Если когда-либо в канун Рождества вам приходилось упаковывать множество подарков, то вы знаете, что не все ленты одинаковы. Конечно, лента может запросто приклеиться к ковру, но вряд ли она подойдет к вашему пакету. Тот же принцип применим и к магнитной ленте с цифровой линейной записью (Digital Linear Tape, DLT), и библиотекам на базе накопителей DLT. Если библиотеки с лентами DLT начального уровня рассматриваются как универсальные потребительские продукты, то устройства среднего и высшего класса значительно различаются по своим характеристикам.
Если говорить о технологиях резервного копирования и хранения информации на магнитных лентах, то дефицита решений здесь отнюдь не наблюдается. Альтернатив существует множество, и этот список продолжает расти. Согласно прогнозам IDC (International Data Corp.), совокупный объем рынка накопителей с магнитной лентой шириной 4/8 мм и на базе технологии DLT к 2002 г. составит 2,9 млрд долларов. Кроме того, по данным IDC, в 1998 г. рынок DLT вырос на 30% в денежном исчислении и на 27% по числу проданных устройств. Значительный рост в данной области прогнозирует и Freeman Associates - консалтинговая фирма, специализирующаяся в области систем хранения данных. Она ожидает, что объем рынка устройств DLT увеличится с 850 млн в 1997 г. до 1,35 млрд в 2003 г.
Основными стимулами к повышению производительности ленточных устройств среднего и старшего класса являются рост использования Internet и распространение корпоративных сетей Intranet, увеличение числа серверов для обеспечения роста данных сетей, а также ужесточение требований к хранению информации и ее восстановлению в случае аварий. Спрос на системы резервного копирования и хранения данных на базе DLT особенно подстегивается все более активным использованием таких приложений, как мультимедиа, видео по запросу, звуковое информационное наполнение, публикации и обработка медицинских изображений.
В 1994 г. компания Quantum приобрела технологию DLT у Digital Equipment. Сегодня Quantum остается единственным поставщиком накопителей DLT, и ее устройство DLT 7000 является доминирующим продуктом на рынке систем среднего и старшего класса. Во многих приложениях ближайшим конкурентом DLT остается 8-миллиметровая магнитная лента (см. Таблицу 1).
Линейная серпантинная структура записи DLT имеет определенные преимущества по сравнению с системами с винтовой разверткой. При линейной серпантинной записи данные размещаются вдоль дорожек с одного конца ленты до другого. По достижении конца ленты головки чтения/записи изменяют свою позицию и записывают новую группу дорожек - на этот раз в обратном направлении. В системах с винтовой разверткой головки чтения/записи размещаются на вращающемся барабане, при этом данные записываются в виде диагональных полос на ленте. Линейная архитектура DLT означает, что накопителю на магнитной ленте требуется меньше времени для перемещения между файлами, распределенными по разным участкам ленты.
Нынешняя технология DLT 7000 поддерживает скорости передачи данных 5 Мбайт/с (без сжатия) и 10 Мбайт/с (со сжатием) при емкости до 35 Гбайт (без сжатия) и 70 Гбайт (со сжатием) на каждую ленту. Согласно Quantum, данная система может автоматически перезаписывать плохие блоки на параллельные каналы ленты, тем самым снижая процент ошибок. (Следует отметить, что, хотя степень сжатия может быть различной, в большинстве спецификаций она выражается отношением 2 к 1. Если не оговаривается обратное, то в данной статье мы будем подразумевать отношение 2 к 1, поэтому, говоря о производительности, мы будем приводить ╚собственные╩ скорости передачи данных, т. е. скорости передачи без сжатия информации.)
Недавно компания Quantum анонсировала устройство Super DLT, обещая выпустить его во второй половине 1999 г. Согласно Quantum, применяемые в накопителе Super DLT материалы позволяют осуществлять магнитное кодирование данных на одной стороне ленты и лазерное кодирование служебной информации на другой (для позиционирования ленты и контроля скорости). Поскольку для управления перемещением ленты отдельной магнитной головки в этом случае не требуется, головки можно будет объединить в группы (кластеры), резко увеличив емкость ленты (минимум до 100 Гбайт на картридж). При этом скорость записи достигнет 10 Мбайт/с.
Хотя технология цифровой линейной записи является в настоящее время стандартом де-факто для ленточных устройств хранения (за исключением небольших настольных систем), это не единственный игрок на данном рынке. В число потенциальных конкурентов входят накопители на базе технологии LTO (Linear Tape Open). LTO - открытый стандарт хранения данных, предложенный компаниями Hewlett-Packard, IBM и Seagate Technologies. Ожидается, что LTO позволит достичь скорости передачи данных до 20 Мбайт/с. Сообщается также, что Ultrium, специальная версия для систем хранения данных большой емкости, даст возможность записывать на ленту до 100 Гбайт информации (без сжатия).
Предполагается, что модернизированная версия продукта Mammoth компании Exabyte, получившая название Mammoth-2, будет поддерживать скорость передачи данных 12 Мбайт/с при емкости 70 Гбайт. Разработка компании Sony, устройство AIT-2, должна обеспечить скорость передачи данных 6 Мбайт/с и емкость 50 Гбайт. Как ожидается, накопители для этих лент появятся на рынке во второй половине 1999 г.
Устройство Magstar 3570 производства IBM имеет скорость передачи данных 7 Мбайт/с при емкости 5 Гбайт. Хотя относительно низкая емкость данного устройства может послужить препятствием к его применению в некоторых ситуациях, Magstar 3570 представляет собой превосходный выбор, когда необходим быстрый доступ к данным (в отличие от систем резервного копирования и архивирования).
По различным причинам организации, где требуются системы среднего и старшего класса, предпочитают ленточные библиотеки любым другим решениям, таким, как ленточные массивы и системы RAID, которых мы коснемся позднее. Особой популярностью пользуется комбинация DLT и библиотек. Типичная библиотека DLT состоит из нескольких накопителей DLT. Во многих таких библиотеках применяется накопитель Quantum DLT 7000.
Библиотека DLT имеет магазин или стойку на несколько картриджей. (Некоторые системы требуют индивидуальной загрузки картриджей в слоты библиотеки.) Другие компоненты библиотеки DLT включают роботизированный загрузочный механизм, контроллеры загрузки, считыватель штрих-кода, источник питания и защитный корпус. Крупные библиотеки имеют также ╚почтовый ящик╩ - слот или отсек на передней панели ленточной библиотеки, позволяющий оператору загружать ленты, не открывая основную дверцу и не прерывая работы системы.
Степень автоматизации подобных устройств определяется в основном требованиями резервного копирования и архивирования, поддержкой иерархической системы хранения (Hierarchical Storage Management, HSM), уровнем оперативности хранения, наличием ленточных массивов, задачами хранения и распространения изображений и видео.
Одним из преимуществ систем большой емкости, объединяющих несколько устройств, является возможность отправки пользователем заданий на разные накопители. Интерфейс между программным обеспечением и библиотекой DLT спроектирован так, чтобы каждый накопитель загружал нужные ленты и чтобы эти ленты хранились упорядоченным образом. При всей эффективности и быстроте библиотеки DLT могут, как мы увидим ниже, оказаться очень дорогими.
Вследствие некоторой путаницы в терминологии, касающейся устройств категории DLT, мы хотели бы вначале прояснить эти вопросы и рассмотреть несколько базовых определений.
Автозагрузчики (autoloader) представляют собой системы с одним ленточным накопителем и устройством смены лент, последовательно загружающим их. Такие системы применяются в основном в приложениях резервного копирования.
Массив накопителей на магнитной ленте обычно содержит четыре или более накопителей в одном корпусе. Как и в случае библиотеки DLT, пользователь может одновременно отправлять задания на несколько накопителей в массиве. Подобный массив обычно стоит дешевле типичной библиотеки DLT. С другой стороны, пользователю приходится менять ленты вручную и следить за их правильной ротацией самостоятельно. Массивы реализуются как избыточные массивы недорогих лент (Redundant Array of Inexpensive Tapes, RAIT). Некоторые такие системы поддерживают, например, технологии RAID 1 (зеркальное отражение) и RAID 3 (распределение данных). В некоторых конфигурациях применение RAIT позволяет резко повысить производительность и отказоустойчивость системы хранения данных (в частности, когда каждые два накопителя DLT 7000 обслуживаются своим контроллером).
Мнения относительно ценности подобных подходов существуют самые разные. Некоторые считают, что потенциальные преимущества технологии RAIT минимальны, особенно когда аналогичные результаты достигаются путем параллельного подключения нескольких накопителей. Другие полагают, что ленточные системы RAID в определенных ситуациях могут оказаться избыточными - все зависит от таких факторов, как стоимость.
Наиболее важными параметрами для оценки библиотек DLT являются скорость, емкость и надежность. Кроме того, библиотеки различаются по таким характеристикам, как число слотов и накопителей, количество портов доступа к картриджам, список поддерживаемых операционных систем, а также разнообразие встроенных функций управления. Отдельного внимания заслуживает и то, как система осуществляет инвентаризацию.
В спецификациях ленточных накопителей производители указывают обычно емкость устройств и скорость передачи данных, время поиска и перемотки, надежность - обычно в виде среднего времени наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF), долговечность носителя и головки чтения/записи, среднее время доступа к файлу, время загрузки, в частности время загрузки картриджа, и потребляемую мощность. При всей кажущейся очевидности этих параметров каждый поставщик интерпретирует их по-своему (см. врезку ╚Анализ спецификаций производителей╩).