Накопители на магнитной ленте: Магнитная лента в 21 веке — кто и почему её использует — Техника на vc.ru — Эксперт — интернет-магазин электроники и бытовой техники

Содержание

Магнитная лента в 21 веке — кто и почему её использует — Техника на vc.ru

Магнитная лента не исчезла насовсем и до сих пор используется в дата-центрах. Сегодня я расскажу, почему так получилось.

39 027 просмотров

Фото — Don DeBold — CC BY

Высокая ёмкость

Это — одно из главных преимуществ магнитных лент. Когда в середине девяностых на прилавках магазинов появились коммерческие винчестеры объёмом в 1 ГБ, ленточные картриджи модели DDS-3 уже вмещали в двенадцать раз больше информации.

В наше время сложилась аналогичная ситуация. Современные картриджи содержат почти километр ленты шириной в 12,6 миллиметра. На неё можно записать до 30 ТБ сжатых данных. При этом объём жёстких дисков для enterprise-сегмента лишь недавно приблизился к отметке в 16 ТБ.

Низкая стоимость хранения данных

Стоимость хранения данных на магнитной ленте значительно ниже, чем у любых других накопителей. Один гигабайт на жёстком диске обходится примерно в $0,025.

Для ленты этот показатель составляет $0,008. Известен случай с одной крупной генетической лабораторией, когда переход на магнитную ленту сократил расходы на хранение данных с $800 тысяч всего до $7 тысяч.

При этом крупные ИТ-компании сегодня продолжают разрабатывать технологии, расширяющие возможности магнитных лент. Например, в 2017 году инженеры из IBM представили метод записи, который позволит сохранить 330 ТБ несжатых данных в картридже LTO размером с ладонь.

Долговечность

Известно, что ошибки на магнитной ленте возникают на четыре–пять порядков реже, чем в HDD. При правильном хранении они могут прослужить около 30 лет. Это больше, чем любые другие популярные сегодня накопители — HDD или SSD. Согласно статистике одного из крупных облачных провайдеров средний срок службы жёстких дисков редко превышает четыре года. Что касается твердотельных накопителей, по некоторым данным, они проживут порядка десяти лет, но только если устройствами регулярно пользоваться.

ИТ-компании по-прежнему разрабатывают технологии, задача которых — продлить срок жизни магнитной ленты. Два года назад IBM совместно с Sony представили плёнку, покрытую дополнительным смазочным слоем. Он защищает поверхность ленты от повреждения при её движении на скорости десять метров в секунду во время чтения.

Технологический прогресс

Одной из главных причин «ренессанса» магнитной ленты является тот факт, что многие недостатки, которыми она обладала в свои ранние годы, сегодня удалось исправить. Ранее накопитель подразумевал лишь последовательный доступ к данным, поэтому на поиск и чтение информации уходило 50–60 секунд. Для сравнения, у жёсткого диска этот показатель равен 5–10 миллисекундам.

Современные технологии нивелировали влияние этого недостатка. Новые картриджи поддерживают файловую систему LTFS. Она индексирует содержимое ленты, что ускоряет чтение данных и создаёт иллюзию произвольного доступа к ним.

Более того, ленточные хранилища, устанавливаемые в дата-центрах, автоматизированы. Масштабные роботизированные библиотеки могут занимать целый машинный зал. Особые манипуляторы выполняют автоматический поиск необходимых картриджей и оперативно загружают их в считывающие устройства.

Фото — USDA — PD

Кто использует магнитную ленту

Компании, которым необходимо обрабатывать (и архивировать) большое количество данных. В первую очередь — ИТ-гиганты и облачные провайдеры. Ленты хранят бэкапы и другие редко используемые данные. К примеру, в 2011 году баг в системе привёл к удалению писем пользователей Gmail. Тогда компания Google восстановила данные именно с магнитных лент.

Магнитными лентами пользуются и исследовательские организации, например CERN. Каждую секунду Большой адронный коллайдер генерирует один гигабайт данных. Суммарный объём информации, собранной институтом по сей день, превышает 330 петабайт.

Для их хранения организация использует систему CASTOR на магнитной ленте, разработанную инженерами CERN. Её регулярно обновляют и переводят на более совершенные типы картриджей, чтобы увеличить ёмкость, надёжность и скорость работы. Вышедшие из эксплуатации накопители организация отдаёт инвесторам в качестве сувениров.

Также среди пользователей магнитной ленты можно выделить ИТ-компании, которые работают в области Big Data и разрабатывают системы искусственного интеллекта. Накопитель используют для хранения данных, генерируемых IoT-устройствами. К примеру, всего один беспилотный автомобиль может собирать до 30 ТБ данных в день.

Каждый год количество данных, которые генерирует человечество, экспоненциально растёт. Распространение IoT-устройств, систем искусственного интеллекта это только усугубляет. Количество компаний, использующих решения на основе магнитной ленты, будет расти вместе с этими рынками. Есть технологии вроде ДНК-хранилищ, которые в перспективе заменят магнитную ленту на посту «холодного хранилища», но об их практической реализации в крупных масштабах пока говорить не приходится.

Другие практические материалы про ИТ-инфраструктуру:

Как выбрать iaas-провайдера и не пожалеть об этом (руководство в .pdf)
Технико-эконом. сравнение: виртуальная инфраструктура vs свое железо

Выпущен накопитель колоссальной емкости на «древних» технологиях

Техника

08 Сентября 2021 14:3008 Сен 2021 14:30

Fujifilm, HPE и Quantum анонсировали доступность кассет и стримеров новейшего стандарта LTO-9 для архивирования и резервного копирования данных. Картриджи на основе магнитной ленты девятого поколения теперь вмещают до 45 ТБ данных и поддерживают скорость до 1000 МБ/сек, существенно превосходя по этим параметрам современные жесткие диски.

Магнитная лента жива

Участники консорциума LTO (Linear Tape-Open) вывели на рынок носители на магнитной ленте стандарта LTO Ultrium и устройства для их считывания (стримеры) девятого поколения.

Ленточный носитель стандарта LTO-9 способен вместить до 45 ТБ данных в сжатом виде и до 18 ТБ в несжатом. Это на 50% больше по сравнению с носителями предыдущего, восьмого поколения.

Скорость передачи данных в LTO-9 также существенно выросла – с 750 МБ/с для сжатых данных и 360 МБ/с для «сырых» до 1000 МБ/с и 440 МБ/с соответственно. Таким образом, максимальная скорость записи и последовательного чтения новых магнитных накопителей достигает 3,6 ТБ в час.

Стримеры LTO-9, как заявляет LTO в своем пресс-релизе, будут полностью совместимы с картриджами LTO-8. Кроме того, заявлены поддержка аппаратного шифрования данных и файловой системы LTFS, которая позволяет обращаться к содержимому ленту как к обычному дереву каталогов, программная защита от перезаписи (WORM).

Перезаписываемые картриджи HPE стандарта LTO-9 Ultrium

По сообщению The Register, картриджи LTO-9 7 сентября 2021 г. представили Fujifilm и Hewlett-Packard Enterprise (HPE). Компания Quantum начала продажи стримеров LTO-9. IBM объявила о поддержке носителей LTO-9 своим ПО Archive Spectrum для упрощенного доступа к данным на магнитной ленте.

Консорциум LTO занимается развитием одноименного стандарта и включает 11 участников. В их числе – Facebook, Fujifilm, HPE, IBM, Maxell, Quantum, Sony и TDK.

Технология LTO была разработана в 1998 г. совместно тремя крупнейшими производителями накопителей на магнитной ленте – IBM, HP и Seagate. Позже соответствующее подразделение Seagate было куплено корпорацией Quantum.

Ленточные носители как мера защиты от программ-вымогателей

Как отмечают в Fujifilm, общемировой объем постоянно генерируемых данных за последние несколько лет вырос экспоненциально за счет внедрения новых технологий: 5G, интернет вещей, искусственный интеллект.

По данным компании, 80% этих данных являются «холодными», то есть доступ к ним осуществляется редко, поэтому их спокойно можно хранить на ленточном носителе, совокупная стоимость владения которым значительно ниже по сравнению с другими устройствами. К традиционным преимуществам таких носителей относятся большая емкость и высокая надежность, к недостаткам – низкая скорость произвольного доступа.

Ленточные носители сегодня используются, в частности, для создания так называемых хранилищ с воздушным зазором (air gap), то есть физически изолированных от Сети. Такой подход помогает защитить данные от действий программ-вымогателей, которые проникают в компьютерную инфраструктуру организации, ограничивают доступ пользователя к ней и требуют выкуп за его восстановление.

Лента против жестких дисков

Накопитель на магнитной ленте – это весьма давняя технология. Магнитная лента была разработана в 30-е годы XX века и первоначально использовалась для хранения аудиозаписей. Первый случай ее использования для записи и хранения именно компьютерных данных был зафиксирован в 1951 г.

«Ланит Омни» представила свою low-code платформу

ПО

Жесткие диски (HDD) на сегодняшний день обеспечивают меньшую по сравнению с LTO-9 емкость – устройств вместительнее 30 ТБ на рынке не представлено.

В ноябре 2019 г. Seagate заявила о том, что планирует начать производство 50-терабайтных винчестеров с использованием технологии HAMR в 2026 г. Планку во все те же 50 ТБ для себя установила и Western Digital, также освоившая HAMR.

Рекордная емкость ленточного носителя

Технология хранения данных на магнитной ленте обладает огромным потенциалом. Раскрыть его, в частности, пытаются IBM и Fujifilm, которые в течение многих лет работают над увеличением емкости ленточных накопителей.

Так, в конце 2020 г. партнеры создали образец, способный вмещать рекордные 580 ТБ. IBM и Fujifilm удалось добиться плотности записи 317 Гбит на квадратный дюйм.

CNews, ВТБ и «Сколково» объявили победителей премии Data Fusion Awards

Суммарная длина магнитной ленты, способной удержать в себе 580 ТБ информации, составила 1,255 км.

В 2015 г. компании добились плотности записи 123 Гбит на квадратный дюйм и получили итоговую емкость в 220 ТБ для несжатых данных. В данном случае частицы феррита стронция еще не применялись – использовалась лента на основе феррита бария, который применяется в том числе и в лентах LTO-9.

IBM также сотрудничает с Sony. В 2017 г. компании создали ленточный носитель с плотностью записи 201 Гбит на квадратный дюйм и емкостью 330 ТБ.

Первый в России ИТ-маркетплейс Market. CNews для Вашего бизнеса. С ценами на ИТ-услуги от сотен поставщиков

Дмитрий Степанов

Почему будущее хранения данных (по-прежнему) за магнитной лентой

Неудивительно, что недавние достижения в области анализа больших данных и искусственного интеллекта создали для предприятий сильные стимулы для сбора информации о каждом измеримом аспекте их бизнеса . А финансовые правила теперь требуют, чтобы организации хранили записи гораздо дольше, чем в прошлом. Так что компании и учреждения всех мастей держатся все больше и больше.

Исследования показывают [PDF], что объем записываемых данных увеличивается на 30–40 процентов в год. В то же время емкость современных жестких дисков, на которых хранится большая часть этих данных, увеличивается менее чем в два раза быстрее. К счастью, большая часть этой информации не требует мгновенного доступа. И для таких вещей магнитная лента — идеальное решение.

Серьезно? Лента? Сама идея может вызвать образ барабанов, прерывисто вращающихся рядом с громоздким мэйнфреймом, в старом фильме вроде «9». 0009 Настольный набор или Доктор Стрейнджлав . Итак, быстрая проверка на практике: лента никогда не исчезала!

Действительно, большая часть мировых данных все еще хранится на пленке, включая данные для фундаментальных наук, таких как физика элементарных частиц и радиоастрономия, человеческое наследие и национальные архивы, основные кинофильмы, банковское дело, страхование, разведка нефти и многое другое. Есть даже группа людей (включая меня, имеющую образование в области материаловедения, инженерии или физики), чья работа заключается в постоянном совершенствовании ленточных накопителей.

Лента существует уже давно, да, но технология не застыла во времени. Наоборот. Подобно жесткому диску и транзистору, магнитная лента значительно продвинулась вперед за десятилетия.

Первая коммерческая цифровая ленточная система хранения, IBM Model 726, могла хранить около 1,1 мегабайта на одной катушке с лентой. Сегодня современный ленточный картридж может вмещать 15 терабайт. А одна роботизированная ленточная библиотека может содержать до 278 петабайт данных. Для хранения такого количества данных на компакт-дисках потребуется более 397 миллионов из них, которые, если их сложить, образуют башню высотой более 476 километров.

Это правда, что ленты не обеспечивают таких высоких скоростей доступа, как жесткие диски или полупроводниковые запоминающие устройства. Тем не менее, преимуществ у среды много. Начнем с того, что ленточные хранилища более энергоэффективны: как только все данные записаны, кассета с лентой просто спокойно устанавливается в слот роботизированной библиотеки и вообще не потребляет энергии. Лента также чрезвычайно надежна, частота ошибок на четыре-пять порядков ниже, чем у жестких дисков. А лента очень надежна благодаря встроенному шифрованию на лету и дополнительной безопасности, обеспечиваемой самой природой носителя. В конце концов, если картридж не установлен в накопитель, данные не могут быть доступны или изменены. Этот «воздушный зазор» особенно привлекателен в свете растущих темпов кражи данных посредством кибератак.

Автономный характер ленты также обеспечивает дополнительную линию защиты от ошибочного программного обеспечения. Например, в 2011 году ошибка в обновлении программного обеспечения привела к тому, что Google случайно удалил сохраненные сообщения электронной почты примерно в 40 000 учетных записей Gmail. Эта потеря произошла, несмотря на то, что несколько копий данных хранились на жестких дисках в нескольких центрах обработки данных. К счастью, данные также были записаны на ленту, и Google в конечном итоге смог восстановить все потерянные данные из этой резервной копии.

Инцидент с Gmail в 2011 году стал одним из первых случаев раскрытия информации о том, что поставщик облачных услуг использует ленту для своих операций. Совсем недавно Microsoft сообщила, что ее Azure Archive Storage использует ленточное хранилище IBM.

Несмотря на все эти плюсы, основной причиной, по которой компании используют ленту, обычно является простая экономия. Ленточное хранилище стоит в шесть раз меньше, чем вам пришлось бы заплатить за хранение такого же объема данных на дисках, поэтому ленточные системы можно найти почти везде, где хранятся огромные объемы данных. Но поскольку магнитная лента в настоящее время полностью исчезла из продуктов потребительского уровня, большинство людей не знают о ее существовании, не говоря уже об огромных достижениях технологии записи на магнитную ленту, достигнутых за последние годы и продолжающихся в обозримом будущем.

Все это говорит о том, что лента была с нами на протяжении десятилетий и будет с нами еще десятилетия. Как я могу быть так уверен? Читай дальше.

Лента пережила так долго, как она есть, по одной фундаментальной причине: она дешевая. И все время дешевеет. Но всегда ли так будет?

Можно было бы ожидать, что если возможности записи все большего количества данных на магнитные диски уменьшаются, то же самое должно быть верно и для лент, которые используют ту же базовую технологию, но еще старше. Удивительная реальность заключается в том, что для ленточных накопителей это увеличение емкости не показывает никаких признаков замедления. На самом деле, он должен продолжаться еще много лет с исторической скоростью около 33 процентов в год, а это означает, что вы можете ожидать удвоения мощности примерно каждые два-три года. Думайте об этом как о законе Мура для магнитной ленты.

Это отличная новость для всех, кому приходится иметь дело с резким ростом объема данных при неизменном бюджете хранилища. Чтобы понять, почему лента по-прежнему имеет такой большой потенциал по сравнению с жесткими дисками, рассмотрим, как эволюционировали ленты и жесткие диски.

Оба используют одни и те же основные физические механизмы для хранения цифровых данных. Они делают это в виде узких дорожек в тонкой пленке магнитного материала, в которых магнетизм переключается между двумя состояниями полярности. Информация кодируется в виде последовательности битов, представленных наличием или отсутствием перехода магнитной полярности в определенных точках дорожки. С момента появления лент и жестких дисков в 19В 50-х годах производители обоих движимы мантрой «плотнее, быстрее, дешевле». В результате стоимость того и другого в пересчете на доллары за гигабайт емкости упала на много порядков.

Такое снижение затрат является результатом экспоненциального увеличения плотности информации, которая может быть записана на каждом квадратном миллиметре магнитной подложки. Эта плотность является произведением плотности записи вдоль дорожек данных и плотности этих дорожек в перпендикулярном направлении.

Раньше плотность записи на магнитные ленты и жесткие диски была одинаковой. Но гораздо больший размер рынка и доходы от продажи жестких дисков обеспечили финансирование гораздо более масштабных исследований и разработок, что позволило их производителям более агрессивно расширяться. В результате текущая плотность жестких дисков большой емкости примерно в 100 раз выше, чем у самых современных ленточных накопителей.

Тем не менее, поскольку они имеют гораздо большую площадь поверхности, доступную для записи, современные ленточные системы обеспечивают собственную емкость картриджа до 15 ТБ, что больше, чем у самых емких жестких дисков на рынке. Это правда, несмотря на то, что оба вида оборудования занимают примерно одинаковое количество места.

Внутри и снаружи: Современный ленточный картридж Linear Tape-Open (LTO) состоит из одной катушки. После установки картриджа лента автоматически подается на катушку, встроенную в приводной механизм. Фото: Виктор Прадо

За исключением емкости, рабочие характеристики ленточных и жестких дисков, конечно, сильно различаются. Большая длина ленты в картридже — обычно сотни метров — приводит к тому, что среднее время доступа к данным составляет от 50 до 60 секунд по сравнению с 5–10 миллисекундами для жестких дисков. Но скорость записи данных на ленту, как это ни удивительно, более чем в два раза превышает скорость записи на диск.

За последние несколько лет масштабирование плотности данных на жестких дисках снизилось с исторического среднего значения примерно 40 процентов в год до 10–15 процентов. Причина связана с некоторой фундаментальной физикой: чтобы записать больше данных в данной области, вам нужно выделить меньшую область для каждого бита. Это, в свою очередь, уменьшает сигнал, который вы можете получить, когда читаете его. И если вы слишком сильно уменьшите сигнал, он потеряется в шуме, который возникает из-за зернистой природы магнитных зерен, покрывающих диск.

Этот фоновый шум можно уменьшить, уменьшив эти зерна. Но трудно уменьшить магнитные зерна сверх определенного размера, не ставя под угрозу их способность поддерживать стабильное магнитное состояние. Наименьший размер, который можно использовать для магнитной записи, известен в этом бизнесе как суперпарамагнитный предел. И производители дисков достигли этого.

До недавнего времени это замедление не было очевидным для потребителей, потому что производители жестких дисков могли компенсировать это, добавляя к каждому устройству больше головок и пластин, что позволяло увеличить емкость при том же размере. Но сейчас как доступное пространство, так и стоимость добавления дополнительных головок и пластин ограничивают прибыль, которую могут получить производители дисков, и плато начинает становиться очевидным.

В настоящее время разрабатываются несколько технологий, которые могут обеспечить масштабирование жестких дисков за пределы сегодняшнего суперпарамагнитного предела. К ним относятся магнитная запись с нагреванием (HAMR) и магнитная запись с использованием микроволн (MAMR), методы, которые позволяют использовать более мелкие зерна и, следовательно, позволяют намагничивать меньшие области диска. Но эти подходы увеличивают стоимость и создают неприятные инженерные проблемы. И даже если они будут успешными, масштабирование, которое они обеспечивают, по мнению производителей, скорее всего, останется ограниченным. Western Digital Corp., например, которая недавно объявила, что, вероятно, начнет поставки жестких дисков MAMR в 2019 году., ожидает, что эта технология позволит масштабировать плотность лишь около 15 процентов в год.

Напротив, оборудование для хранения данных на магнитных лентах в настоящее время работает при поверхностной плотности, которая значительно ниже суперпарамагнитного предела. Таким образом, закон Мура на ленте может действовать в течение десятилетия или более, не сталкиваясь с такими препятствиями со стороны фундаментальной физики.

Тем не менее, лента — сложная технология. Его съемный характер, использование тонкой полимерной подложки, а не жесткого диска, и одновременная запись до 32 дорожек параллельно создают значительные трудности для дизайнеров. Вот почему моя исследовательская группа в исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе усердно работала над поиском способов обеспечить постоянное масштабирование ленты либо путем адаптации технологий жестких дисков, либо путем изобретения совершенно новых подходов.

В 2015 году мы и наши сотрудники из FujiFilm Corp. показали, что, используя сверхмалые частицы феррита бария, ориентированные перпендикулярно ленте, можно записывать данные с плотностью, более чем в 12 раз превышающей достижимую с помощью современных коммерческих технологий. А совсем недавно в сотрудничестве с Sony Storage Media Solutions мы продемонстрировали возможность записи данных с плотностью записи, которая примерно в 20 раз превышает текущий показатель для современных ленточных накопителей. Чтобы представить это в перспективе, если бы эта технология была коммерциализирована, киностудия, которой сейчас может потребоваться дюжина ленточных картриджей для архивирования всех цифровых компонентов высокобюджетного фильма, смогла бы разместить их все на одном устройстве. лента.

Поток данных: Современные ленточные библиотеки могут хранить сотни петабайт, тогда как IBM 726 (справа), представленная в 1952 году, могла хранить всего пару мегабайт. Фотографии: Дэвид Паркер/Science Source; справа: IBM

Чтобы обеспечить такую степень масштабирования , нам пришлось сделать ряд технических усовершенствований. Во-первых, мы улучшили способность головок чтения и записи следовать по тонким дорожкам на ленте, ширина которых в нашей последней демонстрации составляла всего около 100 нанометров.

Нам также пришлось уменьшить ширину устройства считывания данных — магниторезистивного датчика, используемого для считывания записанных дорожек данных — с нынешнего микрометрового размера до менее 50 нм. В результате сигнал, который мы могли уловить таким крошечным ридером, становился очень зашумленным. Мы компенсировали это за счет увеличения отношения сигнал/шум, присущего носителям, которое зависит от размера и ориентации магнитных частиц, а также от их состава, а также от гладкости и гладкости поверхности ленты. Чтобы еще больше помочь, мы улучшили схемы обработки сигналов и исправления ошибок, используемые в нашем оборудовании.

Чтобы наш новый прототип носителя мог хранить записанные данные десятилетиями, мы изменили природу магнитных частиц в записывающем слое, сделав их более стабильными. Но это изменение усложнило запись данных, в первую очередь, до такой степени, что обычный ленточный преобразователь не мог надежно записывать на новый носитель. Поэтому мы использовали специальную записывающую головку, которая создает магнитные поля намного сильнее, чем обычные головки.

Объединив эти технологии, мы смогли считывать и записывать данные в нашей лабораторной системе с линейной плотностью 818 000 бит на дюйм. (По историческим причинам, разработчики магнитных лент во всем мире измеряют плотность данных в дюймах.) В сочетании с 246 200 дорожек на дюйм, которые может обрабатывать новая технология, наш прототип устройства достиг плотности 201 гигабит на квадратный дюйм. Если предположить, что один картридж может вместить 1140 метров ленты (разумное предположение, основанное на уменьшенной толщине используемых нами новых ленточных носителей), то эта плотность соответствует емкости картриджа в колоссальные 330 ТБ. Это означает, что на один ленточный картридж можно записать столько же данных, сколько на тачку с жесткими дисками.

В 2015 году Консорциум индустрии хранения информации , организация, в которую входят HP Enterprise, IBM, Oracle и Quantum, а также множество академических исследовательских групп, выпустила так называемый «Международный Дорожная карта хранения на магнитных лентах». Этот прогноз предсказывал, что к 2025 году плотность ленточных накопителей достигнет 91 Гбит/кв.0005

Каждый из авторов этой дорожной карты интересовался будущим ленточных накопителей. Но вам не нужно беспокоиться о том, что они были слишком оптимистичны. Лабораторные эксперименты, которые мы с коллегами недавно провели, показывают, что 200 Гб на квадратный дюйм вполне возможны. Так что, на мой взгляд, возможность сохранить ленту на том пути роста, на котором она шла, по крайней мере еще одно десятилетие, вполне реальна.

В самом деле, магнитные ленты могут быть одной из последних информационных технологий, которые будут следовать закону Мура, сохраняя его в течение следующего десятилетия, если не дольше. И эта полоса, в свою очередь, только увеличит экономическое преимущество ленты по сравнению с жесткими дисками и другими технологиями хранения. Таким образом, даже если вы редко увидите ее за пределами черно-белого фильма, магнитная лента, какой бы старой она ни была, будет здесь еще долгие годы.

Эта статья появилась в печатном выпуске за сентябрь 2018 года под названием «Ленточное хранилище возвращается».

Что такое хранение на магнитной ленте?

Резервное копирование данных

К
Пол Крочетти, Старший редактор сайта
Магнитная лента — одна из старейших технологий хранения электронных данных. Несмотря на то, что ленты в значительной степени были вытеснены в качестве основного и резервного носителя данных, они по-прежнему хорошо подходят для архивирования благодаря своей высокой емкости, низкой стоимости и длительному сроку службы. Если лента является частью библиотеки, автоматический выбор и загрузка нужной кассеты в ленточный накопитель может увеличить задержку. В архиве задержка не является проблемой. При архивировании на ленту нет онлайн-копии для быстрого поиска, так как все сохраняется в долгосрочной перспективе.
Несмотря на то, что лента не может конкурировать с другими носителями информации с точки зрения произвольного доступа, все еще существуют отрасли, в которых хранение на магнитной ленте является ценной технологией хранения.
Многие кинокомпании записывают отснятый материал на пленку после дорогостоящих сбоев как с жестким диском, так и с флэш-памятью.
Научные эксперименты, которые производят большое количество данных за несколько микросекунд, используют емкость ленты и скорость записи.
Нефтяная и газовая промышленность уже много лет использует магнитные ленты для захвата, транспортировки и хранения ценных данных. Поскольку разведка нефти ведется за пределами центра обработки данных, магнитная лента является хорошим средством передачи данных с месторождения.
Лента часто сочетается с хранилищем объектов, чтобы удовлетворить потребность в доступе к файлам с меньшей задержкой. Иногда его полностью заменяет объектное хранилище.
Как работает магнитная лента
Биты данных — магнитные состояния, представляющие «включено» и «выключено» — записываются на твердый носитель, прикрепленный к подложке из майларового пластика. Улучшения в технологии отслеживания дорожек и гигантские магниторезистивные головки чтения/записи увеличили количество дорожек, которые можно записать на ленту.
Ленточный накопитель LTO-8 и ленточный носитель LTO-8.
Промышленность в значительной степени перешла от оксидов в качестве записывающего материала к ферриту бария, который способен обеспечить высокую плотность записи данных благодаря поддержке перпендикулярной магнитной записи. Бариевый феррит используется как в корпоративных лентах от Oracle и IBM, так и в лентах формата Ultrium от LTO Consortium.
Плюсы и минусы хранения на магнитной ленте
В связи с ростом объемов данных магнитная лента является хорошим вариантом для долговременного хранения резервных копий и архивирования большой емкости по сравнительно более низкой цене, чем диск.
Емкость ленты продолжает расти. Программа LTO имеет определенный график для предстоящих выпусков, и обычно она запускает новую версию каждые два-три года. Клиенты могут рассчитывать на эту надежную дорожную карту продукта.
Хранение на магнитной ленте также хорошо подходит для архивирования благодаря своей долговечности, так как обычно срок ее хранения составляет 30 лет. Ленты также легко перемещаются, в то время как диски не так портативны. В сценарии аварийного восстановления, если ленты находятся достаточно далеко от пострадавшего центра обработки данных, организация может использовать их для восстановления.
Однако быстрее восстановить данные с диска. В результате диск заменил ленту в качестве предпочтительного носителя для резервного копирования. Диск обеспечивает произвольный доступ, поэтому поиск определенных данных на дисках — это быстрый процесс.
Дисковые продукты для резервного копирования обычно выполняют резервное копирование в течение дня, в то время как лента выполняет резервное копирование данных реже — например, ежедневно. Таким образом, организация не хотела бы полагаться на ленту для своего последнего резервного копирования. Кроме того, организация должна убедиться, что ее ленточная библиотека совместима с остальной инфраструктурой.
В связи с ростом числа атак программ-вымогателей автономный характер хранения данных на магнитных лентах стал важным преимуществом. Кибератака не может повлиять на ленты в хранилище, которые не подключены к сети, потому что они имеют так называемый воздушный зазор. В этом случае лента превосходит даже облако, которое становится все более распространенной платформой для резервного копирования, но подвержено киберугрозам из-за своей сетевой природы.
История хранения магнитных лент
Современные накопители на магнитных лентах восходят к 1950-е годы. По словам поставщика систем хранения данных Iron Mountain, когда в 1951 году был выпущен первый современный коммерческий компьютер UNIVAC I, изобретатели использовали магнитную ленту в качестве дополнения к памяти компьютера.
Ленточные библиотеки пережили бум в эпоху мейнфреймов, когда большие компьютерные системы выполняли вычислительные задания группами. Операторы сохраняли программу и ее данные на ленте, перенося задание с компьютера на временное хранение и перезагружая его, когда его нужно было запустить снова.
Когда на рынке появились диски и их произвольный доступ, они в значительной степени заменили ленту в качестве основного хранилища. Однако в некоторых отраслях, таких как средства массовой информации и развлечения, а также наука и видеонаблюдение, для хранения данных широко используются магнитные ленты, особенно из-за их большой емкости.
В конце 1990-х была запущена компания Linear Tape-Open (LTO). Hewlett Packard — теперь Hewlett Packard Enterprise — IBM и Seagate совместно работали над технологией хранения на магнитных лентах.
LTO-1, выпущенный в 2000 году, обеспечивает 100 ГБ собственного хранилища на каждый картридж. Каждые два-три года на рынок выходит новая версия LTO с вдвое большей емкостью по сравнению с предыдущей версией и более высокой пропускной способностью.
Согласно отчету, опубликованному LTO Program за март 2018 г., в 2017 г. было поставлено 108 457 ПБ сжатых ленточных накопителей, что на 12,9% больше.% по сравнению с емкостью, отгруженной в 2016 г. Это общее количество в пять раз больше, чем 20 000 ПБ, отгруженных в 2008 г.
Основные производители и типы лент
LTO — самый популярный формат ленты на рынке, хотя корпоративная лента поддерживает большую емкость картриджа. LTO-7, выпущенный в 2015 году, имеет исходную емкость 6 терабайт (ТБ). LTO-8, выпущенный в 2017 году, имеет исходную емкость 12 ТБ.
Hewlett Packard, IBM и Seagate, которые позже продали свой ленточный бизнес компании Quantum, в конце 19 века сформировали консорциум LTO.90-х годов в качестве альтернативы собственному цифровому линейному формату ленты Quantum.
IBM и Oracle лидируют среди поставщиков корпоративных ленточных накопителей. Как и LTO, их ленточные технологии основаны на носителях из феррита бария, но они предлагают инновационные технологии приводов, длины лент и форматы картриджей, которые подходят их клиентам.
Например, ленточная система IBM 3592 Jaguar использует свой накопитель TS1150 и заявляет емкость несжатого хранилища до 10 ТБ. Oracle, купившая Sun Microsystems и StorageTek, с 2010 года разрабатывает линейку ленточных технологий под названием T10000, предлагая накопитель T10000D и картридж с исходной несжатой емкостью 8,5 ТБ.
Магнитная лента, диск или облачное хранилище
В конце 1990-х годов диск превзошел ленту в качестве предпочтительного носителя для хранения резервных копий. Последние инновации в мире ленточных накопителей, в том числе линейная ленточная файловая система IBM (LTFS), упростили доступ к данным на ленте. Файлы и объекты можно копировать непосредственно в ленточный репозиторий, работающий по технологии LTFS, поэтому они сохраняют свою исходную структуру и метаданные.
Лента работает быстрее, чем диск, при выполнении операций потокового чтения/записи, но содержимое магнитной ленты можно считывать или записывать только в последовательном формате путем буферизации в соответствующую позицию.
В отличие от диска, где время доступа измеряется в миллисекундах, время доступа к ленте может составлять секунды или минуты. В результате последовательный доступ может быть хорошим — скорость потоковой передачи для LTO-7 составляет примерно 300 мегабайт в секунду (МБ/с), — но обеспечить своевременный произвольный доступ практически невозможно.
Поставщики облачных услуг используют ленты для долгосрочного хранения данных. Например, Amazon Glacier имеет сильный ленточный компонент. Google также внедрила ленту для аварийного восстановления: когда в 2011 году Gmail отключился на три дня, компания спасла систему с помощью резервного копирования на ленту.
Достижения в области ленточных технологий/перспективы будущего Лента
с годами добавляла функции, в том числе три основных дополнения, начиная с 2004 года.
LTO-3, выпущенный в 2004 году, добавил функцию однократной записи и многократного чтения (WORM), которая записывает данные на ленту один раз и предотвращает их стирание. LTO-4 в 2007 году обеспечивал шифрование данных. В 2010 году в LTO-5 была добавлена линейная ленточная файловая система, обеспечивающая индексирование и разбиение на разделы. Все более поздние выпуски LTO также включают эти функции.
LTO-8 использует туннельное магнитосопротивление (TMR) для ленточных головок, что позволяет записывать биты в меньшие области носителя LTO. Эта технология знаменует собой переход от предыдущего гигантского магнитосопротивления (GMR). LTO-8 также использует магнитные частицы феррита бария для увеличения емкости ленты.
Однако с включением TMR и феррита бария LTO-8 обратно совместим только с одним поколением. Раньше LTO мог считывать два поколения и записывать одно поколение.
По состоянию на октябрь 2018 года дорожная карта LTO предусматривает 12-е поколение ^-го. Спецификации проектной мощности:
LTO-9: емкость 24 ТБ — 60 ТБ со сжатием
LTO-10: емкость 48 ТБ — 120 ТБ со сжатием
LTO-11: емкость 96 ТБ — 240 ТБ в сжатом виде
LTO-12: емкость 192 ТБ — 480 ТБ в сжатом виде
В 2017 году IBM и Sony заявили, что разработали технологию для обеспечения максимальной плотности записи на магнитную ленту, в результате чего емкость одного картриджа составляет около 330 ТБ без сжатия.
Поставщики все еще продвигают ленточные продукты. Например, в 2018 году Quantum и Veeam запустили то, что они называют конвергентным ленточным устройством, которое интегрирует программное обеспечение Veeam для защиты данных с резервным копированием Quantum.
Кроме того, по данным Iron Mountain, ведущие поставщики облачных хранилищ Amazon Web Services, Microsoft Azure и Google Cloud Platform используют ленточные библиотеки, подключенные к LTFS, как часть своих архитектур хранения.
Передовой опыт хранения данных на магнитной ленте
Картриджи с магнитной лентой долговечны, но требуют надлежащего ухода. Хотя срок службы ленты измеряется годами, неосторожное обращение может сократить его до нескольких недель или полностью разрушить ленту.
Пыль, грязь и масла вредны для ленты. Пользователи должны хранить ленты в своих пластиковых футлярах, когда они не используются. Кроме того, пользователи не должны:
обращаться непосредственно с лентой;
коснитесь поверхности ленты; или
открыть двери привода вручную.
Последнее обновление: октябрь 2018 г.
Продолжить чтение О хранении на магнитной ленте
Эволюция резервного копирования на ленту
Краткая история магнитной ленты
Емкость ленты увеличена для работы с зеттабайтами
Основные поставщики облачных услуг и использование лент
Диск или лента более энергоэффективны?
Кончина ленты сильно преувеличена
Архивирование на ленту обеспечивает недорогое долгосрочное хранение
Углубленное изучение архивации и резервного копирования на магнитную ленту
ленточная библиотека
Автор: Пол Крочетти
Что означает новая дорожная карта LTO для ленточных хранилищ
Автор: Пол Кирван
Будущее хранения данных должно справляться с большими объемами
Автор: Роберт Шелдон
Использование резервного копирования на магнитную ленту для уменьшения емкости хранилища
Автор: Брайен Поузи
Аварийное восстановление
10 вопросов по аварийному восстановлению, которые нужно задать в 2023 году и далее
Существует множество факторов, влияющих на бесперебойную работу плана аварийного восстановления. Вот 10 вопросов, на которые группы аварийного восстановления должны ответить…
12 тенденций обеспечения непрерывности бизнеса, на которые стоит обратить внимание
По мере стремительного развития технологий ИТ-специалистам приходится наблюдать появление и исчезновение бесчисленных тенденций. В непрерывности бизнеса есть некоторые …
Рекомендации по сетевой документации для команд аварийного восстановления
В случае аварии ИТ-команды часто думают о серверах и хранилищах, но забывают о сетях. Узнайте, что вам следует …
Хранение
Pure объединяет блочное и файловое хранилище в одном массиве FlashArray
Pure Storage расширил рынок унифицированных хранилищ, предоставив нативную поддержку файлов, блоков и виртуальных машин в массиве FlashArray, что может …
Преодолеть препятствия на пути к устойчивости хранения
Зеленые ИТ-инициативы должны включать хранение данных, но существуют различные проблемы устойчивости, связанные как с локальными, так и с.