Технологии хранения информации на магнитной ленте

На одном картридже для модели Super DLTtape 220N хранится 110 Гбайт данных в неуплотненном виде (220 Гбайт при сжатии), а скорость передачи данных достигает 11 Мбайт/с (22 Мбайт/с при сжатии).

11. Технология LTO

В ноябре 1997 г. три крупнейших компании, производящих накопители на магнитной ленте - IBM (http://www.ibm.com), Hewlett-Packard и Seagate Technology объявили о соглашении, результатом которого стало создание новой технологии для стримеров, используемых в больших компьютерных системах. Новая технология, получившая название LTO (Linear Tape Open), объединила преимущества линейных многоканальных двунаправленных форматов записи и улучшенные сервосистему, способ сжатия данных, размещение дорожек, метод коррекции ошибок, производительность и надежность. Ее основные особенности - многоканальная серпантинная запись и высокая плотность записи (до 100 Мбит/кв. дюйм).

На базе LTO-технологии созданы два формата: Ultrium (интенсивная запись) и Accelis (интенсивное чтение). При использовании LTO-технологии полная ширина ленты делится на несколько более узких областей. Количество таких областей зависит от типа формата: для Ultrium выделяется четыре области, а для Accelis - две. Блок головок охватывает только одну из имеющихся областей и заполняет их последовательно. На верхней и нижней границах каждой области данных записывается сервоинформация. Форматы Ultrium и Accelis используют одинаковые магниторезистивные головки, сервосистемы и конструкцию отдельных механических и электронных блоков. Однако в Ultrium для большей емкости применяется более широкая лента.

Формат Ultrium использует однокатушечный картридж размером 105х 102х 21 мм. Это меньше, чем у любого из существующих в индустрии однокатушечных картриджей. На ленте предусмотрено место для 384 дорожек данных, которые распределены на четыре области по 96 дорожек. Скорость передачи данных не превышает 10-20 Мбайт/с.

Высокая целостность данных при записи в обоих форматах достигается благодаря двухуровневой коррекции ошибок. Алгоритм контроля и коррекции ошибок обеспечивает надежное восстановление информации даже при потере данных одной из восьми дорожек. Кроме того, существует возможность чтения во время записи - RWW (Read While Write), что позволяет выполнять верификацию данных в реальном масштабе времени. Динамическая перезапись сбойных блоков обеспечивает качественное копирование информации даже при выходе из строя одной или нескольких головок. Сдвоенная сервосистема гарантирует (за счет избыточности) нормальное функционирование накопителя даже в случаях выхода из строя одной из систем или повреждения части сервоинформации, записанной на магнитной ленте.

В картриджи Ultrium и Accelis встраивается специальный модуль LTO-CM (LTO Cartridge Memory), который содержит 4 Кбайт энергонезависимой памяти.

12. Технологии MAMMOTH и AIT

Первые стримеры с шириной ленты 8 мм были выполнены на базе лентопротяжных механизмов аналоговых видеомагнитофонов VCR (Video Cassette Recorder). Кроме трех головок - серво-, записи и чтения после записи - имеется отдельная головка для стирания всей информации с ленты. Барабан вращается со скоростью около 1800 об/мин, а лента движется со скоростью примерно 10 мм/с. Каждая дорожка записывается индивидуально и содержит 8 Кбайт информации. Лента обертывается вокруг БВГ больше чем наполовину. Емкость 2-часового картриджа в формате NTSС может составлять до 10 Гбайт. В среднем же одна 8-миллиметровая кассета вмещает от 5 до 7 Гбайт цифровой информации в зависимости от алгоритма сжатия и модели механизма.

Одной из проблем подобных устройств была не очень высокая надежность, поэтому интерес к этому формату после определенного всплеска быстро сошел на нет. Учтя эти проблемы, компания Exabyte (http://www.exabyte.com) в 1996 г. на базе данного формата разработала спецификацию Mammoth, которая поддерживала кассеты емкостью 20 Гбайт и скорость передачи данных до 3 Мбайт/с.

В конце 1999 года Exabyte выпустила накопитель Mammoth-2. На одну ленту он записывает 60 Гбайт несжатых данных и передает их со скоростью 12 Мбайт/с. При использовании средств сжатия данных емкость ленты увеличивается до 150 Гбайт, а производительность накопителя - до 30 Мбайт/с. Среднее время безотказной работы составляет не менее 300 тыс. ч. Срок службы магнитных головок этого накопителя при 100 %-ной загрузке достигает 50 тыс. ч. В настоящее время компания Exabyte занята разработкой технологии Mammoth-3, реализация которой позволит хранить на одном носителе 120 Гбайт несжатых данных и обеспечит производительность 18 Мбайт/с.

Корпорация Sony, сотрудничая с Exabyte, разработала собственную технологию AIT. Она также построена на использовании 8-миллиметровых лент, однако, в отличие, например, от DAT, в ней используются барабаны большего диаметра с меньшей скоростью вращения. В картриджах AIT находится высокотехнологичная лента АМЕ (Advanced Metal Evaporated), обеспечивающая повышенную плотность и скорость записи. Хотя ширина носителя в AIT также составляет 8 мм, накопители этого стандарта полностью несовместимы с классическими 8-миллиметровыми устройствами.

Характерная черта картриджей AIT - наличие в них встроенной памяти (Memory-In-Cassette). В MIС хранятся сведения о месторасположении на ленте пользовательских файлов, а также другая, в том числе системная, информация. Это позволяет сократить среднее время доступа к файлу.

Первая версия AIT-1 позволяла хранить на одной кассете 25 Гбайт несжатой информации при скорости обмена 3 Мбайт/с. В дальнейшем для AIT-1 стали выпускаться кассеты с большей длиной ленты, что позволило хранить 35 Гбайт несжатой информации. Современный метод сжатия данных ALDC (Adaptive Lossless Data Compression) позволяет достигнуть коэффициента сжатия 2,6:1. Объем памяти MIC в AIT-1 составляет 16 Кбайт.

Поколение накопителей AIT-2 позволяет хранить на одной кассете 50 Гбайт несжатой информации и обеспечивает производительность 6 Мбайт/с. Объем памяти MIC увеличен до 64 Кбайт. Третье поколение технологии, AIT-3, представлено сегодня накопителем Sony SDX-700C с емкостью носителя 100 Гбайт. Стоит отметить, что в отличие от классических накопителей AIT-устройства не требуют регулярной чистки благодаря встроенной системе АНС (Active Head Cleaner), которая постоянно контролирует их состояние и при необходимости автоматически включает механизм очистки.

13. Вместительнее, быстрее и интеллектуальнее

Производители ленточных накопителей среднего диапазона стандартов DLT (Digital Linear Tape), LTO (Linear Tape-Open) и AIT (Advanced Intelligent Tape) планируют существенно увеличить емкость и быстродействие своих изделий. В перспективных форматах, таких как SuperDLT (SDLT), SuperAIT (S-AIT) и LTO Ultrium 2 (LTO-2), используются ленты шириной в полдюйма. Все они обещают рост емкости и производительности в несколько раз по сравнению со стандартными - DLT, AIT и LTO.

Возьмем для примера формат DLT, разработанный в середине 80-х. Типичный картридж первоначально вмещал около 96 Мбайт данных. Сегодня картридж SDLT вмещает 160 Гбайт. В течение ближайшего десятилетия вместимость картриджей SDLT должна достигнуть 2,5 Тбайт, а пропускная способность - 250 Мбайт/с. Емкость носителей формата LTO к 2011 году может вырасти до 10 Тбайт.

По заявлениям поставщиков, картриджи емкостью в 1 Тбайт могут появиться в продаже уже в начале будущего года. Представители таких компаний, как Quantum, Certance и Storage Technology (другое название - StorageTek), полагают, что ленточные накопители будут обладать более чем достаточным потенциалом для того, чтобы и в дальнейшем удовлетворять потребности пользователей. Что ж, надо признать, что это довольно серьезное заявление.

По оценкам Gartner, объемы данных, аккумулируемых средним предприятием, ежегодно удваиваются. Чтобы справиться с растущими потребностями, ленты должны будут вмещать более тыс. ячи дорожек и стать не толще целлофановой пленки (то есть иметь толщину порядка 6-7 микрон). И кроме того, утверждает Джефф Лафлин, директор по бизнес-стратегии в области ленточных устройств компании StorageTek, производителям пора уже всерьез задуматься о переходе на стримеры и картриджи, поддерживающие возможность записи данных на обеих сторонах ленты.

Правда, пока сама StorageTek по-прежнему предлагает использовать ленты с односторонней записью - даже в T9940B, накопителе класса hi-end, который может работать с картриджами емкостью 200 Гбайт. В таких картриджах применяется лента с 576 дорожками, толщина ее составляет 9 микрон. Лафлин полагает, что скорости передачи данных будут возрастать соразмерно увеличению емкости ленты.

"Никогда еще в истории отрасли на исследования и разработки в области магнитных лент не расходовалось так много средств, как сегодня, - указывает он. - Недалеко то время, когда пропускная способность при передаче данных от носителя к считывающей головке достигнет 100 и даже 200 Гбайт/с".

Производители устройств хранения данных на магнитных лентах заявляют, что благодаря новейшим программным средствам управления пользователи смогут не только восстанавливать данные с лент, но также и с большей легкостью управлять сеансами резервного копирования, получая предупреждения о возможных проблемах и отказах в процессе резервирования данных. Недавно компании ADIC (Advanced Digital Information) и Quantum пополнили свои портфели технологических решений новыми программными средствами управления, поддерживающими работу с ленточными библиотеками.

В автоматизированных ленточных библиотеках и автозагрузчиках ADIC реализована поддержка всех важнейших - по состоянию на сегодня - "картриджных" форматов. Однако Дейв Увелли, исполнительный директор этой компании, утверждает, что нынешние форматы картриджей и современные технологии накопителей уходят в прошлое. Поэтому ADIC время делает ставку на новые - "интеллектуальные" системы ленточных библиотек, которые будут предоставлять пользователям подробную информацию о накопителях и лентах (к примеру, об ошибках, связанных с выходом из строя портов коммутаторов, об остановках накопителя или о том, что жизненный цикл картриджа с лентой близок к своему завершению).

В качестве примера "интеллектуального" устройства архивации можно назвать разработанную в ADIC библиотеку лент Scalar i2000. Это изделие предназначено для замены сервера управления внешними библиотеками. Среди возможностей системы Scalar i2000 - передача на пейджер или по электронной почте сообщений о срыве операций резервирования, разбиение библиотек на логические разделы, выполнение комбинированных проверок носителей информации, производительности системы, а также предварительных проверок готовности системы к работе.

Quantum представила комплект инструментов DLTSage, включающий в себя программные средства профилактики и упреждающей диагностики ленточных накопителей. Этот продукт предназначен для применения вместе с ленточными устройствами формата SDLT, что обеспечивает контроль операций резервного копирования данных. Кроме того, программы, входящие в состав DLTSage, могут заблаговременно сообщать системным администраторам о том, где и когда возможно появление ошибок.

Заключение

Основная проблема при использовании накопителей на магнитной ленте сегодня заключается в том, что множество таких устройств использует несовместимые друг с другом форматы записи данных на магнитной ленте. Это часто затрудняет не только выбор конкретного накопителя, но и обмен данными при его эксплуатации. Предпринято немало усилий для решения этой проблемы, но в целом можно констатировать, что кардинальных перемен пока не произошло (хотя некий прогресс в этом направлении есть).

В ближайшее время производители ленточных устройств планируют уделять большое внимание разработке и выпуску новых комбинированных систем для сетей хранения (Storage Area Network, SAN), в которых дисковые накопители будут использоваться в сочетании с лентами. Ожидается, что такие системы позволят быстрее (и удобнее) выполнять резервирование, а также восстановление данных. ADIC, к примеру, уже этой осенью выпускает свою "ленточно-дисковую библиотеку".

"Это будет не просто перенос информации на ленту. Достаточно легко представить диск в RAID-массиве, который позволяет осуществлять операции ввода/вывода данных с производительностью, сравнимой с пропускной способностью кабельных интерфейсов, и ленточную библиотеку, в которой одновременно автоматически архивируются эти же данные с помощью программного инструментария управления системами хранения", - поясняет Лафлин.

Впрочем, как полагает Эриксен, в конечном счете ключевыми критериями при выборе ленточных систем по-прежнему останутся их масштабируемость и эффективность при восстановлении данных. "Нам требуется универсальное решение, пригодное для различных случаев, вне зависимости от того, в чем состоят наши потребности на текущий момент", - добавляет он.

Использованная литература

1. А. Жаров "Железо IBM".

2. С. Мюллер "Модернизация и ремонт ПК".

3. А. Бухман "Вычислительные машины, их ремонт и обслуживание".

4. Л.В. Ерёмин "Экономическая информатика и вычислительная техника".

5. В.Э. Фигурнов "IBM PC для пользователя".

6. Справочник компании Stins Common.

7. Журнал "PC магазин".

Размещено на Allbest.ru