Seagate Viper Ultrium: прорыв на рынке ленточных накопителей

Объемы информации растут с каждым днем. Интернет, электронная коммерция, хранение и последующая обработка больших массивов данных, работа с цифровой графикой, видео и аудио — как справиться с таким объемом важных данных?

Как показывают исследования, проведенные в Университете Калифорнии (Беркли, США), современный мир в год вырабатывает между одним и двумя экзабайтами уникальной информации. Среди этих 1-2 млрд ГБ печатные документы составляют лишь 0.003%. По данным исследовательской компании IDC, объемы мировой информации удваиваются с каждым годом, а у Интернет-провайдеров — ежегодный прирост более десяти раз.

Уникальная информация становится все дороже и ее хранение требует немалых затрат. В последнее время появилось немало новых технологий и решений, призванных помочь управлению и хранению данных – Fibre Channel, сети устройств хранения данных (SAN), сетевые подсистемы хранения данных (NAS). И практически все эти решения требуют скоростных и высокоемких устройств резервного копирования. На сегодняшний день именно накопители на магнитной ленте уверенно удерживают первое место среди устройств резервного копирования и показывают стабильный рост объемов продаж. С полной уверенностью можно говорить о том, что хранение данных на магнитной ленте стало универсальным средством обеспечения сохранности информации.

Напомним, что накопители на магнитной ленте применяются вместе с компьютерами еще с 50-х гг., придя на смену бумажным носителям информации — перфолентам и перфокартам. Сегодня в системах масштаба предприятия и сетях крупных департаментов обычно используются потоковые накопители. Стримеры базируются на лентопротяжном механизме, работающем в инерционном режиме. Данный режим работы обладает неоспоримыми преимуществами перед «старт-стопным» при передаче больших объемов данных, т. к. позволяет обрабатывать ленты на значительно более высокой скорости. Кроме этого, в этом случае промежутки между блоками информации могут быть очень короткими, за счет чего хранимый объем данных на ленте фиксированной длины увеличивается.

Магнитная лента, как устройство длительного хранения данных, до сих пор имеет первостепенное значение по очень простой причине — именно магнитная лента обеспечивает низкую стоимость при высокой емкости.

Вместе с этим, в компьютерной индустрии существует огромное количество устройств, использующих несовместимые друг с другом форматы записи данных. Это часто затрудняет не только выбор конкретного накопителя, но и обмен данными при его эксплуатации. Для решения этой проблемы в ноябре 1997 г. три крупнейшие компании, производящие накопители на магнитной ленте, — IBM, Seagate Technology и Hewlett-Packard — объявили о заключении соглашения о создании новой технологии для накопителей на магнитной ленте, применяемых в компьютерных системах масштаба крупного предприятия.

Главная особенность новой технологии — открытая спецификация используемого формата записи. Такой подход в перспективе развития позволяет получить большое количество носителей данных от разных производителей и организовать реальный обмен носителями данных между накопителями разных производителей. Кроме этого, обеспечивается масштабируемое наращивание производительности накопителей, облегчается адаптация накопителей к технологическим новшествам и расширяется диапазон создаваемых накопителей — от устройств для одиночного сервера до систем для сетей масштаба предприятия. И, наконец, для OEM-партнеров и конечных пользователей обеспечивается защита инвестиций.

В апреле 1998 г. новая технология, названная LTO (Linear Tape Open), была представлена широкой компьютерной аудитории. Данная технология объединила преимущества линейных многоканальных двунаправленных форматов записи с улучшенной сервосистемой, компрессией данных, размещением дорожек, коррекцией ошибок, производительностью и надежностью. Особенностями новой технологии являются многоканальная серпантинная запись и ее высокая плотность (до 100 Мб/дюйм²).

На LTO-технологии базируются два формата — Ultrium и Accelis. Объясняется это тем, что не все пользователи предъявляют одинаковые требования к системам хранения данных. Для одних важнее всего «интенсивное чтение», т. е. максимально быстрый доступ к требуемым данным, например, при организации крупных библиотек на базе накопителей на магнитной ленте. Именно этим характеризуется формат Accelis. Для других пользователей более значимым параметром является «интенсивная запись». Иными словами, заполнение большого объема памяти с максимально возможной скоростью. Примером такой задачи может служить создание резервных копий данных с дисковых накопителей (backup). Для этих целей созданы накопители с поддержкой формата записи Ultrium.
При использовании LTO-технологии полная ширина ленты делится на несколько более узких областей. Количество их зависит от типа формата: для Ultrium выделяется 4 области, а для Accelis — две. Блок головок одновременно охватывает только одну из имеющихся областей и заполняет их последовательно. На верхней и нижней границах каждой области данных записывается сервоинформация.

Форматы Ultrium и Accelis предусматривают использование одинаковых магниторезистивных головок сервосистем, а также конструкцию отдельных механических и электронных блоков. Однако для достижения большей емкости в Ultrium применяется более широкая лента.
Именно формат Ultrium был выбран компанией Seagate для ленточных накопителей, поэтому рассмотрим его подробнее. Данный формат предусматривает использование однокатушечного картриджа, размеры которого составляют 105х102х21 мм. На ленте есть место для 384 дорожек данных, распределенных на 4 области по 96 дорожек. Первое поколение Ultrium-совместимых устройств будет 8- или 4-канальным. В последнем случае скорость передачи данных не превысит 5-10 Мб/с. В дальнейшем планируется увеличение количества каналов до 16. В таблице 1 приведены предполагаемые технические характеристики 4-х поколений Ultrium-совместимых устройств.

Таблица 1.
Предполагаемые технические характеристики
4-х поколений Ultrium-совместимых устройств

Высокая целостность данных при записи 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 проверку данных в масштабе реального времени. Динамическая перезапись сбойных блоков обеспечивает качественное копирование информации даже при выходе из строя одной или нескольких головок.

Объединение двух сервосистем гарантирует нормальное функционирование накопителя даже в случае выхода из строя одной из них или повреждения части сервоинформации, записанной на магнитной ленте.
В картриджи встраивается специальный модуль LTO-CM (LTO Cartridge Memory), который содержит 4 КБ памяти. В ней может храниться не только служебная, но и записанная самим пользователем информация. Чтение данной информации осуществляется бесконтактно через радиочастотный интерфейс на специальном дополнительном устройстве.

Таблица 2 дает возможность сравнить основные характеристики разных форматов записи данных на магнитную ленту.

Таблица 2

В настоящее время лицензию на новую технологию LTO приобрели не только фирмы, изготавливающие накопители, но и крупнейшие производители носителей информации, среди которых EMTEC, Fujitsu, Imation, Matsushita Electric Industry, Mitsumi Electric, NEC, Philips Semiconductor Gratkorn, Verbatim и др.

Во второй половине минувшего года компания Seagate Technology начала поставки устройств резервного копирования на основе формата Ultrium OEM партнерам. Семейство Viper представлено внутренними (форм-фактор устройства — 5.25” при полной высоте) и внешними накопителями с емкостью 200 ГБ и скоростью чтения/записи компрессированных данных до 1.9 Гб/мин. Накопители Viper поддерживают интерфейс Ultra2 SCSI и рассчитаны на рынок серверов среднего уровня.

Сегодня мировая индустрия накопителей на магнитной ленте демонстрирует устойчивый рост. Согласно прогнозам IDC, в период с 2000 по 2004 гг. рынок накопителей на магнитной ленте продолжит движение от настольных систем резервного копирования по направлению к серверным платформам и масштабируемым библиотекам. Системы резервного копирования на основе формата Ultrium, как мы видим, имеют большой потенциал для удовлетворения потребностей растущего рынка информации.