Технологии хранения информации на магнитной ленте

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Назначение и общая характеристика накопителей на магнитных лентах (стримерах)

2. Принцип записи информации на магнитную ленту

3. Как выбрать накопитель на магнитной ленте?

4. Установка накопителей на магнитной ленте

5. Программы для резервного копирования данных на магнитной ленте

6. Основные технические характеристики и параметры накопителей на магнитной ленте

7. Новые возможности старой ленты

8. Технология TRAVAN

9. Технология DAT-DDS

10. Технология DLT

11. Технология LTO

12. Технологии MAMMOTH и AIT

13. Вместительнее, быстрее и интеллектуальнее

Заключение

Использованная литература



Введение

Любая современная компания считает интеллектуальную собственность своим капиталом. Для бизнеса в любой отрасли существенен быстрый и надежный доступ к критическим данным. Не только в крупных корпорациях, но и на предприятиях малого бизнеса хорошо понимают необходимость резервного копирования и восстановления информации. Появление в 1952 г. первого накопителя на магнитной ленте положило начало массовому переходу от перфокарт к цифровым носителям информации. Первый ленточный привод IBM 726 позволял записать 1,4 Мбайт данных со скоростью 7,5 кбит/с. Спустя четыре года был анонсирован первый жесткий диск, и вот уже более 50 лет можно наблюдать активное развитие обеих технологий, приведшее к многократному увеличению емкости, скорости работы и значительному уменьшению размеров этих устройств. С тех пор даже в технической литературе часто путают резервное копирование и архивирование. Однако до последнего времени это смешение понятий практически не отражалось на архитектуре систем хранения данных. Сегодня же, когда гигантские объемы используемой информации сами по себе требуют построения иерархических систем хранения (HSM) с использованием самых различных носителей, каждый из терминов характеризует вполне определенный круг задач по переносу данных с одного накопителя на другой. Именно это и определяет оптимальный набор аппаратных средств в каждом конкретном случае.

Итак, резервное копирование предназначено для создания копий данных, необходимых для оперативного восстановления работоспособности системы в случае аварии или других непредвиденных обстоятельств. При восстановлении теряются все изменения, которые были внесены с момента последнего резервирования. Главное требование к средствам резервного копирования - это высокая скорость потоковой передачи данных. Резервированию, как правило, подвергаются все данные, хранящиеся на жестких дисках, включая системную и служебную информацию.

Архивирование представляет собой перенос на другой накопитель данных, предназначенных для долговременного хранения, в целях увеличения надежности и снижения стоимости владения информацией. В современном архиве находится рабочая версия данных, доступная для ежедневной работы клиентов сети. Архивированию обычно подвергаются файлы с пользовательской информацией. Для архивных данных в зависимости от их ценности могут создаваться одна или несколько резервных копий на различных типах носителей. Учитывая большие объемы архивируемой информации и возможность одновременного обслуживания многих клиентов сети, на первый план выходит требование низкой стоимости хранения больших объемов данных и возможность произвольного доступа к файлам.

Первые автоматизированные ленточные библиотеки появились еще в 70-е гг. прошлого века. Одной из первых моделей была система IBM 3580 MSS, которая, кроме того, стала первым продуктом, в котором была реализована концепция виртуализации системы хранения. В системе обычно применялись два жестких диска, служивших буфером при обмене данными с сервером. Таким образом, пользователи получали возможность использовать огромное (по тем временам) дисковое пространство, экономя значительные средства, поскольку фактически данные хранились на ленте. Главное преимущество ленты - высокая потоковая скорость передачи данных - реализуется только при резервировании с сохранением информации в один файл. Пофайловое резервирование неизбежно приводит к потере производительности из-за необходимости открывать и закрывать каждый файл. Уже гораздо позднее эти идеи получили свое развитие в виртуальных ленточных библиотеках (Virtual Tape Library - VTL) и системах иерархического хранения данных (Hierarchical Storage Management - HSM). Библиотеки и автозагрузчики современных магнитных лент с высокой плотностью записи и лучшей скоростью передачи информации при относительно небольшой стоимости являются лучшим выбором для применения в системах резервирования корпоративных данных, являясь альтернативой DVD при архивации сверхбольших файлов при локальном (или неинтенсивном сетевом) доступе.

Уже с 80-х гг. рынок ленточных устройств испытывает серьезное давление вследствие широких возможностей, которые предоставляют системы с использованием жестких дисков. Благодаря развитию технологии объем жестких дисков существенно увеличился, по скорости работы они также начали превосходить ленточные устройства, и, что самое главное, цена их стала гораздо доступнее.

Однако, несмотря на негативные прогнозы, развитие ленточных устройств не стояло на месте. Именно в 80-е гг. на смену неудобным и ненадежным катушкам с лентой пришли компактные картриджи, обеспечивающие как лучшую защиту ленты, так и более высокую производительность приводов.

Одна из интересных особенностей ленточных накопителей - применение аппаратного сжатия, что позволяет эффективно использовать емкость картриджа, особенно в том случае, когда записываются обычные текстовые данные. Требования законодательства разных стран к обеспечению хранения архивных данных в неизменном виде обусловили использование специальных картриджей с однократной записью на ленту (Write Once Read Many - WORM) - IBM TS1120, LTO3 (и старше).

Дальнейшее развитие технологий хранения на магнитной ленте привело к тому, что высокая плотность записи на ленту позволила создать коммерчески доступные продукты, использующие картриджи объемом 1 Тбайт (IBM TS1130, Sun StorageTek T10000) и обеспечивающие запись данных на ленту со скоростью более 150 Мбайт/с (IBM TS1130).

Широчайшее распространение в последние годы получили роботизированные системы записи на ленту. В этих системах специальный механизм обеспечивает установку в привод нужного картриджа, что значительно упрощает управление и снижает расходы на обслуживание.

С прогрессом новых DVD-технологий магнитные ленты из многих областей корпоративного хранения постепенно вытесняются вторичными дисковыми накопителями. Недостатки ленточных технологий - последовательный тип доступа к данным с длительным (до десятков секунд) временем реакции по каждому отдельному запросу, физический износ лент и головок, возрастающий при доступе к множеству мелких файлов из-за необходимости интенсивной перемотки, - ограничивают возможность применения лент в качестве многопользовательского сетевого ресурса интенсивного доступа.

В то же время технологии ленточных накопителей интенсивно развиваются.



1. Назначение и общая характеристика накопителей на магнитных лентах (стримерах)

Накопители на магнитных лентах являются одним из наиболее давно используемых в качестве массовой памяти типом устройств. Одинаковым успехом пользуются потоковые накопители, или стримеры. Первые такие накопители имелись уже в ЭВМ пятидесятых годов прошлого столетия. Технология для них так же, как и впоследствии для CD-ROM, была "подготовлена" звукозаписывающей техникой. В основе их конструкции лежит лентопротяжный механизм, работающий в инерционном режиме. Основными достоинствами накопителей на магнитных лентах были большая емкость и невысокая стоимость носителя информации: сначала бобины, кассеты, а затем картриджи магнитной ленты. Основным недостатком - последовательный доступ к данным, требующий большого времени. Накопители на магнитной ленте, применяемые вместе с компьютерами пришли на смену перфолентам и перфокартам. Еще одним достоинством накопителей на магнитной ленте является низкая стоимость хранения информации.

За время своего существования накопители на магнитных лентах только на начальных этапах успешно конкурировали со своими ближайшими "родственниками": магнитными барабанами, которых им удалось пережить, и магнитными дисками, которые заняли ведущую роль примерно с начала 1960-х годов, оставив для накопителей на магнитных лентах лишь роль систем архивного хранения данных. Тем не менее, даже, несмотря на появление оптических дисков, накопители на магнитных лентах достаточно прочно удерживают свои позиции в качестве устройств резервного копирования больших объемов данных в секторе корпоративных решений. В своей современной версии накопители на магнитных лентах более известны под названием стримеры (транслитерация английского streamer, происходящего от слова "поток"). В этом своем виде они многое позаимствовали от кассетных аудио- и видеомагнитофонов. Существует несколько разновидностей стримеров, различающихся размером используемых магнитных лент и особенностями размещения информации на них.

Стримером называется устройство, подключаемое к компьютеру, для записи и воспроизведения цифровой информации на кассету с магнитной плёнкой. Основное назначение - резервное копирование.

Теперь непростой вопрос: какой же стример приобретать? Стример для небольших локальных сетей, а также для "неорганизованного" пользователя должен отвечать стандартам QIC-40/80.

Во-первых, это гарантирует хоть какую-то совместимость. К тому же это качество в данном случае обеспечивается не только в пределах одной спецификации, но и предполагает совместимость устройств "снизу-вверх". Таким образом, картридж (кассета), записанный на стримере, соответствующем стандарту QIC-40, будет читаться на устройстве, выполненном по стандарту QIC-80. Во-вторых, при подключении к компьютеру стримеров, отвечающих спецификации QIC-40/80, как правило, не возникает особых трудностей и проблем. Такие устройства не зря называют "floppy-tape"-дело в том, что они могут подключаться к существующему в любом персональном компьютере контроллеру флоппи-дисков. Преимущества используемого технического решения часто просто очевидны. Тем не менее, фирмы-производители предусматривают и специальные контроллеры, которые позволяют увеличить скорость обмена данными. В-третьих, на каждом картридже рассматриваемых устройств может сохраняться от 120 до 250 Мбайт информации (если использовать сжатие данных), что, как правило, превосходит или соответствует объёмам имеющихся винчестеров. Немаловажным фактором является и то, что стримеры, отвечающие стандартам QIC-40/80, выпускаются целым рядом крупных промышленных фирм, а это в свою очередь ещё больше расширяет круг совместимых устройств. Характеристики накопителей на магнитных лентах могут существенно различаться в зависимости от их конструкции и технологии записи. Так, емкости стримеров варьируются в широких пределах, достигая 600 Гбайт, скорости передачи у лучших накопителей на магнитных лентах сравнимы с жесткими дисками, составляя до 60 Мбайт/с, время поиска (доступа) в некоторых моделях составляет до 10 секунд (при среднем - порядка 80-100 с).

Хорошо известны в мире стримеры Jumbo 120 (от 200$) и Jumbo 250 (от 280$).

Надо дать должное специалистам фирмы Colorado Memory Systems, Разработавшим эти модели, которые провели просто огромную работу, детально проверяя совместимость своих новых моделей стримеров с компьютерами разных фирм. Было исследовано более 400 различных моделей IBM-совместимых компьютеров.

Модели стримеров Jumbo 120 и Jumbo 250 отвечают спецификациям QIC-40 и QIC-80 соответственно. Пользователю предлагаются два варианта исполнения подобных устройств: встраиваемый и внешний. В последнем случае встраиваемое устройство "одевается" в изящный пластмассовый корпус, который вместе с кабелями и прочими аксессуарами входит в фирменный набор КЕ-10. Кстати, модель Jumbo 120 может использовать две скорости передачи информации - 250 и 120 Кбайт/с, что, как известно, совпадает со стандартными значениями для контроллеров флоппи-дисков компьютеров типа XT и AT. Стримеры Jumbo имеют программную поддержку для сжатия данных, причём фирменный алгоритм имеет соответствует стандарту QIC-122. По заявлению фирмы Colorado Memory Systems, использование эффективного кодирования информации позволяет сжимать данные в соотношении 6:1 и 1,3:1 при среднем значении 2:1. В основу алгоритма по QIC-122 был положен мощный алгоритм сжатия Лемнеля-Зива, который одной из первых эффективно начала использовать фирма Stac Electronic, разработав специальную микросхему кодера-декодера данных. Кстати, использование специального контроллера ТС-15 (ТС-15М для PS/2) вместо стандартного для флоппи-дисков позволяет увеличить производительность (скорость архивирования информации) моделей стримеров Jumbo-120 и Jumbo-250 с 2,2 до 4,4 и 8,8 Мбайт/мин соответственно. Поскольку алгоритм сжатия в данном случае реализуется аппаратно, то на его выполнение необходимо практически "нулевое" время. Для контроля передаваемых данных используется циклический избыточный код (CRC), а также коррекция ошибок (ЕСС) - алгоритм Рида- Соломонова.

Особо хотелось бы отметить и то обстоятельство, что контроллеры фирмы Colorado Memory Systems не требуют ручной установки переключателей и сведений о свободных адресах, номерах прерываний IRQ и каналах прямого доступа DMA. Конфликта между аппаратными средствами не возникает, поскольку используемое при инсталляции программное обеспечение применяет особый алгоритм тестирования, который в 95 % случаев сам определяет необходимые параметры для установки. В оставшиеся 5 % случаев необходимые установки производятся пользователем "программными" переключателями, которые отображаются на дисплее компьютера.

Программное обеспечение, поставляемое с моделями стримеров Jumbo, полностью совместимо с пакетами таких фирм, как Novell, IBM, 3COM. Не стоит также забывать, что для устройств, соответствующих спецификации QIC-40/80, возможно использование программного обеспечения, например, пакета PC-Tools фирмы Central Point Software.

Jumbo-один из самых недорогих и быстрых стримеров, предлагаемых на отечественном рынке.

Перспективным направлением является использование в качестве стримера обычного видеомагнитофона.

В городе Зеленограде освоено серийное производство платы "Арвид-1020", открывающей всем пользователям IBM-совместимых персональных компьютеров доступ к системам архивации данных на кассетной видеоленте. Она стоит на немного больше, чем другие контроллеры шины ISA, а даёт возможность подключить к персональному компьютеру и использовать в качестве накопителя любой видеомагнитофон. Доступ к данным на ленте осуществляется в режиме подраздела накопителя жёсткого магнитного диска, при этом пользователь работает с дружественной программой-оболочкой, выполненной в стиле Norton Commander.

Достоинства ARVID:

a) относительно высокая скорость обмена;

b) надёжность хранения (усовершенствованный код Хемминга);

c) большая ёмкость, низкая стоимость носителя;

d) возможность использования любого видеомагнитофона.

Вместе с контроллером поставляется программное обеспечение, поддерживающее на ленте многоуровневую иерархическую систему. Элементами данных здесь могут служить произвольные файлы и каталоги, которые пользователь может копировать, переименовывать, удалять, объединять и сортировать, т. е. выполнять всё то же самое, что позволяет делать с файлами DOS. Для поиска информации в файловой системе используется собственное оглавление ленты. Его рабочая копия хранится на диске, а резервная - непосредственно на ленте. Имеется автоматизированная процедуры настройки на конкретный видеомагнитофон, контекстно-зависимые подсказки и подробная документация.

Плата "Арвид-1020" экономична и удобна в использовании, о чём свидетельствует опыт её применения для решения задач обработки изображений, геофизики, картографии, а также при комплектации профессиональных рабочих станций. На трёхчасовую кассету можно записать (со скоростью 200 Кбайт/с) до 2 Гбайт информации, причём её хранение обойдётся в 600 раз дешевле, чем на дискетах высокой плотности.

"Арвид-1020" не предъявляет высоких требований к качеству ленты и параметрам видеомагнитофона. Он надёжно работает с импортными и отечественными аппаратами, обеспечивая при этом полную переносимость данных между компьютерами.

Эта плата использует 16-bit DMA, поэтому может работать с некоторыми материнскими платами (в которых эта функция не реализована). Один из недостатков этой платы - она очень сильно греется. Готовятся к серийному выпуску платы 1030 (без использования DMA) и 1040 (со встроенным собственным 286-микропроцессором).

Наиболее широко сегодня применяются такие технологии, как Travan, DLT (Digital Linear Type), DAT-DDS (Digital Audio Tape-Digital Data Storage), LTO (Linear Tape Open), Mammoth и AIT (Advanced Intelligent Tape). Для обоснованного выбора системы резервного копирования надо ясно представлять себе достоинства и недостатки разных устройств, которые во многом определяются емкостью системы, ее быстродействием, надежностью и ценой. Основные стимулы к повышению производительности ленточных устройств среднего и старшего класса - это широкое использование Интернета и распространение корпоративных интрасетей, увеличение числа серверов (нужных, чтобы обеспечить рост этих сетей), а также ужесточение требований к хранению информации и ее восстановлению в случае аварий. Спрос на системы резервного копирования и хранения данных особенно подстегивается все более активным использованием таких приложений, как мультимедиа, видео по запросу, звуковое информационное наполнение, обработка изображений и т. п.

На основе стримеров строятся также специальные автоматизированные библиотеки, в которых обеспечена возможность хранения многих картриджей с лентой и автоматической установки и замены их в накопителях. Причем в сложных системах может использоваться до нескольких сотен накопителей и храниться несколько тыс. яч картриджей. Кроме того, на базе накопителей на магнитных лентах организуются массивы, аналогичные RAID-массивам жестких дисков. Производители накопителей на магнитных лентах декларируют при этом возможность повышения пропускной способности такой системы в соответствующее количеству используемых накопителей раз.

2. Принцип записи информации на магнитную ленту

Заметим, что применяются два метода записи на магнитную ленту: наклонный и линейный серпантинный. В системах наклонной записи несколько считывающих/записывающих головок размещают на вращающемся барабане, установленном под углом к вертикальной оси (аналогичная схема применяется в бытовой видеоаппаратуре), Движение ленты при записи/чтении возможно только в одном направлении. В системах линейной серпантинной записи считывающая/записывающая головка при движении ленты неподвижна. Данные на ленте записываются в виде множества параллельных дорожек (серпантина). Головка размещается на специальной подставке; по достижении конца ленты она сдвигается на другую дорожку. Движение ленты при записи/чтении идет в обоих направлениях. На самом деле таких головок обычно устанавливается несколько, чтобы они обслуживали сразу несколько дорожек (они образуют несколько каналов записи/чтения).

Как правило, стример включает в себя лентопротяжный механизм, в простейшем случае аналогичный используемым в аудио- и видеомагнитофонах, головки чтения/записи, механизм загрузки ленты и контроллер. Магнитная лента помещена в картридж, подобный используемым в (видео) магнитофонах кассетам. Однако такая конструкция, в особенности при использовании записи по спиральным дорожкам, как правило, приводит к сильному натяжению и высокому износу ленты, что ухудшает характеристики надежности накопителя. Поэтому в качественных системах используют более сложные лентопротяжные механизмы, например, с роликовыми направляющими, ведущими ленту по противоположной магнитному слою стороне, а также применяют специальную магнитную ленту и конструкции картриджей.

Основные проблемы, на которых концентрируются разработчики стримеров, связаны с повышением емкости носителей, скорости записи и передачи данных, надежности хранения и считывания данных уменьшением времени поиска и износа ленты. При этом при создании накопителей на магнитных лентах часто используют технологические приемы, характерные и для других видов памяти с подвижными магнитными носителями. В частности, для повышения плотности расположения дорожек могут использоваться серводорожки и следящие системы, как и в накопителях на жестких дисках, что позволяет разместить до 200 дорожек на ленте шириной 8 мм.

Ускорения записи и считывания достигают улучшением характеристик магнитных головок и магнитной ленты, записью и чтением одновременно по нескольким дорожкам, использованием внутренних буферов и сжатием данных при их записи. Для ускорения поиска в некоторых накопителях картриджи с лентой оснащаются внутренним запоминающим устройством, в котором записывается некоторый аналог таблицы размещения файлов.

3. Как выбрать накопитель на магнитной ленте?

Выбрать накопитель на магнитной ленте для резервирования данных с одного единственного жёсткого диска довольно просто. Но когда речь идёт о дисках большей ёмкости или если вам приходится иметь дело с портативными компьютерами, то проблема выбора усложняется. Совсем непросто это будет сделать это в ситуации, когда нужно скопировать данные, например, с файл-сервера да ещё и с дисков всех рабочих станций. В любом случае при выборе накопителя на магнитной ленте следует учитывать следующие факторы:

* объём данных, подлежащих резервному копированию;

* быстродействие;

* соответствующий вашим запросам стандарт;

* стоимость накопителя и лент;

* возможности и совместимость накопителя с программным обеспечением.

Подобрав оптимальное соотношение цены, ёмкости, производительности и стандарта ленты, вы можете приобрести накопитель, наиболее полно отвечающий вашим требованиям.

Ёмкость. Конечно, прежде всего необходимо подумать о соответствии ёмкости приобретаемого накопителя вашим потребностям. Идеальным будет накопитель, позволяющий вставить в него чистую кассету, запустить программу резервирования и уйти заниматься своими делами. К вашему возвращению вся работа будет выполнена, и вам останется лишь вынуть кассету и положить её в надёжное место.

Если же по каким-либо идеал недостижим, то для резервирования копирования данных с одного диска ёмкостью до 250 Мбайт вполне подойдет накопитель QIC-80. Если вы планируете работать с несколькими компьютерами с дисками упомянутой ёмкости (в том числе портативными), то приобретите автономную модель QIC-80.

Но если нужно организовать резервное копирование данных диска файл-сервера большой сети, указанные типы накопителей не подойдут. Лучше выберите устройство повышенной ёмкости одного из выше рассмотренных типов.

В конце концов, независимо от ёмкости я порекомендовал бы вам купить накопитель стандарта DAT, либо более новый накопитель TRAVAN. На современном рынке эти накопители на магнитной ленте обладают наилучшим соотношением цены и производительности. Ленты для этих стримеров продаются отформатированными (это сэкономит вам немало времени) и вмещают большой объём данных (лента для накопителя TRAVAN TR-4 имеет ёмкость 8 Гбайт, а лента DAT для устройств DSS-3-24 Гбайт).

Выбирая накопитель на магнитной ленте, убедитесь, что его ёмкость превышает ёмкость самого большого накопителя или раздела, который вам придётся скопировать. Это поможет вам автоматизировать процесс резервирования и избавит вас от необходимости менять кассету. Накопители DAT обычно поддерживают интерфейс SCSI, поэтому вы можете подключать их к системе через SCSI-адаптер параллельного порта или через встроенный SCSI-адаптер. Конечно, лучше использовать встроенный адаптер, однако при необходимости обслуживания нескольких различных систем можно использовать портативный внешний DAT-накопитель, подключаемый к параллельному порту. Кроме того, накопители и ленты DAT дешевле и надёжнее остальных.

Стандарты лент. Следующее, что нужно учесть при покупке накопителей на магнитной ленте, - стандарт, в котором он работает. Если вам, например, придётся восстанавливать резервные копии на разных накопителях, то все они должны уметь, хотя бы считывать данные с используемых лент. Поэтому выбирать стандарт нужно с учётом его совместимости с используемыми системами.

Универсальных критериев здесь не существует. Большинство пользователей до сих пор работают в стандартах QIC, потому что, с одной стороны, они были разработаны раньше остальных, а с другой - продолжается их совершенствование и создание накопителей всё большей ёмкости. Но если вам нужен накопитель очень большой ёмкости, остановите свой выбор на устройствах, в которых используется видеолента или лента DAT.

Если для вас важна совместимость со старыми лентами, записанными в некотором стандарте, то приобретите накопитель, работающий в том же или в одном из следующих совместимых с ним стандартов. Например, если вы хотите считывать данные с лент QIC-80, то вам подойдёт накопитель QIC-3010, способный воспроизводить кассеты QIC-40 и QIC-80. В противном случае, если данные со старых лент вам не нужны, основным критерием может стать быстродействие и наилучшим вариантом будет накопитель на видеоленте.

Совет: важно сделать оптимальный выбор. Если вы работаете с множеством компьютеров, то не совмещайте стандарты QIC, TRAVAN и DAT, так как это не приведёт ни к чему хорошему.

Совместимость программного обеспечения. Не маловажной проблемой при выборе накопителя на магнитной ленте является его совместимость с используемым вами программным обеспечением. В настоящее время большинство накопителей на магнитных лентах поставляются с программами для Windows 9x. Однако найти программное обеспечение под Windows NT и UNIX может оказаться нелёгкой задачей.

Большинство операционных систем имеют своё собственное программное обеспечение для работы с накопителями на магнитных лентах. Если вы предполагаете использовать эти программы, то должны проверить, поддерживают ли они все необходимые вам функции работы с приобретаемым накопителем. Перед покупкой накопителя вы должны выяснить, как он взаимодействует с каждой из систем, в которой вы намереваетесь применять данный накопитель.

Быстродействие. Если быстродействие имеет для вас очень большое значение, чем совместимость и стоимость, приобретите накопитель на видеоленте 8 мм или DLT-накопители. Ёмкость таких накопителей исключительно велика, а быстродействие достигает 6 Мбайт/сек. Скорость обмена данными накопителей большой ёмкости в новых стандартах QIC не превышает 18 Мбайт/мин, а накопителей на DAT - 10 Мбайт/мин.

Самыми "медленными" накопителями на магнитной ленте являются старые QIC-80. При подключении к контроллеру гибких дисков они обеспечивают скорость передачи данных всего 3-4 Мбайт/мин, а со специальной интерфейсной платой (за которую придётся заплатить отдельно) - до 9 Мбайт/мин. Рекламируя производительность автономных устройств этого класса - 3-8 Мбайт/мин, а на самом деле она реально не превышает 2-3 Мбайт/мин.

Цена на накопители и ленты. Выбрав устройство определённого типа, нужно со всей серьёзностью подойти к его покупке.

Хотелось бы отметить следующее. Сумма, которую вы заплатите за накопитель и ленты, по крайней мере должна быть сопоставима с моральными и материальными затратами, которые ожидают вас при выходе из строя жесткого диска и потере данных. Если учесть, что пользователи охотнее занимаются резервным копированием информации на ленте, нежели на дискетах, можно с уверенностью сказать, что покупка накопителя на магнитной ленте оправдана и в случае для одного единственного компьютера, даже если он используется для игр.

Портативные накопители на магнитной ленте. Портативные накопители на магнитной ленте используются очень часто, и это вполне объяснимо - их можно легко переносить от одного компьютера к другому. Такие устройства особенно удобны для пользователей, которые работают на портативных компьютерах (в них нельзя установить встроенный накопитель на магнитной ленте), или для тех, кто хочет создать резервные копии данных, хранящихся в нескольких компьютерах, не устанавливая в каждый из них отдельный накопитель на магнитной ленте. Портативный накопитель на магнитной ленте может пригодится и в том случае, если в корпусе компьютера нет свободного отсека для стационарного устройства.

4. Установка накопителей на магнитной ленте

Накопители на магнитной ленте могут быть как внешними, так и внутренними. Какой из них выбрать? И если это будет внешним, то какого типа? Для одного компьютера с относительно небольшим диском подойдёт внутренний накопитель QIC-80. Если вы работаете с несколькими компьютерами с небольшими дисками или переносите данные из одной системы в другую, нужен внешний накопитель QIC-80.Если вы не ограничиваетесь выполнением столь простых операций, то имейте в виду следующее:

* Если вы часто создаёте резервные копии жёсткого диска большой ёмкости или обслуживаете много компьютеров и хотите свести к минимуму количество кассет и выполняемых с ними манипуляций, то установите в каждую систему свой встроенный накопитель на ленте DAT, видеоленте 8 мм или на ленте большей ёмкости стандарта QIC.

* Если вам нужен накопитель большой ёмкости, но не во всех обслуживаемых вами компьютерах есть отсеки для установки внутренних накопителей, то обзаведитесь внешним накопителем на DAT или видеоленте.

В следующем разделе описаны наиболее важные этапы установки внутренних и внешних накопителей на магнитной ленте.

Установка внутренних накопителей. Почти все современные накопители на магнитной ленте рассчитаны на установку в отсек для дисковода половинной высоты. Многие из них умещаются и в меньшем по размеру отсеке дисководов формата 3,5 дюймов. Накопители с дисководами формата 3,5 дюйма обычно продаются смонтированными в каркасах или рамках, позволяющих установить их в отсек большего размера. Глубина накопителей на магнитной ленте - от 5 до 9 дюймов (12,5 и 22,5 см), таким же должно быть и свободное пространство внутри системного блока. При их монтаже используются те же направляющие, что и для дисководов, накопителей на жёстких дисках и CD-ROM.

Для подключения внутренних накопителей нужен свободный слот питания, как правило, большего размера (используется для подключения накопителей на магнитных дисках), но иногда в них устанавливаются меньшие разъёмы, аналогичные тем, что используются в дисководах 3,5 дюйма. Если свободного разъёма в компьютере нет, воспользуйтесь двойником-удлинителем. Для этого сначала отключите разъём питания от одного из уже установленных устройств, например, от дисковода.

Обмен данными между компьютером и накопителями QIC-40 и QIC-80 чаще всего осуществляется через контроллер гибких дисков. В компьютере с одним дисководом накопитель на магнитной ленте подключается к свободному разъёму интерфейсного кабеля. При наличии двух дисководов воспользуйтесь двойником для интерфейсного кабеля.

Для других внутренних накопителей на магнитной ленте (кроме QIC-40 и QIC-80) обычно нужна специальная плата; они также могут подключаться к одному из уже установленных в системе адаптеров (к специальному адаптеру QIC, адаптерам SCSI и SCSI-2 или плате IDE). При покупке накопителя на магнитной ленте обязательно обратите внимание на наличие в комплекте соответствующей платы адаптера или приобретите нужный адаптер за отдельную плату.

Внешнее подключение. Для того чтобы внешний накопитель на магнитной ленте мог работать с разными компьютерами, в них нужно установить платы адаптеров. Это не относится к внешним моделям QIC-40 и QIC-80, которые подключаются к параллельному порту компьютера. На платах адаптеров смонтирован разъём, подобный разъёму параллельного порта, который выведен на заднюю панель системного блока. Платы адаптеров обычно работают в стандарте QIC, SCSI, SCSI-2 или IDE.

Внешние накопители питаются от сетевого блока питания (обычно это просто понижающий трансформатор), который подключается к основному блоку с помощью небольшого разъёма. На всякий случай проверьте достаточно ли у вас сетевых розеток (для компьютера, периферийных устройств и накопителя на магнитной ленте).

5. Программы для резервного копирования данных на магнитной ленте

Не мене важен вопрос о программном обеспечении. К большинству устройств прилагаются программы резервного копирования, которые можно использовать для решения простейших задач.

Однако существуют и другие программы, которые при условии совместимости с выбранным устройством обладают гораздо большими возможностями. Например, к некоторым накопителям на магнитной ленте прилагаются программы, работающие только под Windows, а для работы в DOS, UNIX или OS/2 понадобится купить дополнительные программы. То же самое относится к резервному копированию данных в сети: если прилагаемая к накопителю программа для этого не предназначена, то понадобится дополнительная программа.

Важной особенностью многих программ резервного копирования является их способность сжимать данные. Сжатие позволяет существенно уменьшить объём данных, хранящихся на носителе, по сравнению с объёмом, который они занимают на диске, и, соответственно, снизить расход ленты.

Почитайте статьи о программах резервного копирования данных, публикуемые во многих журналах, и вы найдёте информацию о программах, обеспечивающих наилучшее сжатие данных или высокую скорость копирования. Эти два параметра очень важны для работы. Кроме того, большое значение имеет простота эксплуатации программы. Неудачная программа может стать причиной того, что вы будете выполнять резервирование не так часто, как это необходимо.

Программы, прилагаемые к накопителям. Покупая накопитель на магнитной ленте, проверьте комплектуется ли он программой резервного копирования. Если нет, приобретите её отдельно. Обычно программы, которые входят в комплект накопителя, хорошо выполняют свои функции (если только вы не будете требовать от них слишком многого).

Программы сторонних разработчиков. Программы резервного копирования, рассчитанные на различные накопители и разные сферы применения, разрабатываются многими фирмами. Одни из них специализируются на сетевых программах, другие - на программах на DOS и Windows, третьи - на UNIX и т. д. Выяснить, совместима ли программа с конкретной сетью или операционной системой, можно, либо проконсультировавшись с солидной торговой компанией, либо связавшись с самой фирмой разработчиком.

Зачастую с программами независимых фирм работать проще, чем с программами, прилагаемыми к накопителям. У программ фирм-производителей обычно бывает совершено новый интерфейс, а команды могут показаться полной тарабарщиной. Подобные программы часто обеспечивают более эффективное сжатие данных и, по сравнению с программами фирм-производителей, предоставляют множество дополнительных возможностей и удобств.

Сведения о новых программах, их возможностях и ценах регулярно публикуются в компьютерных журналах. Если накопитель на магнитной ленте работает на системах, конфигурация которых подобна конфигурации вашего ПК, и обладает нужными вам возможностями, то его стоит приобрести.

6. Основные технические характеристики и параметры накопителей на магнитной ленте

Формат	Поколение	Ёмкость при хранении несжатых данных	Ёмкость при хранении несжатых данных	Коэффициент сжатия
LTO	Ultrium-2	200 Гбайт	400 Гбайт	2,0
	Ultrium-1	100 Гбайт	200 Гбайт	2,0
DLT	SDLT 320	160 Гбайт	320 Гбайт	2,0
	SDLT 220	110 Гбайт	220 Гбайт	2,0
Value DLT	DLT8000	40 Гбайт	80 Гбайт	2,0
	DLTVS160	80 Гбайт	160 Гбайт	2,0
	DLTVS80	40 Гбайт	80 Гбайт	2,0
AIT	SAIT-1	500 Гбайт	1300 Гбайт	2,6
	AIT-3	100 Гбайт	260 Гбайт	2,6
	AIT-2	50 Гбайт	130 Гбайт	2,6
	AIT-1	35 Гбайт	90 Гбайт	2,6
VXA	VXA-2	80 Гбайт	160 Гбайт	2,0
	VXA-1	33 Гбайт	66 Гбайт	2,0
Travan	TR-7	20 Гбайт	40 Гбайт	2,0
	TR-5	10 Гбайт	20 Гбайт	2,0
Mammoth	Mammoth-2	60 Гбайт	150 Гбайт	2,5
	Mammoth-1	20 Гбайт	60 Гбайт	2,0

7. Новые возможности старой ленты

Компания StorageTek разработала для своих ленточных библиотек дополнительное программно-аппаратное оснащение Virtual Storage Manager (VSM). VSM представляет собой систему со встроенным процессором и большим кэшем на жестких дисках. Объем кэша памяти может достигать 930 ГБ. Это позволяет уменьшить число непосредственных обращений к магнитной ленте и повысить эффективность системы. Однако стоимость такой системы достаточно велика и в зависимости от конфигурации может достигать $400 000.

Компания ADIC, в свою очередь, предложила технологию Infinite File Life. Система отслеживает и анализирует ошибки, возникающие при записи

на магнитную ленту. Как только их интенсивность превышает допустимый уровень, система начинает автоматически копировать данные на свежие ленты, а старые ленты из библиотеки удаляются. Естественно, это ведет к снижению производительности, эффективной емкости системы и, как следствие, увеличению стоимости хранения. Однако такая система более устойчива к сбоям, связанным с физическим износом ленты.

Естественно, что использование дополнительных подсистем для увеличения надежности ленточного хранения данных ведет к увеличению стоимость систем, и их использование оправдано только для больших и ответственных приложений. Насколько велика реальная сфера применения таких приложений?

До появления новых технологий DVD ленточные накопители не имели альтернативы в области хранилищ для сверхбольших массивов информации (порядка десятков терабайт и выше), так как магнитооптические системы по своим стоимостным показателям были чересчур дороги и громоздки. Но сегодня еще есть объемы хранения, поддерживаемые ленточными библиотеками, и пока недостижимые для роботизированных DVD библиотек. Крупнейшие ленточные библиотеки, которые предлагаются сегодня на рынке, Scalar 1000 LTO (компания ADIC) и TimberWolf 9740 (компания StorageTek) достигают емкостей 188ТБ и 74.5ТБ соответственно. Многие системы обладают наращиваемой модульной структурой. Компания StorageTek, демонстрируя свои технические достижения, заявляет, что, комбинируя ее ленточные библиотеки, можно построить архив емкостью более 1 миллиарда терабайт. Хотя пока трудно себе представить соответствующую задачу, любопытно было бы оценить стоимость такого контекста и затраты на его поддержку.

Технология DVD вытесняет ленты и из этой ниши. Компания ASACA предлагает модульные системы с емкостью до 109 ТБ. Кроме того, если требования по скорости резервирования и восстановления не критичны, технология DVD-RAM может быть неплохой альтернативой магнитным лентам. Особенно в организациях, где создан большой архив с использованием CD/DVD библиотек, такой подход поможет исключить дополнительные инвестиции, получить более эффективную отдачу от вложенных средств.

С развитием DVD технологий ленточные накопители остаются эффективными для задач, где доминирует потоковая передача данных - резервирование и восстановление после сбоев, хранение петабайтных архивов и хранилища файлов гигабайтных размеров. Кроме того, сверхбольшие объемы хранения пока не достижимы для других технологий и здесь применение ленточных накопителей предопределено. Вероятно, такое распределение функций сохранится и в ближайшей перспективе, несмотря на очевидный прогресс DVD-технологий.

8. Технология TRAVAN

Технология Travan, разработанная корпорацией ЗМ, стала новой ступенью развития устройств, базирующихся на стандартах QIC (Quarter Inch Committee). В 1983 г. появились первые приводы, базирующиеся на стандарте QIC-02. Картриджи этих устройств могли хранить 60 Мбайт информации на 300 футах (примерно 90 м) ленты. Стандарты QIC определяют интерфейс между компьютером и стримером, формат ленты, необходимое количество головок, методы кодирования, коды и алгоритмы коррекции данных, а также SCSI-команды для накопителей, использующих этот интерфейс. Наибольшее распространение получили накопители, соответствующие стандартам QIC-40 и QIC-80. Они подключались к компьютеру через уже существующий контроллер флоппи-дисков. Форматы записи допускали как CRC-, так и ЕСС-кодирование, что позволяло одновременно проводить контроль и исправление ошибок при очень высокой достоверности записи данных (один ошибочный бит из ста триллионов). Стандартом для четвертьдюймовых лент стали картриджи DC6000 и DC2000.

Первые модели стримеров Travan не потребовали никаких конструкционных изменений носителей информации: в их устройстве применялась уже существовавшая электроника привода и технология изготовления головок.

Компания Imation выпускает два семейства картриджей: Travan -для накопителей настольных компьютеров и Travan NS - для стримеров серверов. Последнее семейство включает три модели: Travan NS8, Travan NS20 и Travan NS36, обеспечивающие хранение 8, 20 и 36 Гбайт сжатых данных соответственно.

Стоит отметить, что новую жизнь в QIC-накопители вдохнула корпорация Tandberg Data (http://www.tandberg.com). Она усовершенствовала многоканальную технологию линейной записи MLR (Multichannel Linear Recording) и начала выпускать накопители SLR (Scalable Linear Recording), отличающиеся более высокой плотностью записи и быстродействием. Например, подобный стример -SLR60 может хранить на ленте 30 Гбайт несжатых данных и передавать их со скоростью 4 Мбайт/с. Одно из основных преимуществ SLR-накопителей Tandberg - высокая надежность: среднее время безотказной работы составляет 300 тыс. часов при 100 %-ной загрузке.

9. Технология DAT-DDS

Основой для разработки технологии DDS послужила методика записи высококачественного звука DAT (Digital Audio Tape), поэтому подчеркнем, что DAT и DDS - вовсе не одно и то же. Для DAT-картриджей с лентой шириной 4 мм (точнее 3,81 мм) чаще всего используется формат DDS (Digital Data Storage), разработанный фирмами Sony (http://www.sony.co.jp) и Hewlett-Packard. Он основан на технологии Helical Scan, которая известна как наклонно-строчная запись. Обязательный в данном случае атрибут лентопротяжного механизма - блок вращающихся головок (БВГ), выполненный в виде цилиндра (барабана). В зависимости от используемого формата записи лента обертывается вокруг блока вращающихся головок под некоторым углом, причем ось самого цилиндра блока вращающихся головок также наклонена под небольшим углом к ленте.

Битам данных присваиваются числовые значения, после чего эти цифры транслируются в поток электронных импульсов, которые и помещаются на ленте. Эта технология во многом напоминает запись музыки на компакт-диск. Формат DDS, вообще говоря, использует лентопротяжный механизм DAT с четырьмя головками на блоке вращающихся головок: две головки записи и две - чтения после записи. Дорожки записываются парами (так называемыми фреймами), причем записи на дорожках частично перекрываются. Каждый фрейм содержит 8 Кбайт информации. Головки на блоке вращающихся головок расположены под различными азимутальными углами относительно ленты, поэтому каждая головка легко различает свою дорожку. С той же целью задействована система автоматического поиска дорожки ATF (Automatic Track Finding).

В накопителях DDS-4 технологические улучшения коснулись не только блока вращающихся головок записи-чтения, но и носителя. Надо особо отметить, что во всех стримерах, применяющих технологию Helical Scan, есть возможности верификации данных типа "чтение после записи" и коррекции ошибок непосредственно во время записи.

Дальнейшего развития технология DAT-DDS уже, видимо, не получит. Все ведущие производители заявили о том, что разработка продуктов категории DDS-5 не планируется.

10. Технология DLT

Вместе с машиной Micro VAX II от DEC в 1995 г. была анонсирована система резервного копирования, сменным носителем в которой служил небольшой картридж, имевший, в отличие от известных уже картриджей QIC, только одну катушку с лентой. Роль приемной катушки исполнял механизм самого привода. Это позволило сэкономить место в картридже и значительно увеличить длину ленты. Устройство получило название ТК 50; на одном его носителе могло храниться 94 Мбайт информации. Но только накопитель TF85, разработанный в 1989 г, инженерами Digital Equipment, можно было назвать первой DLT-системой. Данное устройство, впоследствии названное DLT260, обеспечивало запись 2,6 Гбайт на ленте длиной 1200 футов (360 м) в картридже CompactTape III (ныне известен как DLTtape III).

Основной особенностью нового привода был запатентованный 6-роликовый ведущий механизм с блоком головок HGA (Head Guide Assembly). Он обеспечивал мягкий и плавный ход ленты с минимальным трением. Путь ленты был значительно меньше, чем на приводах с 8-миллиметровой лентой, и это снижало ее износ и повреждения. Благодаря HGA плотность записи на полудюймовой ленте была увеличена с 48 дорожек до 122.

В 1991 г. Digital выпустила привод TF86 (впоследствии названный DLT600), который на картридже DLTtape III мог хранить уже 6 Гбайт данных. Два года спустя появился накопитель, известный сегодня как DLT2000. Емкость кассеты возросла до 10 Гбайт, а скорость передачи данных достигла 1,25 Мбайт/с. Устройство было оснащено 2 Мбайт кэш-памяти.

Еще один производитель, компания Quantum (http://www.quantum.com), начала активно работать над технологией DLT с 1994 г. В ее устройстве DLT4000 был сделан резкий скачок не только по емкости, но и по производительности и надежности. В новом картридже DLTtape IV длина ленты была увеличена на 600 футов. Почти в полтора раза выросла плотность записи. На одной кассете теперь можно было хранить 20 Гбайт данных, а при сжатии - 40 Гбайт. Скорость передачи информации возросла до 1,5-3 Мбайт/с. Накопитель DLT7000 до недавнего времени был безусловным лидером среди DLT-устройств: емкость одной кассеты составляла 35 Гбайт (70 Гбайт при сжатии данных), а скорость передачи данных достигала 5-10 Мбайт/с.

Отметим, что полудюймовая лента на 60 % шире, чем 8-миллиметровая, следовательно, при прочих равных условиях на ней можно хранить больше информации. Как уже отмечалось, DLT-привод записывает данные последовательно (линейно).

В DLT-устройствах применяется уникальная многоуровневая схема обнаружения и коррекции ошибок. Для обеспечения целостности информации, записываемые данные сразу же считываются головкой чтения и сравниваются с поступившими от компьютера. При обнаружении несоответствий фрагмент немедленно перезаписывается на следующем участке ленты. накопитель магнитная лента технология

DLT-картридж имеет 10,6 см в длину, 10,5 см в ширину и 2,5 см в высоту. Длина хранимой в нем ленты может варьироваться от 1200 до 1828 футов (363-554 м). На корпусе имеется специальная защелка, предотвращающая случайную запись на ленте. На сегодняшний день для DLT-накопителей используются три типа картриджей, окрашенных в разные цвета: DLTtape III (серый), DLTtape IIIXT (белый) и DLTtape IV (черный).

Технологические изменения в приводе DLT8000 позволили увеличить емкость хранения до 40 Гбайт (80 Гбайт со сжатием), а скорость передачи довести до 6-12 Мбайт/с.

DLT-накопители предназначены для интенсивного использования в сетях среднего размера. Среднее время безотказной работы MTBF (Mean Time Between Failure) при полной нагрузке составляет около 200 тыс. ч. Ресурс блока головок обычно не превышает 30 тыс. ч, а вот долговечность носителя довольно высока - более миллиона проходов ленты.

Новая технология Super DLT была впервые реализована корпорацией Quantum в накопителе DLTtape 220N. Незадолго до этого компания Maxell (http://www.maxell.com) анонсировала новый картридж - Super DLTtape I. Главная его особенность - технология Laser Guided Magnetic Recording (LGMR). Данные в Super DLT пишутся на одной стороне магнитной ленты, а информация о положении головок чтения-записи - на обратной. Благодаря использованию лазера удается очень точно позиционировать головки и соответственно очень близко располагать дорожки на ленте. Еще одной инновацией в Super DLT стала новая система синхронизации POS (Pivoting Optical Servo), которая будет работать со встроенной серводорожкой, нанесенной на ленту еще в процессе производства, благодаря чему не требуется переформатирование ленты. Кроме этого, к базовым технологиям Super DLT можно отнести: АМР (Advanced Metal Powder), технологию использования металлического порошка, обеспечивающую запоминание больших объемов данных.

MRC (Magneto Resistive Cluster), кластер магниторезистивных головок и ERP (Enhanced Partial Responce) - усовершенствованный вариант метода PRML (Partial Response Maximum Likelihood), разработанного Quantum совместно с Lucent/Bell Labs).

Отметим, что магниторезистивная головка считывания представляет собой резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от напряжения магнитного поля, причем амплитуда сигнала практически не зависит от скорости изменения поля. Это позволяет намного надежнее считывать информацию с ленты и в результате значительно повысить предельную плотность записи. Основной недостаток индуктивных головок - сильная зависимость амплитуды сигнала от скорости перемещения магнитного покрытия и высокий уровень шумов, затрудняющий обнаружение слабых сигналов. В метод же PRML (максимальное правдоподобие при неполном отклике) для считывания информации применяется ряд положений теории распознавания образов. При традиционном декодировании, когда отслеживается амплитуда, частота или фаза считываемого сигнала, эти параметры должны были значительно меняться, чтобы обеспечить надежность. В частности, при записи подряд двух или более совпадающих разрядов их приходилось специальным образом кодировать, что снижало плотность записи. В методе PRML для декодирования применяются шаблоны, с которыми сравнивается считанный сигнал. Это позволяет повысить плотность записи данных на 30-40 %.

Благодаря тому, что магнитное кодирование данных происходит на одной стороне ленты, а лазерное кодирование служебной информации - на другой (для позиционирования ленты и контроля скорости), для управления перемещением ленты не требуется отдельной магнитной головки. Головки объединяются в группы (кластеры), резко увеличивая возможную емкость ленты.

Особый фактор - встроенное микропрограммное обеспечение. Оно управляет такими важными функциями и параметрами, как коммуникации по шине SCSI, обнаружение и коррекция ошибок, сжатие данных, скорость ленты, форматирование данных. Кроме того, микропрограммное обеспечение реализует функции протокола SCSI (включая сообщения, команды и параметры).

...