Накопители на магнитной ленте. Магнитная лента — старый конь борозды не портит

23.05.2019

Накопители на магнитной ленте применяются в системах резервного копирования. Резервное копирование данных необходимо, если емкость используемого накопителя на жестких дисках невелика и при этом на нем хранится много программ; результаты работы представлены большими массивами данных; отсутствует свободное место на жестком диске.

В качестве устройств записи данных на магнитную ленту (стримеров) сначала использовались катушечные накопители, аналогичные бытовым катушечным магнитофонам. В 1972 г. фирма ЗМ разработала первую кассету размером 15x10x1,6 см, предназначенную для хранения данных. Внутри кассеты находились две катушки, на которые лентопротяжным механизмом наматывалась лента в процессе чтения/записи. В 1983 г. был выпущен первый стандартный QIC (Quarter-Inch-Catridge - накопитель на магнитной ленте), емкость которого составляла 60 Мбайт. Запись данных производилась на девяти дорожках, а магнитная лента имела длину около 90 м. В дальнейшем был разработан стандарт на мини-кассеты (формат МС). Габариты мини-кассеты, согласно этому стандарту, 8,25 х 6,35 х 1,5 см. Основу магнитного слоя лент QIC составляет оксид железа.

Наибольшее распространение получили накопители на магнитной ленте QIC-40 и QIC-80 формата МС, емкость которых составляет соответственно 40 и 80 Мбайт. Запись информации на кассету QIC-40 производится на 20 дорожек, плотность записи данных - 10000 бит/дюйм.

Преимущества этих накопителей: удельная стоимость хранения данных на ленте (в пересчете на 1 Мбайт) значительно ниже, чем при использовании накопителей на гибких магнитных дисках, и, кроме того, ленточные накопители просты в использовании и надежны.

К недостаткам накопителей на кассетах QIC-40 и QIC-80 относится их низкое быстродействие, так как они подключаются к интерфейсу, предназначенному для накопителей на гибких дисках. Запись данных при этом производится со скоростью 250 - 500 Кбит/с, форматирование кассеты перед записью данных также требует много времени (например, для форматирования кассеты емкостью 60 Мбайт стандарта QIC-40 необходимо около полутора часов).

Дальнейшее развитие накопителей на магнитной ленте пошло по пути увеличения емкости кассет и повышения плотности записи данных. Были разработаны стандарты систем резервного копирования с емкостью кассет от 86 Мбайт до 13 Гбайт. В таких устройствах плотность записи данных на ленту составляет свыше 60 000 бит/дюйм. Запись производится на 144 дорожки. Совместимость кассет различных типов является чрезвычайно важным фактором, который необходимо учитывать при выборе устройства резервирования информации на магнитной ленте, так как ленты не всегда совместимы по своим магнитным свойствам.

Наряду с распространенными в настоящее время устройствами резервного копирования форматов QIC становятся популярны и другие устройства копирования на магнитной ленте, в частности, в компьютерных сетях, манипулирующих большими объемами данных.

Существуют следующие стандарты записи данных на магнитные ленты.

Фирмой Sony освоен выпуск устройств, в которых используются магнитные ленты шириной 4 мм для цифровой звукозаписи DAT (Digital Audio Tape) и ленты шириной 8 мм для видеозаписи. Кроме того, разработан стандарт для хранения данных в цифровом виде DDS (Digital Data Storage). При записи данных на магнитную ленту применяется наклонно-строчная технология, в результате которой используется практически вся поверхность ленты (в отличие от других методов, в которых дорожки оказываются разделенными промежутками).

В середине 1990-х гг. появилась новая технология, позволяющая обеспечить более высокую емкость, скорость передачи данных и надежность резервного копирования - технология DLT (Digital Linear Tape), которая считается одной из самых популярных. Накопители DLT могут хранить 20 - 40 Гбайт данных и обеспечивают скорость передачи данных 1,5 - 3,0 Мбайт/с. В накопителях стандарта DLT во время чтения/записи магнитная лента, разделенная на параллельные горизонтальные дорожки, проходит через неподвижную магниторезистивную головку со скоростью 2,5 - 3,7 м/с, за счет чего повышается надежность работы головки и обеспечивается малый износ магнитного слоя ленты. Расчетный срок службы ленты - 500 000 перемоток. Накопители DLT рассчитаны на использование в сетевых серверах в качестве автоматизированных систем резервирования данных на магнитных лентах.

Стандарт кассет TRAVAN разработала фирма ЗМ. Накопители TRAVAN размещаются в отсеке для дисковода 3,5". Они могут работать как с оригинальными мини-кассетами стандарта TRAVAN, так и с кассетами стандарта QIC. Кассета (или картридж) TRAVAN содержит 225-метровую магнитную ленту шириной 8 мм. Сегодня имеются четыре типа кассет и накопителей TRAVAN (TR-1, -2, -3, -4). Емкости мини-кассет TRAVAN (в соответствии с типом 1, 2, 3 или 4) составляют 400, 800, 1000 и 4000 Мбайт соответственно. Все накопители TRAVAN обеспечивают аппаратное сжатие данных с коэффициентом 2:1, что увеличивает емкость кассет вдвое, т. е. накопитель TR-4 способен хранить до 8 Гбайт информации. Накопители TR-1, -2, -3 обычно подключаются к системе через контроллер накопителя на гибких дисках или параллельный порт, a TR-4 использует интерфейс SCSI-2.

Для современного уровня развития компьютерных технологий характерен неуклонный рост объема данных, хранящихся на серверах. Технологии резервного копирования выходят на передний план, так как затраты на восстановление утерянных данных слишком велики.

Много новых возможностей ожидается от развития технических средств. Наиболее перспективными считаются формат DAT DDS-3 - для небольших организаций с суммарным объемом данных до 10 Гбайт и стандарт DLT - для накопителей на магнитных лентах больших объемов. Стандарт DLT развивается в настоящее время по двум направлениям: создание DLT 4000 (интерфейс SCSI-2 Fast) - для объема данных 20 Гбайт и DLT 7000 (интерфейс SCSI-2 Fast/Wide) - для объема данных 35 Гбайт. Скорость передачи данных для DLT 7000 5-10 Мбайт/с. Американская компания ADIC заявила о выпуске в ближайшем будущем накопителей для резервного копирования данных на магнитных лентах объемом от 11 до 55 Тбайт. Гарантийный срок хранения информации 30 лет.

Для обеспечения гарантированного хранения особо важных данных в оригинальных накопителях применяется новая магнитная головка и технология записи MLR-RWR (Multi-channel Linear Recording-Read While Write), заключающаяся в том, что одновременно с записью информации по нескольким каналам производится ее считывание и сравнение с исходной, а в случае необходимости - коррекция.

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.

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.

Бурный рост критически важных и ответственных приложений с одной стороны и увеличение объемов данных в сегодняшних условиях требуют особого, более внимательного отношения к системам хранения данных, так как информация имеет свою (и порой достаточно высокую) цену и любая потеря данных может обернуться ощутимыми финансовыми потерями. Вот почему подсистемы хранения данных приобретают все большее и большее значение.

Традиционно системы хранения можно разделить на следующие три класса.

Быстрые системы с произвольным доступом. Это «жесткие диски» и RAID системы. Имеют небольшое время доступа и самую высокую удельную стоимость хранения.
Относительно медленные системы с последовательным доступом. Это отдельно стоящие приводы магнитных лент, библиотеки магнитных лент и достаточно редко используемые RAIT системы. Обладают наибольшим временем доступа, наибольшей емкостью и наименьшей удельной стоимостью хранения данных. Используются также в системах иерархического хранения данных.
Системы с произвольным доступом, которые по емкости, стоимости, скорости занимают промежуточное положение. Это системы, построенные на базе магнитооптики, DVD и CD (R, RW) технологий. В настоящее время используются для организации небольших архивов и промежуточного хранения, в системах иерархического хранения данных.

Существует еще один класс устройств - это твердотельные диски. Используются для организации буферов данных. Но из-за высокой стоимости их применение ограничено.

В данной статье пойдет речь технологиях и системах хранения данных на магнитных лентах. Традиционно магнитные ленты были и остаются наименее дорогим и достаточно надежным (сохранность записи более 30 лет) носителем для организации архивов и резервного копирования данных.

Чтобы проще было разобраться в разнообразии представленных на рынке устройств - сначала немного теории. Несмотря на то, что приводов магнитных лент и картриджей разной конструкции достаточно много, базовых технологий, используемых во всех устройствах, всего две. Это линейная запись (запись с неподвижной магнитной головкой) и наклонно-строчная запись . Оба метода пришли из аналоговой магнитной записи.

Итак, начнем с линейной магнитной записи, так как появилась она раньше. Аналоговые магнитофоны появились достаточно давно, а для записи данных эта технология использовалась уже в ЭВМ ЕС и СМ.

Суть состоит в том, что используется достаточно широкая лента с большим числом расположенных по всей длине ленты параллельных дорожек и многоканальная магнитная головка. Лента протягивается лентопротяжным механизмом мимо головки. При этом считывается часть (группа) дорожек. При достижении окончания ленты головка перепозиционируется на следующую группу дорожек, лентопротяжный механизм реверсирует движение ленты (лента движется обратно и записываются/считываются другие дорожки). Этот процесс повторяется, пока не будут считаны или записаны все дорожки. Такой метод записи называют серпантиновым.

Линейная система записи имеет свои характерные особенности. Чтобы обеспечить необходимую плотность записи лента должна двигаться мимо магнитной головки со скоростью порядка 160 дюймов/с (порядка 70 см/с). Чем быстрее достигается рабочая скорость движения ленты, тем меньше задержек при неизбежном старт-стопном движении ленты. Поэтому, чем более быстродействующий лентопротяжный механизм, тем больше механическая нагрузка на ленту и применение современных тонких лент AME в этом случае недопустимо.

Еще одна особенность - это обеспечение оптимального взаимного положения магнитной дорожки и рабочего зазора магнитной головки. Дело в том, что при движении ленты неизбежна некоторая девиация положения магнитной дорожки по высоте. Причина в неизбежном перемещении ленты в вертикальной плоскости при движении из-за некоторого люфта направляющих стоек или роликов и не абсолютная параллельность краев самой ленты. Это не критично при невысоких плотностях цифровой записи и для традиционной аналоговой записи, где ширина дорожки несколько больше ширины магнитного зазора и разница эта не меньше возможной девиации положения ленты по вертикали при движении по лентопротяжному тракту. Однако для удовлетворения современных потребностей требуется дальнейшее увеличение емкости картриджа. Так как нельзя просто намотать больше ленты (объем картриджа ограничен) и нельзя бесконечно уменьшать толщину ленты - остается только увеличение количества дорожек (плотность расположения) и использование более прогрессивных методов магнитной записи (RLL, PRML). Поэтому очевидно, что для увеличения количества дорожек на ленте требуется специальная система слежения и коррекция положения головки.

Основные изготовители устройств с линейной записью - это Quantum Corp. и Tandberg Data ASA. Оба имени достаточно известны, Quantum занимается производством жестких дисков и приводов магнитных лент DLT. Tandberg Data ASA выпускает устройства DLT, а также имеет фирменную технологию SLR на базе четвертьдюймовых лент (QIC). Технические характеристики приводов DLT и SLR перечислены в сводной таблице.

Особенности DLT

Используется лента шириной 0,5 дюйма и однокатушечный картридж (приемный барабан несъемный и находится в самом устройстве). Лента закреплена одним концом в подающем барабане в картридже, а на другом конце находится специальная петля, лидер, за которую ЛПМ (лентопротяжный механизм) вытаскивает ленту из картриджа и заправляет в приемный барабан. Таким образом, более полно используется объем картриджа (весь объем заполнен лентой), но сам привод магнитных лент получается несколько больших размеров. Технология DLT в настоящее время наиболее широко используется в системах среднего и более высокого уровня. На рынке представлены DLT4000, 7000, 8000. Поставки SuperDLT компанией Tandberg Data по дистрибьюторским каналам начались с апреля 2001.

Представленные на рынке устройства DLT4000, 7000, 8000 принципиальных отличий друг от друга не имеют, все отличия, скорее, количественные. Устройства же SuperDLT принадлежат уже к новому поколению, где используется другая, более совершенная лента, другие магнитные гоовки (CMR, кластер магниторезистивных головок), оптическая система позиционирования дорожек и др. Правда, в устройствах SDLT не удалось получить совместимость со старыми картриджами DLT. Объясняется это тем, что новые головки не могут работать со старыми плотностями записи и старыми плотностями расположения дорожек. Поэтому для обеспечения совместимости требуется установка дополнительного блока магнитных головок, что приведет к существенному изменению и усложнению конструкции лентопротяжного механизма.

Еще следует упомянуть о поставляемом Tandberg Data приводе DLT1. Это устройство по емкости соответствует DLT8000, но производительность в два раза меньше и совместимо оно по чтению только с DLT4000. Однако, это компенсируется чрезвычайно низкой ценой, соизмеримой с устройствами более низкого класса (DDS-4).

Особенности SLR

Приводы магнитных лент SLR производятся Tandberg Data ASA и имеют следующие особенности.

Используется лета шириной четверть дюйма. Полностью закрытый картридж с массивным металлическим основанием имеет двухкатушечную конструкцию (приемный и подающий барабаны находятся в внутри картриджа). Оба барабана приводятся в движение специальным ремнем, размещенным внутри картриджа. Картридж имеет лишь небольшое окошко для контакта головки чтения/записи с лентой и ролик, который сообщается с приводным ремнем внутри картриджа и с тонвалом привода. Таким образом, лентопротяжный механизм имеет минимальное количество движущихся частей (головка и тонвал), а, следовательно надежность такой конструкции максимальна.
Головка. Многоканальная головка закреплена не жестко, а подвешена при помощи магнитной катушки наподобие диффузора громкоговорителя. На ленте при изготовлении нанесены специальные синхро-дорожки, которые всегда считываются при движении ленты (как при чтении, так и при записи), а сервосистема на основе считанного синхросигнала постоянно корректирует положение магнитной головки по высоте. Кроме того, головка чтения-записи имеет дополнительный рабочий зазор, который позволяет считывать только что сделанную запись. Применительно к аналоговой записи это называют сквозным каналом записи - воспроизведения. Использование такой сервосистемы позволяет существенно увеличить количество дорожек на ленте, не прибегая ни к каким другим приемам. Приводы SLR имеют несколько меньшую стоимость, чем DLT и младшие модели могут быть использованы в системах начального уровня, там где традиционно господствуют устройства DDS.

Особенно в этом отношении интересно новое устройство SLR7 от Tandberg Data. Техические данные приведены в общей таблице, а стоимость этого устройства ниже, чем DDS4.

Следует остановиться еще на одном формате. Это открытый формат LTO (Linear Tape Open format), результат объединения усилий IBM, HP и Seagate, лицензии на который уже получены многими изготовителями как магнитных лент, так и устройств. Технология: серпантиновая запись на ленту шириной 0,5 дюйма. Предполагается два типа устройств.

Ориентированнные на минимальное время доступа и максимальную скорость Accelis с двухкатушечным катриджем. Причем для получения минимального времени доступа исходное положение ленты в катридже - не начало (как у других устройств) , а середина ленты.
Ориентированные на максимальную емкость устройства Ultrium. Конструкция картриджа и привода напоминает DLT. Емкость картриджа для устройств первого поколения составляет 100 Гбайт, а для устройств третьего поколения через 2-3 года предполагается кмкость порядка 800 GB.

Поставки Ultrium первого поколения начались в 2001 году. Это устройство доступно в настоящее время по крайней мере от IBM и HP, автоматизированные библиотеки доступны от Exabute, HP и др. Картриджи Ultrium доступны также от HP и Exabyte.

Опыт пользования устройствами Ultrium пока еще не накоплен, отзывы пользователей в Европе пока еще противоречивы.

Другой метод магнитной записи - это наклонно-строчная магнитная запись. В середине 50-х годов фирмой Ampex был начат выпуск первых (естественно, аналоговых) видеомагитофонов с наклонно-сторочной записью. Суть метода состоит в том, что лента протягивается с небольшой скоростью (несколько сантиметров в секунду) мимо вращающегося в высокой скоростью цилиндра, на котором закреплены головки чтения-записи. За счет вращения блока головок получается высокая относительная скорость между лентой и головкой. Преимущества этого метода следующие. Так как абсолютная скорость движения ленты невелика, процессы старта и останова занимают меньше времени и оказывают меньшие механические нагрузки на ленту. Следовательно, можно использовать более тонкие ленты (например, новые более тонкие металлонапыленные ленты AME). Кроме того, при наклонно-строчной записи плотность расположения дорожек (измеряется в количестве дорожек на 1 дюйм) в несколько раз выше, чем при линейной записи. Это является результатом того, что длина одной магнитной дорожки сравнительно невелика, с одной стороны, и применения специального механизма подстройки положения вращающегося барабана с магнитными головками с другой стороны, а также использованием более совершенных носителей.

Конечно, помимо преимуществ у наклонно-строчной записи есть и недостатки. Это, прежде всего, ожидаемый более быстрый износ как ленты, так и головок. На самом деле, этого не происходит, так как при вращении барабана между рабочей поверхностью ленты и головкой создается некоторая воздушная прослойка, существенно снижающая трение ленты о головку чтения/записи. С другой стороны, современные магнитные ленты с металлонапылением имеют специальное углеродное покрытие, обладающее высокой прочностью и практически нулевым коэффициентом трения. Кроме того, на лентах AME есть еще поверхностный слой сухой смазки. Поэтому, к примеру, механизмы Mammoth, Mammoth-2 не уступают и даже несколько превосходят по долговечности механизмы DLT.

В настоящее время на рынке представлено 2 основных класса устройств, где реализована технология наклонно-строчной записи. Это устройства, использующие картриджи с лентой шириной 4 мм и устройства, работающие с лентой 8 мм. Есть еще класс устройств на базе механизма Betacam фирмы Sony (дальнейшее развитие формата Betamax, также предложенного фирмой Sony) и использующие кассеты типа Betacam. Это библиотеки для хранения видеоархивов, емкость которых измеряется десятками петабайт.

4-миллиметровые устройства

Это технология DAT предложенная в свое время фирмой Sony для цифровой записи звука. Приводы магнитных 4-мм лент подразделяются на поколения: DDS-1, DDS-2, DDS-4 и DDS-4. Основной поставщик 4-мм устройств - это фирма Sony.

8-миллиметровые устройства

Технология аналоговой наклонно-строчной, а впоследствии и цифровой записи на магнитную ленту шириной 8 мм была предложена в 80-х годах, опять же, фирмой Sony. Однако, впервые эта технология была адаптирована и оптимизирована для записи цифровых данных фирмой Exabyte. На рынке представлены 8-мм устройства Exabyte (Eliant, Mammoth, Mammoth-2), Ecrix (VXA) и Sony (AIT, AIT-2). Технические данные всех упомянутых устройств указаны в сводной таблице. Упомянутые 8-мм устройства имеют достаточно много общих черт, но есть и некоторые отличия. *

Лентопротяжный механизм. У Sony в основе лежит ЛПМ, аналогичный используемым в камкодерах, где линейное движение осуществляется при помощи узла тонвал-прижимной ролик. Это очень ответственный узел, в результате малейшего отклонение положения тонвала от нормы лента начинает смещаться вверх или вниз, что, как правило, приводит к механическому повреждению носителя. В ЛПМ, разработанном и используемом Exabyte такого узла нет и линейное движение ленты осуществляется только за счет приемного и подающего барабана и несколько упрощен тракт движения ленты. В результате увеличилась надежность механизма, уменьшился износ ленты и появилась возможность использовать более тонкие и «скользкие» улучшенные металонапыленные ленты AME.

Магнитные носители. За счет особенностей конструкции ЛПМ Exabyte используются более совершенные магнитные ленты, чем в других устройствах.
Производительность (скорость чтения-записи). Обусловлено конструкцией блока вращающихся головок. На сегодняшний день устройство Mammoth-2 превосходит все остальные сравниваемые накопители.
Фирменные особенности. Приводы Exabyte имеют патентованную систему автоматической чистки тракта движения ленты SmartClean, что делает ненужным применение чистящих картриджей, а у Sony кроме автоматической системы очистки головок (специальный чистящий картридж тоже не нужен) есть фирменная технология (MIC, Memory In Cassette) ускоренного чтения каталогов картриджей за счет размещения твердотельной памяти прямо в картридже. Считывание этой памяти происходит практически мгновенно. Благодаря этому значительно снижается время доступа к данным на картридже. Если по каким либо причинам эта память выходит из строя (статические заряды, к примеру), то считывание каталога происходит обычным образом.

Теперь, собственно сравнение существующих технологий. Само разнообразие представленных на рынке устройств говорит о том что идеального привода, подходящего для всех случаев в природе не существует. Для оценки различных технологий используются определенные критерии. Это линейная плотность записи, эффективность формата, плотность расположения дорожек.

Линейная плотность записи - количество информации, записываемой на единице длины магнитной дорожки, измеряется Кб/дюйм

Максимальную линейную плотность записи имеют устройства Super DLT, DDS и Travan. У DLT и Mammoth есть некоторый запас для развития.

* Поставки Super DLT первого поколения OEM и в дистрибьюторские каналы начались в начале 2001 года.

Эффективность формата. Это соотношение между общим числом бит, записанных на ленту и числом битов данных. Две эти величины не совпадают, так как на ленту помимо самих данных записываются корректирующие коды, биты четности и другая служебная информация. Измеряется в процентах. Оптимальной считается эффективность 75%.

DLT и Travan обладают оптимальной и практически предельной эффективностью формата, 8-мм и 4-мм устройства еще имеют некоторый запас для развития. Объясняется это тем, что наклонно-строчная запись более молодая и не до конца оптимизирована для записи цифровых данных, в то время как технология линейной записи прошла несколько более длинный путь развития и лучше оптимизирована для цифровых данных.

Плотность расположения дорожек была рассмотрена несколько ранее. Самая высокая и практически предельная для нынешних носителей и магнитных головок плотность расположения дорожек у устройств DDS. Для устройств с линейной записью есть некоторый запас для дальнейшего увеличения емкости.

Видно, что каждая технология имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам DLT технологии, безусловно, можно отнести огромный парк работающих устройств и библиотек, а также совместимость между разными моделями DLT. Это делает возможным свободный обмен носителями между многими пользователями. Но, с другой стороны, необходимость поддерживать совместимость с более ранними моделями сдерживает развитие формата DLT в сторону увеличения емкости и скорости.

Наклонно-строчная запись появилась позже, чем линейная. Поэтому с самого начала в основе были заложены более прогрессивные технологические решения. В результате те же объемы записываются на гораздо меньшей площади поверхности ленты. Преимущества устройств, построенных на базе наклонно-строчной записи в том, что сами устройства компактнее, картриджи меньше, используется более совершенная магнитная лента, позволяющая хранить больше данных более длительное время.

Привод магнитных лент Mammoth-2 является наиболее быстрым в своем классе (и дорогим) среди всех представленных на рынке устройств, да и емкость картриджа Mammoth-2 на сегодняшний день выше, чем у любого другого устройства в этом классе. Правда, по емкости устройство Mammoth-2 уступает SDLT и Ultrium, но эти два устройства принадлежат к следующему поколению и сравнивать их с Mammoth-2 было бы не совсем корректно.

Бесплатно ничего не бывает. Поэтому за все эти достоинства приходится платить совместимостью. Устройства нового поколения обычно не совместимы со старым. Например, при переходе с Eliant 820 на Mammoth старые картриджи записывать нельзя, это обусловлено тем, что в для Mammoth используется магнитная лента нового поколения AME c другими параметрами записи. Кроме того, обмен картриджами даже между похожими устройствами (к примеру, между Mammoth, AIT или VXA) тоже невозможен из за различия форматов. С SDLT и Ultrium ситуация точно такая же.

Если говорить о более дешевых стандартизованных приводах DDS, то перенос картриджей даже одного класса (DDS -2, -3, -4) тоже не всегда возможен. Если говорить о долговременности хранения, то на первом месте будут устройства, работающие с наиболее совершенными на сегодняшний день лентами AME. Если прибавить к этому скорость и емкость, то безусловно чемпионом будет привод магнитных лент Mammoth-2. Превосходство Mammoth-2 над всеми остальными устройствами подтверждено многочисленными тестами, проводящимися разными независимыми экспертами. По своим техническим данным приводы магнитных лент уступают только SuperDLT и LTO Ultrium, но Mammoth-2 поставляется по дистрибьюторским каналам с начала 2000 года (в США поставки начались несколько раньше), а продажи SuperDLT по дистрибьюторским каналам начались более чем а год позже.

С точки зрения цен - дешевле всего приводы DDS и новые устройства SLR 7 от Tandberg Data. Они используются, в основном, в небольших рабочих станциях и серверах начального уровня.

Подводя итог, можно сказать следующее. Технология DDS (4мм) хороша там, где не требуется высоких скоростей, и не предполагается интенсивное (длительное непрерывное) использование устройства. Привод DDS очень компактен, занимает мало места и без проблем встраивается в любой компьютер. С точки зрения цены стоимость приводов DDS минимальна. Технология DLT и SLR рассчитана на тяжелые условия работы (длительное, практически круглосуточное использование). Устройства SLR имеют высокую скорость и емкость, высокую надежность, а невысокая стоимость позволяет использование в традиционно занимаемых DDS рыночных нишах. Учитывая гораздо лучшую (чем у DDS) переносимость носителей младшие устройства SLR могут быть использованы вместо DDS, а старшие - могут стать разумной альтернативой технологиям Mammoth и DLT, так как практически не уступают по техническим данным, а цена на них несколько ниже.

Технология DLT обладает высокой емкостью, скоростью, используется в системах среднего уровня как в автоматизированных библиотеках, так и в виде автономных устройств. Если уже есть парк катриджей и важна переносимость носителей - DLT будет лучшим выбором.

Устройства DLT1 совместимы по чтению только с DLT4000, но цена соизмерима со старшими DDS, а емкость - соответствует DLT8000.

SDLT, поставки которых начались с апреля 2001 года, в нынешнем своем виде не обладают совместимостью с DLT7000, 8000 и др., что практически ставит их в один ряд с LTO Ultrium. Преимущества SDLT перед Ultium незначительные: несколько больше емкость и чуть-чуть меньше цена.

По спецификациям скорость LTO Ultrium несколько больше, но опыта работы этих устройств в реальных условиях пока недостаточно, чтобы сделать вывод о их преимуществах или недостатках.

8-мм устройства (AIT, а особенно Mammoth) обладают наивысшей скоростью и емкостью (исключая Super DLT и Ultrium, реального опыта работы которых пока еще слишком мало). Если важна скорость, нет «наследственного» парка картриджей и непринципиальна переносимость носителей (с AIT на Mammoth, например) - оптимальным решением будет AIT -2 или Mammoth-2. Эти два устройства не сильно различаются по характеристикам, а стоимость AIT несколько меньше.

Сравнительные тесты работы устройств Mammoth-2, AIT-2, DLT в реальных условиях с разными прикладными программами под разными операционными системами проводились не раз и неизменно лучшие результаты показывал привод Mammoth-2.

Технологии AIT-2 и Mammoth-2 обеспечивает несколько меньшую, чем DLT или LTO удельную стоимость хранения данных. Кроме того, Mammoth-2 от Exabyte - единственный на рынке привод магнитных лент, который может иметь интерфейс Fibre Channel (оптический или «медный», в зависимости от установленного модуля GBIC). Это особенно важно при построении сетей хранения данных (SAN), где используется, в основном, интерфейс FC. В данном случае привод Mammoth-2 подключается к коммутатору или концентратору FC напрямую, без использования не прибавляющих надежности и производительности «мостов» FC - SCSI. Поставки этих приводов уже начались.

И в заключении - сводная таблица технических характеристик различных приводов магнитных лент.

Модель	Емкоcть		Cкорость		Буфер Мб	Надежность MTBF
Модель	нормаль- ная	со сжатием	нормаль- ная	со сжатием	Буфер Мб	Надежность MTBF
Наклонно-строчная запись
SONY
DDS-2 (4mm)	4 GB	8 GB	0.78 MB/s	1.56 MB/s	1MB	200000 h
DDS-3 (4mm)	12 GB	24 GB	1.2 MB/s	2.4 MB/s	2 MB	200000 h
DDS-4 (4mm)	20 GB	40 GB	2.4 MB/s	4.8 MB/s	8 MB	250000 h
AIT-1 (8mm)	35 GB	70 GB	3 MB/s	6 MB/s	4 MB	300000 h
AIT-2 (8mm)	50 GB	100 GB	6 MB/s	12 MB/s	10 MB	300000 h
AIT 130 (AIT-2)	50 GB	130GB	6 MB/s	15.6 MB/s	10 MB	300000 h
Ecrix
VXA-1 (8mm)	33 GB	66 GB	3 MB/s	6 MB/s	4 MB	300000 h
Exabyte
Eliant 820 (8mm)	7 GB	14 GB	1 MB/s	2 MB/s	1 MB	200000 h
Mammoth (8mm)	20 GB	40 GB	3 MB/s	6 MB/s	4 MB	250000 h
Mammoth LT (8mm)	14 GB	28 GB	2 MB/s	4 MB/s	4 MB	250000 h
Mammoth-2 (8mm)	60 GB	150 GB	12 MB/s	30 MB/s	32 MB	300000 h
Линейная запись
Quantum/ Tandberg
DLT4000	20 GB	40 GB	1.5 MB/s	3 MB/s	2 MB	200000 h
DLT7000	35 GB	70 GB	5 MB/s	10 MB/s	8 MB	200000 h
DLT8000	40 GB	80 GB	6 MB/s	12 MB/s	8 MB	250000 h
Super DLT	110 GB	220 GB	11 MB/s	22 MB/s	Нет даных	250000 h
IBM
LTO Ultrium	100 GB	200 GB	15 MB/s	30 MB/s	Нет данных	Нет данных
HP
Ultrium 215	100 GB	200 GB	7.5 MB/s	15 MB/s	Нет данных	Нет данных
Ultrium 230	100 GB	200 GB	15 MB/s	30 MB/s	Нет данных	Нет данных
Tandberg
DLT1	40GB	80 GB	3 MB/s	6 MB/s	нет данных	200000 h
SLR40 (QIC)	20 GB	40 GB	3 MB/s	6 MB/s	8 MB	300000 h
SLR50 (QIC)	25 GB	50 GB	2 MB/s	4 MB/s	2 MB	300000 h
SLR60 (QIC)	30 GB	60 GB	4 MB/s	8 MB/s	8 MB	300000 h
SLR100 (QIC)	50 GB	100 GB	5 MB/s	10 MB/s	8 MB	300000 h
Fujitsu (8»)
M2488 (18/36 track)	1.2 GB	2.4 GB	3 MB/s		2 MB	50000 h
M8100 (128 tracks)	10 GB		13 MB/s		16 MB	100000 h

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.