Стример

Сучасний стример стандарту LTO та картридж до нього

Стример [1] (від англ. streamer ), Також стрічковий накопичувач - запам'ятовуючий пристрій на принципі магнітного запису на стрічковому носієві, з послідовним доступом до даних, за принципом дії аналогічний побутовому магнітофону.

Основне призначення: запис і відтворення інформації, архівація та резервне копіювання даних.


1. Переваги і недоліки

Технологія зберігання даних на магнітній стрічці в ході розвитку обчислювальної техніки зазнала значних змін, і в різні періоди характеризувалася різними споживчими властивостями. Використання сучасних стримерів має наступні відмітні риси.

Переваги:

  • велика ємність;
  • низька вартість і широкі умови зберігання інформаційного носія;
  • стабільність роботи;
  • надійність;
  • низьке енергоспоживання у стрічкової бібліотеки великого обсягу.

Недоліки:

  • низька швидкість довільного доступу до даних через послідовного доступу (стрічка повинна прокрутитися до потрібного місця);
  • порівняно висока вартість накопичувача (стримера).

2. Базові способи запису

Існує два базових методи занесення інформації на магнітну стрічку в стримерах:

  • лінійна магнітна запис;
  • похило-рядкова магнітний запис.

2.1. Лінійна магнітний запис

При використанні даного методу запису, дані записуються на стрічку у вигляді декількох паралельних доріжок. Стрічка має можливість рухатися в обох напрямках. Зчитує магнітна головка під час читання нерухома, також як і записуюча під час запису. По досягненні кінця стрічки зчитує / записуюча голівка зсувається на наступну доріжку, а стрічка починає рухатися в протилежному напрямку. Технологія по суті аналогічна побутовому аудіомагнітофон. Можливе застосування декількох головок, які працюють з декількома доріжками одночасно (багатодоріжковий стример). У сучасних пристроях цей метод домінує.


2.2. Похило-рядкова магнітний запис ("Helical Scan")

Якщо використовується даний метод, то блок головок запису-відтворення (БГЗВ) розміщується на обертовому барабані, повз якого механізм простягає стрічку, при читанні і записі. Запис при цьому ведеться в одному напрямку. Залежно від використовуваного формату запису стрічка проходить навколо БВГ під деяким кутом, причому вісь самого циліндра БГЗВ також нахилена під невеликим кутом до стрічки. Стрічка при запису-читання рухається в одному напрямку. Даний спосіб запису передбачає наявність похилих доріжок на поверхні стрічки. Аналогічна технологія застосовується в відеомагнітофонах. Похило-рядковий метод був винайдений, щоб домогтися більш високої щільності запису, ніж при лінійному методі, без необхідності зменшення зазору в головках і збільшення швидкості руху стрічки (проте в даний час ці технічні обмеження подолані і в рамках лінійного методу).


3. Історія

Магнітна стрічка була вперше використана для запису комп'ютерних даних в 1951 році в компанії Eckert-Mauchly Computer Corporation на ЕОМ UNIVAC I. В якості носія використовувалася тонка смужка металу шириною 12,65 мм, що складається з нікельованої бронзи (звана Vicalloy). Щільність запису була 128 символів на дюйм (198 мікрометрів / символ) на вісім доріжок.

У ЕОМ, що випускалися до моменту появи і широкого розповсюдження жорстких дисків, накопичувачі на магнітній стрічці (НМЛ), аналогічні стримери, використовувалися як основний довготривалий носій інформації. Надалі, в мейнфреймах НМЛ стали використовуватися в системах ієрархічного управління носіями для зберігання рідко використовуваних даних. Деякий час вони досить широко застосовувалися в якості знімного ЗУ при перенесенні великої кількості інформації.


3.1. 9-дорожечной стрічки

9-дорожечной стрічки

Широке поширення стрічкових накопичувачів було пов'язано з великими ЕОМ і, зокрема, мейнфреймами IBM. Починаючи з представленого в 1964 сімейства IBM System/360, у фірмі IBM був прийнятий стандарт 9-дорожечной стрічки з лінійною записом, який згодом поширився також в системах інших виробників і широко використовувався до 1980-х років. У СРСР цей стандарт магнітних стрічок абсолютно домінував, завдяки використанню стрічкових накопичувачів сімейства ЄС ЕОМ, у тому числі і в складі комп'ютерів інших архітектур.


3.2. Аудіокасета

Аудіокасета

У домашніх персональних комп'ютерах 1970-х і початку 1980-х років (аж до середини 1990-х) в якості основного зовнішнього запам'ятовуючого пристрою у багатьох випадках використовувався звичайний побутовий магнітофон або, зрідка, спеціальні пристрої на його основі з автоматичним управлінням. Ця технологія була недостатньо пристосована для комп'ютерних потреб, зате була вельми дешева і доступна для домашнього користувача (так як сам аудіомагнітофон у багатьох з них уже був).


3.3. Технологія DDS

DAT

Формат зберігання даних DDS (англ. Digital Data Storage ) Був розроблений в 1989 році компаніями Hewlett-Packard і Sony на базі формату DAT (Digital Audio Tape) розробленої компаніями Sony і Philips в середині 1980-х. За зовнішнім виглядом він нагадує зменшену в два рази аудіокасету, оскільки являє собою четирехмілліметровую магнітну стрічку, укладену в захисний пластиковий корпус розміру 73 мм 54 мм 10,5 мм. Як підказує сама назва, запис на магнітну стрічку проводиться цифровим, а не аналоговий спосіб, при цьому використовується 16-бітна імпульсно-кодова модуляція (PCM) без стиснення, як у CD, а частота дискретизації може бути як більше, ніж у CD (44 , 1 кГц), так і менше, а саме: 48, 44,1 або 32 кГц. Це означає, що запис проводиться без втрати якості вихідного сигналу, на відміну від більш пізніх форматів DCC (англ. Digital Compact Cassette ) І MD (англ. MiniDisc ). Накопичувачі DDS використовують техніку запису, аналогічну застосовуваної в DAT-аудіомагнітофон і засновану, як на переміщенні носія в горизонтальному напрямку, так і головок читання-запису - у вертикальному напрямку.


3.4. Технологія QIC

Касета QIC-80

У 1990-і роки для систем резервного копіювання персональних комп'ютерів були популярні стандарти QIC-40 і QIC-80, що використали невеликі касети фізичної ємністю 40 і 80 Мбайт відповідно. Підтримувалося апаратне стиснення даних. Накопичувачі цих стандартів встановлювалися в стандартний 5-дюймовий відсік і підключалися до інтерфейсу контролера флоппі-дисків. Надалі з'явилася велика кількість схожих стандартів під торговими марками QIC і Travan, що визначають носії ємністю до 10 Гбайт.


3.5. Технологія DLT

Картридж SDLT

Технологія DLT була представлена ​​фірмою Quantum (англ.) на початку 1990-х років на основі більш ранньої технології CompacTape для комп'ютерів VAX фірми Digital Equipment Corporation, стрічкове підрозділ якої придбала Quantum. Подальшим розвитком DLT з'явилася технологія Super DLT (SDLT).
Лінійка стандартів CompacTape / DLT / SDLT визначає носії фізичної ємністю від 100 Мбайт до 800 Гбайт.

З 2007 розвиток стандарту SDLT фірмою Quantum припинено на користь LTO, але обладнання та носії запису ще випускаються.


4. Сучасні стандарти

Сучасні стримери, як правило, підключаються через високопродуктивний інтерфейс SAS, який забезпечує передачу даних зі швидкістю 3 або 6 Гбіт / с. Старші моделі IBM мають можливість підключення через інтерфейс FICON.

4.1. Технологія LTO

Картридж LTO

В даний час на ринку домінують стримери, відповідні лінійці стандартів LTO (Linear Tape-Open).

Представлений фірмою IBM стример LTO-5 TS2350 оснащений, крім двох інтерфейсів SAS, також інтерфейсом Ethernet. Однак, в даний час (червень 2010-го) цей інтерфейс не може використовуватися, він оголошений зарезервованим для майбутніх версій прошивок [2].


4.2. Технологія IBM 3592

Компанія IBM постачає в даний час, крім обладнання LTO, стримери власного закритого стандарту IBM 3592 (Jaguar), представлені сучасною моделлю IBM TS1140 [3], а також сумісні стрічкові бібліотеки. Це обладнання використовується в серверах і мейнфреймах. До лінійці IBM 3592 відносяться моделі стримерів власне 3592 (1 покоління), TS1120 (2 покоління), TS1130 (3 покоління) і TS1140, а також стрічкові бібліотеки на їх основі. Картриджі мають фізичну ємність до 4 Тбайт.

Будучи, на відміну від стандарту LTO, орієнтований не тільки на архівацію і резервне копіювання, але і на довільний доступ до даних, стандарт IBM 3592 забезпечує задоволення більш жорстких вимог по кількості перезаписів носія. Також в IBM 3592 використаний ряд рішень для оптимізації продуктивності в старт-стопного режимі запису, такі як глибоке кешування даних і Багатошвидкісне рух стрічки (6 або 7 швидкостей, залежно від моделі стримера).

IBM 3592 використовує лінійний метод запису.

Відмінною особливістю стандарту IBM 3592 є закладена в нього можливість переформатування магнітних носіїв старого покоління під формат більш нових пристроїв з відповідним підвищенням інформаційної ємності (на відміну від інших сучасних стандартів, що забезпечують сумісність нових пристроїв зі старими носіями тільки в старому форматі). У загальному випадку передбачається сумісність на 2 покоління вперед, конкретні допустимі режими використання конкретного носія в конкретному пристрої визначаються за таблицею:

Довжина стрічки (м) Стример 3592 J1A Стример TS1120 Стример TS1130 Стример TS1140
Картридж 3592 JJ / JR 610 м 60 GB 100 GB 128 GB
Картридж 3592 JA / JW 610 м 300 GB 500 GB 640 GB
Картридж 3592 JB / JX 825 м 700 GB 1 TB 1.6 TB
Картридж 3592 JC / JY 4 TB
Картридж 3592 JK (short JC) 500 GB

4.3. Перспективи

В даний час компаніями IBM Research і FujiFilm представлена ​​технологія, що дозволяє записувати до 35 терабайт даних на стрічковому картриджі, порівнянному за розмірами з LTO. Відкритим, проте, поки залишається питання про забезпечення достатньої пропускної спроможності інтерфейсу підключення пристрою і блоків самого пристрою: сучасним пристроям LTO-5, орієнтованим на підключення по інтерфейсу 6 Гбіт / с SAS з фактичної пропускною здатністю 140 Мбайт / с, знадобилося б близько 3 доби для запису 35 терабайт даних [4]. Однак позиції стрічкових бібліотек в даний час значно послаблюються дуже швидким прогресом в ємності і вартості конкуруючих з ними дискових накопичувачів .


5. Програмне забезпечення

У Unix-подібних операційних системах найпростіша, але достатня у багатьох випадках, робота зі стримером підтримується з командного рядка за допомогою команд tar і mt (винятком є Mac OS X, в якій mt відсутня, а tar не підтримує стримери). Більш розвинені засоби резервного копіювання забезпечуються спеціальними програмами, доступними для всіх поширених операційних систем.

У 2010 році фірмою IBM представлена ​​вільно поширювана файлова система LTFS (англ.) для стрічкових накопичувачів, що підтримують розбиття на розділи (partitioning), до яких відносяться стримери стандарту LTO-5, а також IBM 3592/TS1120/TS1130 [5]. Ця файлова система дозволяє звертатися до вмісту стрічки, як до звичайного дерева каталогів з файлами. В даний час LTFS реалізована IBM для платформ Linux і Mac OS X, ведуться роботи над реалізацією для Windows.


6. Стрічкова бібліотека

Велика стрічкова бібліотека StorageTek Powderhorn. Висота 180 см

Накопичувач на магнітній стрічці, що підтримує роботу одночасно з декількома стрічками, називається стрічковою бібліотекою. Роботизовані стрічкові бібліотеки можуть містити сховища з тисячами магнітних стрічок, з яких робот автоматично дістає необхідні стрічки і встановлює в одне або кілька пристроїв читання-запису. З програмної точки зору така бібліотека виглядає, як один накопичувач з величезною місткістю і значним часом довільного доступу. Касети в стрічкової бібліотеці ідентифікуються спеціальними наклейками зі штрихкодом, який зчитує робот. В даний час (2010 рік) комерційно доступні моделі стрічкових бібліотек з ємністю до 70 петабайт при використанні 70 000 касет [6].

Стрічкова бібліотека має значні переваги перед дисковим масивом по вартості і енергоспоживанню при великих обсягах збережених даних. Наприклад, згідно з розрахунками 2008 видання Clipper Notes [7], для підтримки в постійному доступі архіву розміром 6,6 петабайт протягом 5 років, вартість дискової системи (RAID-масивів, контролерів, розгалужувачів, дисків, харчування, охолодження і пр.) складе 14700000 доларів (в тому числі вартість електроенергії - 550 тис. доларів), в той час як вартість стрічкової бібліотеки - менше 700 тис. доларів (у тому числі вартість електроенергії - 304 долари). Недоліком стрічкової бібліотеки є час довільного доступу до даних, що у нормальному режимі функціонування може досягати декількох хвилин, а також падіння продуктивності на порядки при збільшенні кількості різних одночасних запитів більш числа наявних пристроїв читання-запису (коли касети виявляються вартими в черзі до пристрою).


Примітки

  1. ГРАМОТА.РУ - довідково-інформаційний інтернет-портал "Російська мова" | Словники | Перевірка слова -
  2. IBM System Storage TS2350 Tape Drive. Setup, Operator, and Service Guide - publibfi.dhe.ibm.com/epubs/pdf/c2722770.pdf
  3. Прес-реліз IBM - www.ibm.com/news/ru/ru/2011/05/09/m670604n53497s87.html
  4. 35TB cartridge poses whole new set of problems - www.theregister.co.uk/2010/01/26/ibm_35tb_tape/
  5. Linear Tape File System (LTFS) - www.almaden.ibm.com/storagesystems/projects/ltfs/
  6. Sun StorageTek SL8500 Modular Library System - www.oracle.com/us/products/servers-storage/storage/tape-storage/029139.htm
  7. Disk and Tape Square Off Again - Tape Remains King of the Hill with LTO-4 - www.lto-technology.com/pdf/tape_and_disk_square_off.pdf