Сравнение технологий ленточных накопителей IBM LTO Ultrium и Super-DLT

В марте 2001 года корпорация QUANTUM объявила о создании новой технологии ленточной памяти под названием Super DLTtape. В этом документе технология Super DLTtape сравнивается с технологией LTO корпорации IBM.

1. Введение:

Технология LTO (Linear Tape-Open, открытая технология последовательной записи на магнитную ленту) объединяет в себе преимущества широко используемых в настоящее время форматов последовательной многоканальной двунаправленной записи на ленту с последними достижениями в области синхронных сервоприводов ленты, аппаратных средств сжатия данных, оптимизации расположения дорожек и высокоэффективного кода коррекции ошибок, которые позволяют достичь максимальных значений емкости и производительности. Отличительные особенности формата записи, а также уникальные возможности оборудования и жестко определенного микрокода ленточного накопителя IBM Ultrium LTO, многие из которых унаследованы из высокопроизводительных ленточных подсистем Magstar, привели к созданию новой, безопасной и надежной технологии, которая превысила ожидавшийся уровень производительности.

2. Стандарты LTO и Super DLTtape:

Стандарт Super DLTtape является внутренним стандартом компании QUANTUM и нигде более не используется, в то время как стандарт LTO и соответствующий открытый формат записи совместно разработаны компаниями Hewlett-Packard (HP), IBM и Seagate Technology. Стандарт открытого формата записи доступен для всех потенциальных производителей, лицензии на его использование (в качестве интеллектуальной собственности) предоставляются по разумным ценам. Стандарт формата магнитной ленты Ultrium также соответствует этим критериям. В настоящее время уже 29 компаний подписали лицензионные соглашения на право использования формата Ultrium (по всем возможным типам лицензий). Полный список этих компаний приведен по адресу http://www.lto-technology.com/licensing/lic_parts.html. Компании HP, IBM и Seagate объединенными усилиями добились уникального результата - установили новые технические условия на устройства хранения данных на магнитной ленте для вычислительных систем среднего класса и сетевых серверов.

В настоящее время в этих системах используется множество несовместимых технологий ленточных устройств, причем устройства для некоторых из этих форматов выпускаются одним-единственным поставщиком. Уровень технологического развития каждого из этих форматов целиком зависит от усилий этих отдельных изготовителей. При этом выбор заказчиков ограничен, а проблемы несовместимости кассет различных форматов усложняют используемые ими стратегии защиты данных. Программа LTO развивает открытую и конкурентоспособную систему, которая более эффективно будет удовлетворять потребности всех заказчиков. В основе инициативы LTO лежит философия открытости, сотрудничества и защиты индивидуальных интересов всех участников. Определения формата записи в стандарте LTO оставляют разработчикам лентопротяжных устройств и кассет достаточно гибкости при проектировании и разработке изделий, так что на рынке средств LTO ожидается высокая конкуренция.

Каждая из компаний HP, IBM и Seagate вложила в программу LTO свой багаж экспертных знаний о потребностях заказчиков и взаимодополняющие технологические новшества, которые позволили разработать оптимальную технологию и создать надежный фундамент для обмена данными. Компании HP, IBM и Seagate приглашают другие компании к участию в этой новой программе в индустрии ленточных накопителей, предоставляя им открытые лицензии. Формат Ultrium является реализацией технологии LTO с использованием одной катушки с лентой большой емкости. Этот формат идеально подходит для задач резервного копирования и восстановления данных, а также для архивных приложений.

Он обеспечивает великолепный уровень производительности и надежности как в автономных, так и в автоматизированных системах. Формату Ultrium следует отдавать предпочтение в случае, если основным требованием при создании системы хранения данных является емкость, а не скорость доступа. Ленточная кассета Ultrium имеет емкость со сжатием данных до 200 ГБ (коэффициент сжатия 2:1) и собственную емкость (без сжатия) до 100 ГБ. Формат магнитной ленты Ultrium установил новые рекорды тестов по резервному копированию и архивации больших объемов данных.

3. Доступные интерфейсы:

QUANTUM будет предлагать накопители Super DLTtape с интерфейсами SCSI LVD (Low Voltage Differential) и HVD (High Voltage Differential). Накопители LTO Ultrium компании IBM поставляются с интерфейсами LVD и HVD SCSI и с интерфейсом Fibre Channel (FC). Fibre Channel (FC) - это технология последовательной передачи данных по сети и каналу. Она разработана для хранилищ данных и серверных кластеров. Скорость передачи данных по каналу FC достигает 200 МБ/с (2 Гбит FC), а расстояние между подключенными устройствами может достигать 2 км. К одному кольцу FC можно подключить до 127 устройств. Интерфейс FC был спроектирован для приложений, требующих большой ширины полосы, например, для рендеринга видеороликов со звуковым сопровождением, оперативной обработки транзакций, хранилищ данных, систем информационной проходки, браузеров и серверов Интернет и корпоративных интрасетей. Он часто находит применение в высокоскоростных глобальных сетях (WAN) и в сетях хранения данных (SAN).

Сети хранения данных SAN обеспечивают практически неограниченную пропускную способность соединения между серверами и хранилищами данных. В сетях SAN нет ограничений по полосе пропускания масштабируемости, присущих более ранним архитектурам на базе шины SCSI. Эти сети удовлетворяют потребностям заказчиков: время резервного копирования сводится к минимуму, а доступность данных для приложений максимальна. Типичным применением сетей SAN является организация систем резервного копирования без использования ресурсов локальной сети или сервера, когда ведущий компьютер не участвует в операциях чтения и записи копируемых данных.

Вместо этого данные копируются непосредственно с дискового накопителя на ленточный накопитель по каналу FC. Для резервного копирования данных на большие расстояния с большой шириной полосы пропускания в среде SAN следует использовать систему резервного копирования данных с интегрированным интерфейсом FC. 4. Технология, емкость, производительность и цена: Система SDLT 220 компании QUANTUM имеет на 10% большую емкость, поскольку магнитные ленты QUANTUM были разработаны позднее. Современные технологии развиваются стремительно, и плотность записи, от которой зависит емкость кассеты, возрастает за год очень заметно (емкость и плотность записи обычно удваиваются за каждые 18-24 месяцев). Поэтому IBM планирует в 2002 году выпустить второе поколение магнитных ленточных носителей IBM Ultrium с удвоенной емкостью кассеты.

Однако еще более важным параметром, чем емкость, является скорость резервного копирования и восстановления данных. Допустимые интервалы времени между операциями резервного копирования все время снижаются, и поэтому скорость передачи данных становится одним из основных факторов при выборе технологии ленточных накопителей. В приведенной ниже таблице сравниваются основные технические параметры ленточных накопителей IBM Ultrium и QUANTUM SDLT 220.

Для обеспечения высокой скорости поиска в накопителях IBM LTO Ultrium их конструкция должна быть очень надежной. В конструкции IBM для самых важных деталей используется нержавеющая сталь или другой металл, например:

Литая алюминиевая рама обеспечивает жесткую и надежную конструкцию лентопротяжного механизма
Полностью металлическая муфта обеспечивает точную регулировку и длительный срок службы
Стальные шарикоподшипники в загрузочном механизме
Установочные штифты картриджа из нержавеющей стали
Тефлоновое покрытие для уменьшения трения

Накопители IBM LTO Ultrium рассчитаны на длительный срок службы и отличаются высоким качеством изготовления.

Из-за более высокой скорости передачи данных в накопителях IBM LTO Ultrium для резервного копирования заданного объема данных в указанное время требуется меньшее число накопителей, а значит, и меньшие затраты. Если для записи ваших данных в определенный интервал времени вы вынуждены подключить большее число накопителей, то следует помнить два момента:

4. Память в кассете:

В кассетах LTO и Super DLTtape идентификационная информация о кассете и информация об ошибках хранятся в специальной области внутри кассеты. В кассетном модуле CTM (Cartridge Tape Module) компании QUANTUM эти данные записываются непосредственно на магнитную ленту кассеты. В случае повреждения магнитной ленты вся эта информация будет потеряна.

Память кассеты (Cartridge Memory - CM) LTO - это электронный и интерфейсный модуль, встроенный внутрь картриджа Ultrium, в котором имеется энергонезависимая память объемом 4 КБ (32 Кбит) для хранения и извлечения идентификационных и служебных данных. В LTO-CM используется бесконтактный радиочастотный (RF) интерфейс, устраняющий необходимость физического размещения разъема для подачи питания и сигналов внутри кассеты.

Память LTO-CM предоставляет накопителю информацию о положении записей на магнитной ленте, не считывая для этого с ленты таблицу записей или каталог. LTO-CM также позволяет записывать блоки данных с абсолютным номером прохода записи и с последовательным номером. Это упрощает нахождение и удаление устаревших данных и позволяет надежно выполнять операции записи и чтения даже в самых загруженных системах. В этой памяти можно также хранить пользовательскую информацию, например данные об изготовителе кассеты для гарантийных целей, данные о сроке эксплуатации кассеты, о количестве операций загрузки, о накопленных временных ошибках, о количестве операций переформатирования ленты и т.п.

IBM использует эту информацию в своих ленточных накопителях Ultrium для непрерывного отслеживания параметров носителя, накопителя и производительности с помощью запатентованной IBM специализированной программной системы статистического анализа и составления отчетов SARS (Statistical Analysis and Reporting System). Эта функция накопителя IBM Ultrium LTO позволяет анализировать производительность ленточного накопителя и кассеты и выдавать соответствующие отчеты.

Она позволяет идентифицировать и оценивать ошибки, связанные с неисправностями носителя и механизма накопителя, отслеживать накопление постоянных ошибок на различных накопителях, что дает возможность заблаговременно предотвращать снижение производительности как носителей, так и накопителей.

5. Семейство продуктов:

На момент написания этого документа (апрель 2001) единственным доступным продуктом от QUANTUM, о выпуске которого было объявлено, был SDLT 220, внешний накопитель на магнитной ленте с одним лентопротяжным устройством. В то же время IBM предлагает широкий выбор продуктов семейства LTO Ultrium, соответствующих практически любым потребностям заказчиков в областях систем хранения данных для средних и крупных компаний:

Внутренний накопитель без контроллера, предназначенный для автоматизированных систем и сред SAN/NAS.

Внешний ленточный накопитель IBM Ultrium - полностью готовое к работе с приложениями решение LTO начального уровня.

Автозагрузчик IBM Ultrium Autoloader с одним накопителем и 7 кассетами совокупной емкостью до 700 ГБ без сжатия (1,4 ТБ со сжатием данных), и опционный считыватель штрихового кода.

Масштабируемая ленточная библиотека IBM Ultrium Scalable Tape Library, содержащая до 6 внутренних накопителей совокупной емкостью до 7,2 ТБ без сжатия (14,4 ТБ со сжатием данных), масштабируемое автоматизированное решение с высочайшей плотностью записи.

Сверхмасштабируемая ленточная библиотека IBM Ultrascalable Tape Library, объединяющая до 12 внутренних накопителей в одном корпусе, с совокупной емкостью до 72 ТБ без сжатия (144 ТБ со сжатием данных), которую можно расширить с помощью 5 дополнительных модулей до 72 накопителей для достижения емкости 496,2 ТБ сжатых данных.

6. Перспективные планы:

В отличие от стандарта Super DLTtape компании QUANTUM, в стандарте LTO наличествует четко определенный план развития технологии на четыре поколения, причем указана конкретная технология, которая будет поддерживать рост емкости и скоростей передачи данных.

Циклы смены поколений продуктов будут длиться 18-24 месяцев. Для защиты капиталовложений заказчиков все последующие поколения накопителей Ultrium будут способны считывать и записывать носители, записанные на накопителях предыдущего поколения, и считывать данные, записанные на накопителях двух предыдущих поколений.