещений. При этом было очевидно, что за счет уменьшения размера отверстий в самой перфокарте и наращивания плотности перфорации радикального увеличения скорости считывания данных добиться невозможно.

    На потребительском рынке аудиосистем лента нашла самое широкое применение, но многие инженеры относились к возможности записи информации на магнитную ленту с предубеждением. Тем не менее производители ленточных устройств для ПК решились адаптировать технологию магнитной ленты с наклонно-строчной записью, которая первоначально создавалась для нужд потребительского рынка. Цифровые аудиоленты формата DAT пришли, если можно так сказать, из музыкального мира, став самым маленьким накопителем в подсистемах хранения данных.

    В 1988 г. DEC произвела революцию на рынке, предложив новый класс ленточных накопителей с линейной записью серпантинного типа, обладающих высокой емкостью и скоростью записи, а также обратной совместимостью по записи и чтению с их предшественниками. Ленточная система TF85 TK70 (позднее названная DLT 260) стала первым приводом DLT, способным вместить 2,6 Гбайт на полудюймовой ленте длиной 365 м. Менее чем через два года после ее появления инженеры DEC сумели увеличить емкость памяти почти десятикратно. Самая важная особенность нового устройства состояла в использовании записывающей/считывающей головки с шестью валиками (Head Guide Assembly, HGA). Траектория движения ленты исключала крутые изгибы и скручивания, что повышало срок службы компонентов привода и самой ленты.

    Данная разработка специалистов DEC, известная в отрасли как DLTtape, получила широкое признание. С середины и до конца 1990-х гг. эта технология заняла лидирующее положение на среднем сегменте рынка ленточных накопителей. Ее применение вышло далеко за рамки резервного копирования, охватив архивирование, восстановление после катастроф, иерархическое управление хранением данных, резервное копирование в режиме реального времени, распределение видеопрограмм и графических файлов.

    На рынке одиночных систем начального уровня (стримеров, автозагрузчиков, а также автоматизированных библиотек для небольших компаний) широкое распространение получил формат хранения данных Digital Data Storage (DDS), разработанный в 1989 г. компаниями Hewlett-Packard и Sony на базе технологии Digital Audio Tape (DAT). В последние годы эта технология, казалось бы, исчерпала свои возможности, однако после долгого перерыва появились картриджи и использующие их приводы нового поколения DAT72, емкостью 72 Гбайт в сжатом виде. Достоинства нового формата - почти вдвое большая вместимость данных по сравнению с предшественником DAT40/ DDS-4, совместимость по чтению/записи с системами DDS-3 и DDS-4 и относительно низкая цена. К недостаткам следует отнести невысокую скорость - 6 Мбайт/c со сжатием, а также меньшую надежность (из-за того, что лента изгибается вокруг вращающейся головки) и меньшую наработку на отказ. Тем не менее до сих пор технология DDS занимает бо?льшую часть рынка инсталлированных систем начального уровня и не собирается сдавать свои позиции ввиду того, что емкость картриджа будет увеличиваться при невысокой цене за 1 Кбайт хранимой информации. Между тем разрабатывается формат DAT160, который по своей емкости и скорости должен превзойти текущий формат DAT 72 минимум вдвое, но разработчики не дают разъяснений ни по срокам, ни даже по возможности появления данного накопителя.

    Разработанная Sony технология AIT/SuperAIT помимо выпускаемых ею стримеров, автозагрузчиков и библиотек поддерживается также соответствующим оборудованием производства ADIC. Первые устройства AIT-1 емкостью 25 Гбайт со скоростью передачи данных 3 Мбайт/с появились в 1996 г., а к настоящему времени выпущено четвертое поколение AIT-4 емкостью 200 Гбайт и скоростью 24 Мбайт/c.

    В 1994 г. корпорация Quantum приобрела у DEC технологию DLTtape. В процессе ее совершенствования был предложен новый формат хранения Super DLTtape (SDLT) на базе технологии Servo Tracking Optical Read and Write Magnetic (STORM). Благодаря использованию оптической полуавтоматической сервосистемы, STORM обеспечивает высокую плотность записи в соответствии с направляющим лазерным сервомеханизмом. В SDLT применяются недорогой магнитно-резистивный кластер головок и лента с более длительным сроком службы. По сравнению с DLTtape усовершенствованный формат предоставляет более быстрый доступ к данным и обратную совместимость по чтению с существующими картриджными системами DLTtape четвертого поколения.

    ПРОТИВОСТОЯНИЕ

    В 1997 г. Hewlett-Packard, IBM и Seagate, стремясь противостоять монополии Quantum, объединились для создания нового открытого формата хранения данных на ленте. Широкого распространения нового формата предполагалось добиться путем свободного лицензирования, чтобы он мог применяться любыми компаниями, специализирующимися на производстве накопителей или картриджей. Новый формат Liner Tape-Open (LTO) должен был обеспечить высокую скорость записи и чтения ленточными приводами файлов с картриджей высокой емкости.

    Емкость картриджей LTO первого поколения составляла 100 Гбайт в несжатом виде, в каждом последующем поколении этот параметр удваивается (предполагается, что в LTO-4 он достигнет 800 Гбайт). Скорость записи и чтения несжатых данных, например в устройствах LTO-1, варьируется от 10 до 20 Мбайт/c, а в LTO-4 предполагается достигать значений от 80 до 160 Мбайт/c. Все картриджи LTO содержат дополнительную память 4 Кбайт, за счет чего обеспечивается быстрая одновременная передача специфических данных о самом картридже и тем самым минимизируется время доступа к файлам.

    Устройство Quantum SDLT 320, представитель второго поколения приводов SDLT, появилось на рынке в июне 2002 г. Оно составило конкуренцию LTO - скорость записи достигла 16 Мбайт/c, а емкость картриджа SDLT-320 - 160 Гбайт. Однако довольно быстро приводы LTO-2, выпускаемые компаниями HP и IBM, вновь обогнали SDLT 320 как по емкости, так и по скорости передачи данных. «Перетягивание каната» между LTO и SDLT длилось довольно долго. В октябре 2003 г. Quantum выпустила привод SDLT 600, который превзошел LTO-2 во всех отношениях (300 Гбайт, 36 Мбайт/с). Большую емкость (500 Гбайт) обеспечивал только привод Sony формата SAIT, но он уступал по скорости (30 Мбайт/c).

    К началу января 2004 г. «гонка вооружений» двух технологий на самом массовом рынке ленточных устройств среднего класса привела к тому, что LTO заняла 65%, а SDLT - остальные 35% рынка. Среди недорогих решений начального уровня доминирует технология DDS: более 50% автономных накопителей все еще комплектуется соответствующими картриджами. А вот технология Travan, по мнению специалистов, постепенно уходит со сцены. Если же рассматривать рынок в целом, включая одиночные устройства и сложные автоматизированные системы корпоративного уровня, то, по данным IDC, в первой половине 2004 г. 46% пришлось на поставки техники DDS/DAT, 16% - на LTO, 11% - на DLT, 6% - на SDLT, 10% - на Travan, 8% - на AIT/VXT.

    На наиболее массовом среднем сегменте ленточных устройств происходит процесс перераспределения - SDLT вытесняет технологию DLT-4, а SDLT-2 приходит на замену SDLT-1. То же самое можно сказать о технологии LTO: уже в этом году LTO-3 (емкость картриджа 400 Гбайт, скорость передачи 80 Mбайт/с) выйдет на ведущие позиции, а с 2006 г. лидерство перейдет к LTO-4. Но, несмотря на внутренние перестановки, весь сегмент ленточных накопителей продолжает расти.

    Относительно перспектив технологий SDLT и LTO существуют различные точки зрения. В январе 2005 г. Quantum приобрела производителя ленточных приводов LTO компанию Certance, специалисты рассматривают эту сделку как признание ключевой роли LTO в будущем. Выступая в мае на конференции SAN Accord 2005, организованной российским дистрибьютором ленточных систем Overland и Quantum компанией Storus, менеджер по продажам компании Quantum в регионе Центральной и Восточной Европы Юрген Стелтер озвучил позицию в отношении перспектив будущего развития двух технологий. В основной своей массе заказчики делятся на две категории - тех, кто в большей степени нуждается в хранении больших объемов данных, и тех, кому требуется более быстрый доступ к ним. В настоящее время обе технологии попеременно обеспечивают примерно равные показатели емкости хранения и скорости обмена данных. Однако в ближайшие несколько лет, как считают в Quantum, произойдет диверсификация: технология SDLT в большей степени будет нацелена на обеспечение емкости хранения, а LTO - на быстрый доступ к ним.

    Рэнди Чалфант, вице-президент по развитию технологий компании StorageTek, полагает, что при создании продуктов нужно ориентироваться на те задачи, для выполнения которых предназначено устройство, правильно подбирая компоненты (например, носители и головки). Разумеется, если накопитель с циклом эксплуатации 4 ч в неделю будет использоваться для круглосуточной работы, очень скоро его компоненты начнут выходить из строя.

    УПРАЖНЕНИЯ С ЛЕНТОЙ

    Как утверждает Дмитрий Алексеев, представитель Fujifilm в России и странах СНГ, производители магнитных носителей ожидают всплеск спроса в России со стороны отечественных потребителей на системы резервного копирования и архивирования. Предпосылкой для этого служит принятие законодательных актов о необходимости хранения определенных категорий информации в течение длительного срока, а также планируемое вступление нашей страны в ВТО, что может вынудить многие компании с большими информационными массивами модернизировать свои ресурсы хранения.

    Основными поставщиками картриджей DLT-4 являются компании Fujifilm, HP, IBM, Imation, Maxell, Quantum, Sony. Картриджи SDLT предлагают Maxell, Fujifilm, Quantum, HP, Sony, Imation, TDK; LTO-1 и LTO-2 - HP, IBM, Fujifilm, Imation, Maxell, Sony, Certance; DDS - HP, IBM, Maxell, Sony, Fujifilm, TDK, Certance; DAT72 - Fujifilm Maxell, HP; AIT - Sony, Maxell, Imation; VS160 - Sony, Quantum.

    В подавляющей массе ленточные устройства среднего сегмента оснащаются накопителями DLT/ SDLT и LTO. Основной поставщик приводов DLT/SDLT - Quantum, а ведущие производители LTO - HP, IBM и Certance. (К недостаткам приводов Certance специалисты относят отсутствие внешнего интерфейса Native Fibre Channel.) Картриджи SDLT/DLT и LTO производят главным образом компании Fujifilm и Maxell с примерно равными долями рынка. Компания Imation, представленная в этом сегменте преимущественно на американском рынке, пока не сертифицирована производителями накопителей и автоматизированных библиотек.

    Емкости в 320 Гбайт и скорость передачи в 32 Мбайт/c формата SDLT-1 уже не достаточно для обеспечения потребностей современных приложений. Поэтому на смену ему приходит новое поколение SDLT-2, обеспечивающее емкость 600 Гбайт и скорость 72 Мбайт/c. В настоящее время Quantum разрабатывает следующее поколение приводов SDLT, в качестве ориентира поставлена цель добиться емкости 3 Тбайт и скорости обмена 200 Гбит/с для одного ленточного картриджа SDLT.

    Высокопроизводительные приводы для библиотек старшего класса имеют не менее 16 параллельных каналов для одновременного чтения и записи (для IBM 3592 - восемь каналов), в них используются дорогие картриджи повышенной надежности, а по стоимости эти магнитофоны намного превосходят ленточные накопители среднего класса. Такие приводы выпускают IBM и StorageTek. В этом классе продуктов StorageTek предлагает собственные приводы T9840 и T9940, а IBM - приводы IBM TotalStorage 3590 и IBM TotalStorage 3592. Устройство T9840 отличает короткое время загрузки картриджа и поиска нужной ленты, как и T9940, оно поддерживает подключение по каналам FICON, ESCON, Native FC, SCSI.

    Приводы IBM TotalStorage 3590 поставляются с 1995 г., к настоящему времени установлено свыше 100 тыс. таких устройств в автоматизированных ленточных библиотеках компании IBM и других производителей. Разработанные позже приводы IBM TotalStorage 3592 комплектуются картриджами максимальной емкости 300 Гбайт в несжатом виде (коэффициент сжатия 1:3), а максимальная скорость передачи данных достигает 40 (120) Мбайт/c. Внешнее подключение по каналам ESCON, FICON, Native FC позволяет использовать эти устройства для установки в крупные автоматизированные библиотеки в среде мэйнфреймов или при подключении к крупным сетям хранения.

    Следует заметить, что с точки зрения производительности библиотеки такой важный параметр, как скорость передачи данных накопителя, следует рассматривать в комплексе с другими показателями, поскольку неудовлетворительные параметры времени монтирования ленты, загрузки кассеты, поиска нужного блока данных, перемотки ленты, выгрузки и размонтирования могут нивелировать преимущества высокой скорости передачи данных. Например, накопители LTO-2 обеспечивают емкость 200 Гбайт и скорость передачи 35 Мбайт/c, а T9940 - 200 Гбайт и 30 Мбайт/c, однако общая производительность библиотеки, укомплектованной T9940, существенно выше, поскольку скорость доступа к блокам данных у этого привода в два раза превосходит аналогичный показатель приводов LTO-2.

    С целью предотвращения уничтожения или перезаписи данных на ленточный картридж компания StorageTek предложила технологию безопасного хранения данных VolSafe (прототип технологии WORM). К записанным на ленту данным может быть добавлена дополнительная информация, однако VolSafe защищает сделанную на ленте запись от изменений, модификации или уничтожения.

    Производители ленточных картриджей уже выпускают накопители LTO и SDLT с поддержкой технологии Write Once Read Many (WORM) в целях обеспечения физической невозможности изменения или удаления данных. Развивая линейку 3590, IBM представила специализированную модель J1A накопителя 3592, для которого Fujifilm разработала картриджи, выпускаемые и в обычном (340 Гбайт), и в экономичном варианте (60 Гбайт), в том числе с поддержкой технологии WORM. Пока технология WORM адаптирована для привода 3592 и LTO, а к концу 2005 г. или началу 2006 г. она станет доступна и для SDLT. Накопители T9840 предоставляют практически мгновенный доступ к данным WORM, сопоставимый по скорости с возможностями оптических дисков.

    Производители магнитных лент и картриджей вкладывают большие средства в разработку новых технологий. Например, картриджи Fujifilm DLT-4, SDLT и LTO-1, LTO-2 выполнены с применением технологии ATOMM, где размер частиц магнитного слоя составляет 100-200 нм. Суть предложенной специалистами этой же компании технологии NANOCUBIC заключается в следующем. Чтобы запись была плотной и надежной, частицы должны быть как можно более мелкими и плотнее прилегать друг к другу. Чем больше частиц помещается на единицу поверхности и чем тоньше магнитный слой, тем выше плотность записи, и она в меньшей степени подвержена размагничиванию. Кроме того, технология NANOCUBIC не требует соблюдения жестких условий производства (стерильности и т. п.).

    Новая технология совсем недавно была применена в картриджах для накопителей IBM 3592 и в LTO-3, размер частиц составляет 40-100 нм. Летом 2005 г. ожидается выпуск картриджей для специализированных накопителей старшего класса компании StorageTek. Специалисты убеждены, что в 2006 г., когда удастся добиться размера частиц по меньшей мере 4-40 нм, емкость сжатой информации картриджа LTO-4 достигнет 1,6 Тбайт, а скорость передачи 160 Мбайт/с.

    ПОП-МЕХАНИКА

    Когда компания оперирует информацией большого объема, во избежание путаницы с лентами требуется устройство для упорядочивания и ускорения доступа к данным. Все самостоятельные ленточные устройства можно разделить на три класса - стримеры, автозагрузчики и автоматизированные библиотеки. Стример - это одиночный привод с набором устанавливаемых вручную картриджей в одном корпусе. Автозагрузчик отличается наличием автоматического механизма выбора кассеты, правда, его плата управления не обладает развитыми интеллектуальными функциями, свойственными автоматизированным библиотекам.

    Демонстрация работы автоматизированной ленточной библиотеки на любой выставке ИТ собирает множество зрителей. Ее роботизированный механизм способен развивать скорость поезда - свыше 80 км/ч. В каждом картридже имеется встроенная флэш-память, куда в целях оптимизации доступа к данным помещаются служебная информация о содержимом ленты и карта распределения данных. При инициализации библиотеки картриджи один за другим вынимаются из слотов и вставляются в накопитель, при этом считываемый идентификатор кассеты заносится в программу, которая устанавливает соответствие между слотами и лентами. Для более быстрого поиска и выбора нужной кассеты на внешнюю поверхность картриджа наносится штрих-код, а на робот крепится сканирующее устройство. Данный способ улучшает сохранность ленты благодаря тому, что для идентификации не требуется всякий раз считывать метку с ленты.

    Способ перемещения робота в различных системах реализован по-разному. Например, при объединении библиотек ADIC Scalar i2000 боковые стенки снимаются, а роботизированный механизм помимо уже имеющейся вертикальной направляющей получает общее горизонтальное шасси, а вместе с ней и дополнительную степень свободы. Таким образом исключается обмен картриджами через Thru Ports (см. ниже) и повышается общая производительность библиотеки. По мере присоединения новых шкафов (максимально до четырех штук) горизонтальное шасси наращивается.

    При необходимости расширения ленточной библиотеки ADIC 10K возможна установка дополнительного модуля с вращающейся «каруселью», которая для выбора кассеты поворачивается к роботу нужной стороной. Как пояснил Андрей Синютин, заместитель департамента сетевых технологий компании «Интерпроком ЛАН», в последней модели ADIC 10K при расширении библиотеки, дабы она не увеличивалась в длину, в центре могут быть установлены две крутящиеся башни, обслуживаемые соответственно двумя роботами.

    Емкость и производительность библиотек HP StorageWorks MSL для среднего сегмента рынка можно наращивать путем объединения вертикально установленных друг на друга модулей (до восьми модулей 5U или до четырех модулей 10U). При этом роботизированный механизм внутри каждого устройства перемещается горизонтально, но управление всей конструкцией осуществляется централизованно и согласованно. Робот выдерживает до 2 млн операций загрузки и выгрузки кассет. При объединении библиотек HP StorageWorks ESL серии E (максимально до пяти шкафов) роботы обмениваются кассетами между шкафами посредством кросс-механизма, для чего в каждом устройстве предусмотрен сквозной внутренний порт.

    В крупной автоматизированной модульной библиотеке StorageTek SL8500 (см. Рисунок 1) слоты располагаются на четырех ярусах (полках) по периметру внутренних стенок корпуса, а также на установленной в центре шкафа панели. На каждой из полок для надежности и увеличения скорости могут быть установлены по два роботизированных устройства. При объединении шкафов обмен картриджами между шкафами происходит через специальные порты Pass Thru Ports, максимальное количество которых - 31. Один корпус SL8500 вмещает 1456 слотов и 64 привода и может наращиваться как вширь, так и вглубь, при этом управление всей конструкцией осуществляется как единым устройством.

    Практически у всех производителей ленточных библиотек предусмотрен обмен кассетами с внешним миром в оперативном режиме. Если библиотека перегружена и нужно заменить ленты, не прерывая ее работу, то используется специальный «карман» Cartridge Access Ports (другое название - Mail Box), через который производится загрузка/выгрузка кассет в процессе резервного копирования, восстановления или архивирования. В крупных библиотеках усовершенствованные «карманы» могут вмещать сразу несколько десятков кассет с лентами.

    Важная особенность устройства - возможность прямого внешнего подключения по Fibre Channel (Native Fiber). Это служит гарантией того, что для подключения библиотеки к сети хранения не придется задействовать дополнительный шлюз для перехода от SCSI к FC. В противном случае производительность библиотеки окажется неудовлетворительной при передаче интенсивных потоков данных.

    Как правило, кроме интерфейсов SCSI или FC библиотеки имеют еще порт Ethernet, через который производится мониторинг библиотеки системами управления (HP OpenView, IBM Tivoli, CA BrightStor и т. д.). Если в библиотеке происходит сбой или нештатная ситуация, система управления посылает на консоль администратора тревожные сигналы. Вместе с библиотекой производители поставляют бесплатное или очень недорогое ПО управления, которое устанавливается на управляющую станцию администратора и позволяет более детально отслеживать, какие компоненты отказали или близки к этому. В интеллектуальных моделях предусмотрены средства проактивного мониторинга, анализа и предупреждения отказов.

    Желательно, чтобы средства мониторинга обеспечивали полный контроль всех компонентов библиотеки: путей передачи данных, состояния приводов, картриджей, температуры, напряжения и прочих параметров. Для удобства работы администратора в системе управления обычно предусматриваются механизмы настройки правил: задания пороговых значений, учет пользовательских предпочтений, ведение журнала событий и т. д. Как правило, тревожные сообщения можно отправить по электронной почте, в виде сообщений SMS, на страницу Web службы поддержки и немедленно с ней связаться.

    В чрезвычайно ответственных областях применения ленточных устройств, где выход оборудования из строя категорически недопустим, используются ленточные библиотеки повышенной надежности, с возможностью резервирования и «горячей» замены в оперативном режиме практически всех компонентов - накопителей, источников питания, вентиляторов, и даже устройств управления ввода/вывода при полном сохранении функциональности библиотеки.

    РЫНОК ПРЕДЛАГАЕТ

    На российском рынке представлен широкий спектр поставщиков ленточных библиотек, однако реальных производителей этих устройств не так уж много: ADIC, Exabyte, IBM, Overland Storage, StorageTek, Quantum и некоторые другие, продукты которых поставляются в рамках OEM-соглашений компаниями Dell, EMC, Fujitsu Siemens, HP, Sun Microsystems, Tandberg Data и проч.

    В начале июня Sun Microsystems, в чьей линейке систем хранения до сих пор были представлены ленточные библиотеки L500, L180, L700, L8500 (StorageTek), позиционируемые для российского рынка как «тяжелые» системы, библиотеки среднего класса L25, L100 (Quantum) и «легкие» системы L8 (ADIC), объявила о намерении приобрести за 4,1 млрд долларов компанию StorageTek, оборот которой за 2004 г. превысил 2 млрд долларов. Благодаря этой сделке Sun Microsystems становится крупным игроком рынка систем хранения, в том числе в среде мэйнфреймов: все ленточные библиотеки StorageTek корпоративного уровня L180, L1400M, SL8500, PowderHorn 9310, L5500, куда могут устанавливаться накопители T984 (ESCON, FICON, Native FC), T9940 (ESCON, FICON, Native FC), удовлетворяют требованиям со стороны мэйнфреймов к их производительности и емкости.

    В 2004 г. ленточные устройства StorageTek принесли 77% ее оборота. При всем разнообразии их линейки компания StorageTek более всего известна как ведущий игрок на рынке крупных автоматизированных библиотек. Ее флагманский продукт - виртуальная модульная ленточная библиотека StorageTek SL8500 - состоит из базового модуля и двух модулей расширения. Максимальная конфигурация при соединении нескольких шкафов вмещает до 300 тыс. слотов и до 2048 накопителей T9840, T9940, LTO Ultrium и SDLT в любой комбинации, а наибольшая емкость такой конструкции при использовании картриджей LTO-3 достигает 120 Пбайт.

    Библиотека SL8500 стала первым в отрасли устройством, где можно свободно смешивать различные типы картриджей благодаря реализации архитектуры Any Cartridge Any Slot. Наличие универсальных слотов предоставляет большую гибкость и сохраняет инвестиции при миграции с одной технологии на другую. Доступ к библиотеке может осуществляться со стороны различных серверов и приложений, и при этом разделение всей емкости на разделы и закрепление разделов за теми или иными приложениями не требуется. Балансировку нагрузки между ленточными приводами и сетевыми устройствами выполняет Virtual Storage Manager - приложение, отвечающее за эффективное использование ресурсов устройства.

    Управление всей электроникой системы интегрировано на единой плате, которая в том числе регулирует трафик между накопителями и, например, сетью хранения. Роботизированные механизмы, накопители, блоки питания, электронные платы SL 8500 могут заменяться в оперативном режиме без прерывания работы. Библиотекой можно управлять и удаленно: все основные функции, имеющиеся в распоряжении локального оператора, будут доступны через Ethernet. Путем варьирования компонентов можно подобрать практически любую конфигурацию для обеспечения требуемой емкости и производительности.

    Рисунок 2. IBM TotalStorage 3494 масштабируется до 5,6 Пбайт.

    IBM поставляет на российский рынок ленточные библиотеки IBM TotalStorage 3494 (см. Рисунок 2) и IBM TotalStorage 3584, предназначенные в основном для крупных вычислительных центров, для работы в среде мэйнфреймов и открытых систем. Модульная система IBM TotalStorage 3494 основана на архитектуре Multi-Path с поддержкой множественных путей доступа, поэтому благодаря делению на разделы сотрудники разных подразделений и филиалов одной компании могут пользоваться ею одновременно. Комбинируя модели IBM TotalStorage 3494, можно создать единую библиотеку, включающую до 16 конструктивов, общей численностью свыше 6000 перезаписываемых картриджей или картриджей WORM для накопителей IBM TotalStorage 3590 и 3592 емкостью до 5,6 Пбайт данных. Для библиотеки IBM TotalStorage 3584 поставляются накопители 3592 Tape Drive Model J1A, которые могут использоваться в смешанной конфигурации вместе с накопителями LTO Ultrium-3 (накопитель IBM TotalStorage 3588 модель F3A) в одной и той же системе, но в различных корзинах. Обратная совместимость с LTO Ultrium-1 и LTO Ultrium-2 обеспечивает защиту инвестиций.

    Ленточные библиотеки среднего класса IBM поставляет по OEM-соглашению с ADIC. Кроме того, библиотеки ADIC в рамках OEM-соглашений предлагают компании Dell, EMC, Fujitsu Siemens Computers. В одном модуле библиотеки корпоративного класса ADIC Scalar i2000 можно установить до 360 слотов LTO, 255 слотов SDLT, минимальная конфигурация начинается со 100 картриджей. При расширении допускается объединение до восьми стоек, в которые можно поместить до 3492 картриджей LTO и до 48 накопителей, так что максимальная емкость библиотеки достигнет 2,8 Пбайт. Библиотеки Scalar i2000 и Scalar10K позволяют производить разбиение на виртуальные библиотеки, а также поддерживают смешанные носители, когда в одной библиотеке одновременно возможна работа с лентами разных технологий. Большинство компонентов iScalar дублировано и может заменяться в «горячем» режиме.

    Рисунок 3. HP StorageWorks ESL E-Series Tape Library интегрируется в архитектуру HP StorageWorks ETLA.

    Возможность использования накопителей и картриджей различных типов в одном устройстве реализована и в библиотеках HP StorageWorks MSL, но в рамках каждого из двух магазинов картриджи не смешиваются. Например, одна корзина может быть укомплектована перезаписываемыми картриджами LTO Ultrium 460, а другая - картриджами WORM. Устройство, ориентированное на средний сегмент рынка, готово к работе с технологиями HP LTO Ultrium 960 и SDLT 600. MSL 6000 может масштабироваться не только внутри одного семейства, но и наращиваться модулями семейства MSL 5000 до 240 слотов и 16 приводов в максимальной конфигурации.

    Один шкаф HP StorageWorks ESL E-серии (см. Рисунок 3) способен вместить от 322 до 712 картриджей LTO или от 286 до 630 картриджей SDLT. В него допускается устанавливать накопители Ultrium 960 (FC), Ultrium 460 (SCSI), Ultrium 460 (FC), а также SDLT 600 и/или SDLT 320; для каждого типа картриджей используется свой магазин. Контроль над доступом к ресурсам библиотеки HP StorageWorks ESL E-Series со стороны серверов осуществляется посредством ПО Secure Manager. Возможность деления на разделы позволяет организовать до шести виртуальных ленточных библиотек. Обмен кассетами между модулями обеспечивает сквозной механизм Pass Thru.

    Решения HP StorageWorks ESL и EML интегрируются в архитектуру HP StorageWorks Extended Tape Library Architecture (ETLA), обеспечивающую более простое выполнение резервного копирования благодаря усовершенствованному управлению всей библиотекой. ETLA реализует возможности удаленного управления, чем упрощаются конфигурирование, управление и мониторинг всех компонентов библиотеки из любой точки.

    Потребность в организации надежного, эффективного и менее затратного процесса резервного копирования и восстановления данных нашла отражение в концепции ILM, для реализации компонентов которой производители предлагают аппаратные и программные решения (о внедрении стратегии ILM на предприятии нефтегазовой отрасли см. врезку .). В частности, некоторые из них уже выпустили продукты на базе гибридной технологии, когда в едином конструктиве устанавливаются как дисковые накопители, так и ленточные картриджи. Такие решения, как Disk-to-Disk-to-Tape (D2D2T), обеспечивают иерархическое размещение данных: в зависимости от ценности информации ее хранят на соответствующих по стоимости носителях.

    В начале июня StorageTek выпустила систему IntelliStore под кодовым названием Trinity, предназначенную для архивного хранения и поиска данных. Особенность интеллектуальной новинки, где используются как дисковые накопители, так и ленточные приводы и картриджи, заключается в возможности хранения и поиска данных по контенту. До появления на рынке этого архива подобный сервис обеспечивала лишь дисковая система EMC Centerra. Учитывая, что стоимость дискового пространства все еще существенно дороже ленточных аналогов (цена недорогих дисковых систем SATA колеблется в пределах 3-15 долларов за 1 Кбайт, стоимость же 1 Гбайт хранения данных на ленте составляет всего от 0,5 до 3 доллара), а в законодательных актах европейских стран и Америки ужесточены требования к архивному хранению данных, новинка появилась в нужное время.

    ВЫБОР СИСТЕМЫ

    Библиотека - это лишь верхушка айсберга, и само по себе приобретение ленточной библиотеки не решает всех проблем резервного копирования или архивирования, предупреждает Вячеслав Слободчук, руководитель отдела инженерной поддержки продаж компании «Классика». Для того чтобы после покупки библиотеки и ПО заказчик не обнаружил вдруг, что предполагавшаяся изначально схема резервного копирования реально не работает (слишком много времени занимает передача информации, плохая совместимость оборудования, необъяснимые эпизодические сбои, никто из поставщиков не берется поддерживать весь комплекс в целом) - необходима тщательная подготовка проекта с участием квалифицированных специалистов, которые могут взять на себя ответственность за работоспособность и заявленную функциональность предлагаемых конфигураций и схем.

    Как поясняет Вячеслав Логачев, руководитель отдела серверных технологий российского системного интегратора «Белмонт Групп», специфика проектов, в рамках которых предполагается поставка ленточных библиотек, состоит в правильном расчете типов и количества накопителей и картриджей, а также соответствующих каналов передачи данных. Еще на начальном этапе следует определить объем и тип информации, частоту резервирования данных, размер окна резервного копирования и правила ротации носителей. Расчет библиотеки требует учесть и такие нюансы, как полное или инкрементальное копирование, а также необходимость максимальной автоматизации процесса резервного копирования.

    Исходя из этого определяется количество считывающих/записывающих устройств и рассчитывается пропускная способность канала, по которому библиотека соединяется с внешней инфраструктурой. Выбор типа ленты представляется важным с точки зрения экономии. Если, к примеру, для резервной копии набора данных не требуется ленты емкостью в 300 Гбайт, а достаточно 70 Гбайт, то более целесообразно использовать модели приводов предыдущих поколений (DLT, LTO-1 и т. д.), что и практикуют подразделения ИТ многих компаний.

    Ввиду того, что производительные дисковые системы становятся дешевле и на массовом рынке уже появился новый класс недорогих дисков FATA и SATA, способных со временем составить ценовую конкуренцию ленточным устройствам, некоторые специалисты поспешили сделать пессимистические прогнозы относительно будущего ленточных технологий. Однако цена хранения 1 Гбайт информации на магнитной ленте резко снижается по мере увеличения отношения количества картриджей к количеству накопителей, а емкость картриджей растет быстрее емкости дисков.

    Оптические же носители разумно применять там, где требуется быстрый доступ к небольшим объемам данных: дороговизна единицы оптического носителя компенсируется невысокой ценой оборудования. Но там, где объемы данных огромны, - лучшего способа хранения, чем на ленточных носителях, пока еще не придумано.

    Наталья Жилкина - научный редактор «Журнала сетевых решений/LAN». C ней можно связаться по адресу: [email protected] .

    ILM для нефти и газа

    Специфика нефтегазовой отрасли, особенно в области разведки месторождений, сопряжена с накоплением огромных объемов данных. За восемь лет работы тюменского предприятия «Сибирский научно-аналитический центр» и его подразделения «Недра Ямала» в Салехарде объем данных составил несколько сотен терабайт (компания занимается сбором, анализом, хранением и обработкой данных физической разведки нефтяных и газовых месторождений). В 1998 г. для резервного копирования и архивирования данных была приобретена ленточная библиотека StorageTek 9740 с 10 накопителями DLT и 490 слотами для картриджей (сейчас эта система уже не выпускается, но зарекомендовала себя в эксплуатации как надежное устройство). Со временем накопители DLT были заменены на более усовершенствованные SDLT.

    Весь накопленный объем данных хранился частично на сервере Sun Solaris, а частично на локальных машинах. Библиотека, на которую производилось резервное копирование, была подключена напрямую к серверу, данные размещались как в самой ленточной библиотеке, так и в автономных хранилищах. Запись и восстановление данных, которые располагались на сервере Sun Solaris, осуществлялись с помощью ПО Legato Networker. В целом система была достаточно запутанная, поскольку локальное хранение больших объемов данных неизбежно сопряжено с трудностями администрирования и обеспечения их безопасности.

    В 2003 г. было решено повысить эффективность хранения путем внедрения концепции ILM на базе иерархической схемы. Однако в то время, когда приобреталась библиотека, не предусматривалась возможность ее совместного использования несколькими процессами записи: имеющиеся ресурсы не позволяли выполнять запросы к библиотеке одновременно со стороны сервера резервного копирования и сервера ILM. Дабы сэкономить средства заказчика, специалисты российского отделения австрийской компании S&T International предложили решение по раздельному доступу различных приложений (резервного копирования и ILM) к единой библиотеке было реализовано с помощью программного продукта StorageTek ACSLS 7.1 (Automated Cartridge System Library Software).

    Сервер ACSLS реализует виртуальный слой управления роботизированным механизмом, позволяя отделить путь управления библиотекой от пути передачи данных. Он осуществляет прием команд управления, постановку их в очередь и выдачу в правильном порядке на физическое устройство, т. е. реализует диспетчеризацию доступа к библиотеке. Поток данных между накопителем и внешними устройствами идет независимо от команд управления роботизированным устройством SCSI.

    В процессе реализации проекта был установлен мост SCSI/FC, что позволило включить библиотеку в формируемую инфраструктуру сети хранения предприятия. Для промежуточного хранения данных в иерархической схеме была приобретена StorageTek BladeStor - не самая скоростная, но довольно емкая система хранения с дисками ATA. В качестве программного продукта «прото-ILM» выбрана система Legato DiskXtender, благодаря которой хранение данных организуется в виде прозрачного пула, откуда они перемещаются на более медленные диски и ленты.

    В ходе выполнения проекта сервер резервного копирования заменили на сервер ACSLS, который самостоятельно передает данные в нужном порядке и имеет собственный командный язык для управления библиотекой. Тем самым было обеспечено одно из условий внедрения схемы иерархического хранения, а именно - сохранение имеющейся системы архивного хранения в сотни терабайт данных. Совместное использование роботизированной ленточной библиотеки двумя прикладными системами позволило сэкономить средства бюджета на ИТ: для целей внедрения ILM не пришлось закупать новую библиотеку, а для резервного копирования использовали уже эксплуатирующуюся на предприятии систему.

    Как пояснил Роман Хмелевский, консультант S&T International, принимавший участие в реализации данного проекта, очень часто руководство предприятий с трудом соглашается на модернизацию имеющихся систем, и связано это не столько с затратами, сколько с необходимостью изменения начальных схем хранения бесценной информации и опасения ее потерять. Используя приведенную схему, функциональность можно добавлять без риска потери данных, и при этом серьезных затрат не потребуется.

    Похоже, самые плохие предсказания сегодня становятся реальностью: для многих пользователей резервирование данных уже играет не столь важную роль. С одной стороны, присутствующие на рынке решения часто бывают слишком дороги - по крайней мере, на первый взгляд. С другой стороны, повсеместное распространение массивов RAID на серверах даёт обманчивое чувство безопасности. Итог бывает плачевен: череда ошибок - и данные потеряны.

    Цель резервирования заключается в защите данных и системы от целого ряда потенциальных бедствий. Среди них отметим программные ошибки, атаки хакеров, вирусы, аппаратные сбои или многие другие сценарии страшного сна.

    Иногда банальное выключение энергии или перепад напряжения в цепи способны мгновенно уничтожить самый мощный массив RAID.

    Однако не следует забывать, что наиболее частая причина потери данных кроется в неправильных действиях самого пользователя. К примеру, случайное удаление ненужных, на первый взгляд, данных может быть замечено только через несколько дней или недель - и тогда бывает уже слишком поздно пытаться что-либо восстанавливать.

    Для эффективного противостояния всем этим рискам пользователям (и администраторам) следует серьёзно подходить к резервированию данных. Жизненно важную информацию следует хранить на нескольких системах и лучше - в разных зданиях. Такой подход позволяет предусмотреть даже стихийные бедствия вроде пожара или наводнения.

    Разные подходы

    Если массивы данных у вас не превышают 4,7 Гбайт, то вы можете использовать перезаписываемые DVD+RW или защищённые DVD-RAM. Если же нужны носители больших объёмов, то единственным выбором остаются жёсткие диски и стримеры, которые способны справиться с объёмами в сотни гигабайт. Однако жёсткие диски слишком тяжелы для частого использования и слишком чувствительны к физическим воздействиям (к падению на землю, ударам и т.д.). С другой стороны, жёсткие диски обладают высокой скоростью передачи.

    Собственно, поэтому продуманная стратегия резервирования данных по-прежнему опирается на ленточные приводы. По крайней мере, один раз в неделю необходимо делать резервирование на ленту и хранить её в домашнем сейфе или даже в банковской ячейке. Также не следует использовать ленты чаще, чем рекомендует производитель.

    Цель подобного подхода заключается не только в резервировании существующих данных, но и в создании слепка рабочей системы. В результате, пользователь всегда сможет откатиться назад или использовать слепок как эталон, если данные были модифицированы.

    На рынке присутствует множество стандартов систем хранения, от "крохотных" до "просто огромных" - всё зависит от ваших потребностей. Посмотрите на разнообразие форматов и технологий: QIC, Travan, 8 mm, Mammoth, AIT, DLT, SDLT, ADR, LTO и VXA. Но не переживайте. Мы обсудим все форматы и поможем найти подходящее решение для вашего случая.

    Работает ли аварийное восстановление данных на самом деле?

    Какой смысл в ежедневном резервировании данных на протяжении нескольких месяцев, если вы их не сможете полностью восстановить в случае аварии? Правило любой системы безопасности гласит: всегда проводите учебные тревоги, чтобы "пожар" не застал вас врасплох. Будет ли работать массив RAID 5 так, как должен? Уберите жёсткий диск из массива и проверьте сохранность данных после процесса реконструкции. То же самое относится и к решениям на стримерах: проведите тест и полностью восстановите данные - получите ли вы желаемый результат?

    Учитывая современные сложные программы резервирования, необходимо проверить полное восстановление компьютера, включая операционную систему. Помните, что резервирование только тогда имеет смысл, когда оно позволяет надёжно выполнить восстановление данных.


    Вчера и сегодня: кассета SLR75 по сравнению с Mini-QIC80. Подобный размер кассеты SLR обусловлен, по большей части, длиной плёнки, которая может изменяться от 94 до 351 метра.


    Спиральная развёртка позволяет наиболее оптимально использовать имеющееся "пространство", однако она медленнее работает и больше подвержена дефектам, чем линейные варианты. Источник: Exabyte.

    В целом, существует два способа записи на магнитную ленту: линейный, при котором данные записываются от начала плёнки до её конца, или диагональный способ - так называемая "спиральная развёртка". В любом случае на ленту записываются несколько параллельных дорожек, чтобы наиболее полно использовать имеющуюся пропускную способность.

    Спиральная развёртка пришла в стримеры из мира видеомагнитофонов и используется, чаще всего, в системах DAT, AIT и VXA. Поскольку постоянную скорость чтения или записи обеспечить практически невозможно, устройства со спиральной развёрткой намного медленнее своих линейных собратьев (из-за непрерывной синхронизации с меняющимися потоками данных). Но зато они могут более эффективно использовать доступное пространство ленты, что приводит к большей ёмкости данных у устройств со спиральной развёрткой.

    Наподобие систем VHS, лента выходит из кассеты и натягивается вокруг шпинделя, на котором размещаются головки чтения и записи. Вполне естественно, что эта процедура оказывает механическое воздействие на ленту - причём большее, чем в устройствах линейной записи, где лента намертво "сидит" в кассете.



    Программа Retrospect от Dantz даёт слишком оптимистичные показатели.

    При выборе стримера следует очень и очень внимательно присмотреться к ёмкости кассет, поскольку производители часто оценивают свои решения с учётом сжатия 2:1. Иногда они могут завысить коэффициент сжатия даже до 2,5:1. Однако следует помнить, что подобную степень сжатия можно получить только на хорошо пакуемых данных: офисных документах, базах данных или исходных текстов программы. Чем больше мультимедийных файлов вы будете резервировать, тем меньше будет общий коэффициент сжатия.

    Уже запакованные файлы JPG или MPEG вряд ли можно сжать ещё сильнее, в отличие от картинок TIF или файлов WAV. Если вы сомневаетесь, всегда следует учитывать меньшую физическую ёмкость.

    Стримеры Mini-QIC/ флоппи

    Формат QIC появился ещё в далёком 1972 году, когда производителю 3M понадобилось решение для хранения больших массивов данных. В то время людей ещё не особо волновали проблемы резервирования - первоочередной потребностью были именно накопители с большими объёмами. Напомним, что жёсткие диски тогда были невероятно дороги, и их коммерческого использования ещё не было. Например, проект IBM Winchester Project ("Винчестер"), начатый в 1973 году, привёл к появлению жёсткого диска на 5 Мбайт только в 1979 году. По причине относительно низкой в то время цены устройств, стандарт QIC получил широкое признание.

    Вообще, аббревиатура QIC расшифровывается как Quarter Inch Cartridge (картридж в четверть дюйма), что обозначает ширину магнитной ленты. Наиболее распространились в те годы компакт-кассеты DC2080 и DC2120. Кроме того, тогда существовало много стандартов плёнки, которая содержала от 20 до 50 дорожек. В начале 1990-х стали популярны стримеры QIC с интерфейсом для контроллера дисковода, хотя они и не слишком радовали потребителей своей производительностью (около 35 кбайт/с). Отметим, что сегодня любое DSL-подключение к Интернету работает и то быстрее.

    К сожалению, проблемы совместимости между разными устройствами привели к тому, что флоппи-стримеры подходили только для полупрофессионального применения.

    Travan

    Стандарт Travan также базируется на QIC и представляет собой попытку внести ясность в хаос из более 120 стандартов QIC. Технически ленты Travan намного превосходят варианты QIC, поскольку они были специально разработаны для долговременного хранения и высокой надёжности. Но по этой же причине кассеты Travan стоят дороже.

    TR-1 TR-2 TR-3 TR-4 TR-5 TR-6
    Ёмкость 400 Мбайт 800 Мбайт 1,6 Гбайт 4 Гбайт 10 Гбайт 20 Гбайт
    Максимальная скорость чтения 125 кбайт/с 125 кбайт/с 250 кбайт/с 1,16 Мбайт/с 1,83 Мбайт/с 4 Мбайт/с
    Число дорожек 36 50 50 72 108 144

    С введением первого стандарта Travan ленты сразу же стали существенно длиннее, в результате чего кассеты Travan оказались несколько больше Mini-QIC. Если вы встретите сокращение NS, то оно относится к Travan-системам от Imation, которые отличаются от 3M-Travan по аппаратному сжатию. Хорошие стримеры Travan поддерживают спецификации протокола SCSI, что позволяет относительно быстро получать доступ к содержимому кассеты.

    DAT

    DAT расшифровывается как Digital Audio Tape (цифровая аудио-кассета). Но на ленту записывается отнюдь не музыка, а данные в формате DDS (Digital Data Storage). Плёнка DAT имеет ширину 4 мм и, в отличие от QIC и Travan, использует спиральную развёртку. Поэтому стримеры DAT нельзя назвать очень быстрыми, но со своей задачей резервирования больших объёмов данных они справляются нормально. К тому же, цены на них отличаются от устройств QIC и Travan минимум в два раза.

    Стандарт Ёмкость Максимальная скорость чтения
    DDS 2 Гбайт 550 кбайт/с
    DDS-1 2 Гбайт 1,1 Гбайт/с
    DDS-2 4 Гбайт 1,1 Мбайт/с
    DDS-3 12 Гбайт 2,2 Мбайт/с
    DDS-4 20 Гбайт 4,8 Мбайт/с

    Самая плохая особенность DAT заключается в высокой чувствительности. Сложный маршрут извлечения плёнки из кассеты и немалые силы трения (они создаются от соприкосновения шпинделя с плёнкой) приводят к износу и старению. Кроме того, головки чтения и записи быстро сбиваются с позиций, что приводит к возникновению частых ошибок.

    8 mm / Mammoth / AIT

    Магнитные ленты шириной 8 мм изначально были разработаны для видео. Подобно DAT, 8-мм плёнка тоже задействует спиральную развёртку, хотя она обеспечивает намного большую ёмкость.

    8-мм плёнку используют два формата: Mammoth от Exabyte и AIT, решение от Sony и Seagate.

    Стандарт Ёмкость Максимальная скорость чтения
    8 mm 3,5 Гбайт 533 кбайт/с
    8 mm 5 Гбайт 1 Мбайт/с
    8 mm 7 Гбайт 1 Мбайт/с
    8 mm 7 Гбайт 2 Мбайт/с
    AIT-1 35 Гбайт 4 Мбайт/с
    AIT-2 50 Гбайт 6 Мбайт/с
    AIT-3 100 Гбайт 12 Мбайт/с
    S-AIT 500 Гбайт 30 Мбайт/с
    Mammoth 20 Гбайт 6 Мбайт/с
    Mammoth 2 60 Гбайт 12 Мбайт/с

    Помимо высокой ёмкости, ключевым преимуществом систем AIT можно считать дополнительный чип памяти в кассете под названием MIC (Memory in Cassette - "память в кассете"), который содержит, своего рода, таблицу содержания кассеты. В результате отпадает потребность в многократных процессах поиска - стример может сразу же переходить на нужную позицию. В то же время, приводам AIT не нужно считывать секторную информацию с ленты. Они точно высчитывают позицию по информации MIC. И ещё эта функция помогает гарантировать, что используется именно нужная плёнка.

    SLR

    Аббревиатура SLR расшифровывается как Scalable Linear Recording (линейная запись с масштабированием). Стандарт использует надёжный дизайн с минимумом движущихся частей, что позволяет гарантировать долговременную надёжность использования. С технической точки зрения, SLR базируется на стандартах QIC и ADR (см. описание ниже), с использованием нескольких головок. Предварительно записанные служебные дорожки позволяют точно позиционировать головки. К тому же, Tandberg подчёркивает способность выдерживать перепады температур и влажности.

    Ёмкость Максимальная скорость чтения
    SLR3 1,2 Гбайт 300 кбайт/с
    SLR4 2,5 Гбайт 300 кбайт/с
    SLR5 4 Гбайт 380 кбайт/с
    SLR7 20 Гбайт 3 Мбайт/с
    SLR50 25 Гбайт 2 Мбайт/с
    SLR60 30 Гбайт 4 Мбайт/с
    SLR75 38 Гбайт 4 Мбайт/с
    SLR100 50 Гбайт 5 Мбайт/с
    SLR140 70 Гбайт 6 Мбайт/с

    DLT

    Уже по расшифровке аббревиатуры DLT (Digital Linear Tape - лента для цифровой записи с последовательным доступом) видно, что здесь используется линейный способ записи. Ширина ленты составляет полдюйма, а запись ведётся попарно, дорожка за дорожкой. Каждая из 128 или 208 дорожек имеет такую же длину, что и вся лента. После перестройки головок процесс продолжается в обратном направлении.

    Технология стримера DLT существенно отличается от других: здесь лента тоже раскручивается с одной бобины перед тем, как её намотает другая бобина. Однако целевая бобина находится не в кассете, а является частью привода. Благодаря хитрой прокладке ленты трение сводится к минимуму, поэтому плёнка никогда не испытывает сильных нагрузок. В результате износ кассет DLT минимален, хотя он всё же сильнее, например, чем у SLR.

    В отличие от других форматов, DLT имеет средства автоматической очистки и использует специальные электронные компоненты для обеспечения продолжительного времени работы.

    Стандарт Ёмкость Максимальная скорость чтения
    DLT2000 15 Гбайт 1,25 Мбайт/с
    DLT4000 20 Гбайт 1,5 Мбайт/с
    DLT7000 35 Гбайт 5 Мбайт/с
    DLT8000 40 Гбайт 6 Мбайт/с

    Super DLT

    Стандарт SDLT разработан для достижения единственной цели - ещё больших ёмкостей. Благодаря комбинации оптического и магнитного способов записи (LGRT - Laser Guided Magnetic Recording - магнитная запись с лазерной наводкой), он обеспечивает высокую точность.

    SDLT 220 SDLT 320 SDLT 600 SDLT 1200 SDLT 2400
    Ёмкость 110 Гбайт 160 Гбайт 300 Гбайт 600 Гбайт * 1,2 Тбайт **
    Максимальная скорость чтения 11 Мбайт/с 16 Мбайт/с 36 Мбайт/с 50 Мбайт/с 100 Мбайт/с
    Картридж SDLT I SDLT I SDLT II SDLT III SDLT IV
    * 2005, ** 2006

    Для получения дополнительной информации обратитесь на www.dlttape.com .

    ADR

    Стандарт ADR (Advanced Digital Recording - расширенная цифровая запись) продвигается Philips и подразделением On-Stream. Уникальной особенностью этой технологии с использованием 8-мм плёнки является одновременная запись/чтение восьми из 192 дорожек данных, что обеспечивает высокую скоростью передачи при низкой скорости движения ленты.

    В итоге мы получаем замечательный побочный эффект - относительно низкий механический износ. К тому же, коррекция ошибок ECC может применяться как горизонтально, так и вертикально. К примеру, на плёнке может быть испорчено 24 дорожки из 192, но данные при этом не потеряются.

    Без сжатия ленты ADR способны хранить до 25 Гбайт. В будущем планируется увеличить ёмкость.

    Потенциал по ёмкости Потенциал по скорости чтения
    Сегодня 25 Гбайт 2 Мбайт/с
    Длина плёнки 2x Скорость плёнки 3,6x
    Ширина плёнки 3x Параллелизация 3x
    Плотность дорожек 4x Плотность дорожек 3x
    Битовая плотность 3x Битовая плотность 3x
    Максимум (прибл.) 3,6 Тбайт Максимум (прибл.) 130 Мбайт/с

    LTO

    Стандарт LTO (Linear Tape Open) был разработан в качестве альтернативы DLT. Линейная запись и множество технических особенностей делают стандарт LTO весьма привлекательным, причём базируется он на надёжной технологии.

    Основные итерации стандарта - это Accelis и Ultrium, которые можно легко лицензировать. Ultrium обеспечивает впечатляюще высокую ёмкость и скорость передачи данных.

    Ultrium-1 Ultrium-2 Ultrium-3 Ultrium-4
    Ёмкость 100 Гбайт 200 Гбайт 400 Гбайт 800 Гбайт
    Скорость чтения 20 Мбайт/с 40 Мбайт/с 80 Мбайт/с 160 Мбайт/с