Резервировать любой ценой

По мере накопления информации ее стоимость неуклонно возрастает. И рано или поздно возникает необходимость ее резервного копирования. По данным исследований только два из десяти пользователей ПК могут похвастаться тем, что они делают резервные копии раз в месяц. Многие пользователи вовсе пренебрегают резервным копированием, по их мнению, "в этом нет необходимости". Действительно, если стоимость самой информации много меньше, чем затраты на ее резервирование, то подобное соотношение не вызывает оптимизма. А если наоборот?

Домашний компьютер и информация, хранимая на нем, могут и не представлять особой ценности, но сервер в корпоративной сети или просто сервер в локальной сети предприятия относяться к иной категории. Чем дольше существует компания, тем большие объемы информации используются в ее работе и накоплены в архивах. Но если представить, что часть этих данных, а может, и все целиком, будут утеряны, то дальнейшая судьба компании может находиться под большим вопросом. По отношению людей к резервному копированию их можно разделить на три категории: педантов, у которых всегда есть по нескольку копий данных; пользователей, чей девиз «этого со мной не случится» — эти никогда не занимаются резервным копированием, даже если системный администратор «ненавязчиво» запишет им на диск соответствующую утилиту; и наконец, любителей заигрывать с судьбой — они сохраняют страховочные копии только тех файлов, потеря которых может им очень многого стоить. Для обеспечения целостности информации рабочей группы необходимо организовать ее резервное копирование. Выбираемое для этого средство должно иметь высокое быстродействие и большую информационную емкость, быть надежным и относительно недорогим. В той или иной степени этим критериям соответствуют ленточные накопители различных типов.

Хорошая совместимость с программным обеспечением резервного копирования делает все их очень похожими с точки зрения простоты инсталляции и надежности функционирования. Множество поставщиков заявляют, что именно их устройства идеальны для резервного копирования. В принципе страховочные копии можно делать на чем угодно, начиная с обычных дискет и заканчивая магнитооптикой, однако не все носители одинаково хороши для безопасного хранения важной информации. Только немногие устройства годятся для резервирования всего жесткого диска. Есть такие, которые удобнее использовать для частичного копирования наиболее ценных файлов, а некоторые подходят для долговременного хранения информа ции, но непрактичны при частом копировании. Выбирая тип накопителя, необходимо учитывать объем копируемой информации и время, за которое она должна быть зарезервирована.

Итак, начнем с линейной магнитной записи, так как она появилась раньше. Аналоговые магнитофоны появились достаточно давно, а для записи данных эта технология уже использовалась в ЭВМ ЕС и СМ и даже ранее. Суть состоит в том, что используется достаточно широкая лента с большим числом расположенных по всей длине ленты параллельных дорожек и многоканальная магнитная головка. Лента протягивается лентопротяжным механизмом мимо головки. При этом считывается часть (группа) дорожек. При достижении окончания ленты головка перепозиционируется на следующую группу дорожек, лентопротяжный механизм реверсирует движение ленты (лента движется обратно и записываются/считываются другие дорожки). Этот процесс повторяется, пока не будут считаны или записаны все дорожки. Этот метод записи называют серпантиновым. Линейная система записи имеет свои характерные особенности.

Чтобы обеспечить необходимую плотность записи, лента должна двигаться мимо магнитной головки со скоростью порядка 160 см/с. Чем быстрее достигается рабочая скорость движения ленты, тем меньше задержек при неизбежном старт-стопном движении ленты. Поэтому чем более быстродействующий лентопротяжный механизм, тем больше механическая нагрузка на ленту, и применение современных тонких лент AME в этом случае недопустимо. Еще одна особенность — это обеспечение оптимального взаимного положения магнитной дорожки и рабочего зазора магнитной головки. Дело в том, что при движении ленты неизбежна некоторая девиация положения магнитной дорожки по высоте. Причина в неизбежном перемещении ленты в вертикальной плоскости при движении из-за некоторого люфта направляющих стоек или роликов и неабсолютная параллельность краев самой ленты. Это не критично при невысоких плотностях цифровой записи и для традиционной аналоговой записи, где ширина дорожки несколько больше ширины магнитного зазора и разница эта не меньше возможной девиации положения ленты по вертикали при движении по лентопротяжному тракту. Однако для удовлетворения современных потребностей необходимо дальнейшее увеличение емкости картриджа. Так как нельзя просто намотать больше ленты (объем картриджа ограничен) и нельзя бесконечно уменьшать толщину ленты, то остается только одно — увеличение количества дорожек (плотность расположения) и использование более прогрессивных методов магнитной записи (RLL, PRML). Поэтому очевидно, что для увеличения количества дорожек на ленте требуется специальная система слежения и коррекция положения головки.

Особенности DLT

В накопителях данного типа используется лента шириной 0,5 дюйма и однокатушечный картридж (приемный барабан несъемный и находится в самом устройстве). Лента закреплена одним концом в подающем барабане в картридже, а на другом конце находится специальная петля, или лидер, за которую лентопротяжный механизм вытаскивает ленту из картриджа и заправляет в приемный барабан. Таким образом, более полно используется объем картриджа (весь объем заполнен лентой), но сам привод магнитных лент получается несколько больших размеров. Технология DLT в настоящее время наиболее широко используется в системах среднего и высокого уровня. Представленные на рынке устройства DLT4000, 7000, 8000 принципиальных отличий друг от друга не имеют, все отличия, скорее, количественные. Устройства SuperDLT принадлежат к новому поколению, где используется другая, более совершенная лента, другие магнитные головки (CMR, кластер магниторезистивных головок), оптическая система позиционирования дорожек
и др. При этом сохраняется совместимость со старыми картриджами DLT.

Особенности SLR

Приводы магнитных лент SLR производятся Tandberg Data ASA и имеют следующие особенности.
Используется лета шириной четверть дюйма. Полностью закрытый картридж с массивным металлическим основанием имеет двухкатушечную конструкцию (приемный и подающий барабаны находятся внутри картриджа). Оба барабана приводятся в движение специальным ремнем, размещенным внутри картриджа. Картридж имеет лишь небольшое окошко для контакта головки чтения/записи с лентой и ролик, который сообщается с приводным ремнем внутри картриджа и с тон-валом привода. Таким образом, лентопротяжный механизм имеет минимальное количество движущихся частей (головка и тон-вал), а, следовательно, надежность такой конструкции — максимальна.

Многоканальная головка закреплена не жестко, а подвешена при помощи магнитной катушки наподобие диффузора громкоговорителя. На ленте при изготовлении нанесены специальные синхродорожки, которые всегда считываются при движении ленты (как при чтении, так и при записи), а сервосистема на основе считанного синхросигнала постоянно корректирует положение магнитной головки по высоте. Кроме того, головка чтения/записи имеет дополнительный рабочий зазор, который позволяет считывать только что сделанную запись. Применительно к аналоговой записи это называют сквозным каналом записи/воспроизведения. Использование такой сервосистемы позволяет существенно увеличить количество дорожек на ленте, не прибегая ни к каким другим приемам. Приводы SLR имеют несколько меньшую стоимость, чем DLT, и младшие модели могут быть использованы в системах начального уровня, там где традиционно господствуют устройства DDS.

Формат LTO

Linear Tape Open format, результат объединения усилий IBM, HP и Seagate, лицензии на который уже получены многими изготовителями как магнитных лент, так и устройств. Предполагаются два типа устройств.
Устройства Accelis, ориентированные на минимальное время доступа и максимальную скорость с двухкатушечным картриджем. Причем для получения минимального времени доступа исходное положение ленты в катридже — не начало (как у других устройств), а середина ленты.
Устройства Ultrium, ориентированные на максимальную емкость. Конструкция картриджа и привода напоминает DLT. Емкость картриджа для устройств первого поколения ожидается 100 Гбайт и более 800 Гбайт для устройств третьего поколения через 2–3 года.

Наклонно-строчная магнитная запись

Другой метод магнитной записи — это наклонно-строчная магнитная запись.
В середине 50-х годов фирмой Ampex был начат выпуск первых (естественно, аналоговых) видеомагнитофонов с наклонно-строчной записью. Суть метода состоит в том, что лента протягивается с небольшой скоростью (несколько сантиметров в секунду) мимо вращающегося с высокой скоростью цилиндра, на котором закреплены головки чтения-записи. За счет вращения блока головок получается высокая относительная скорость между лентой и головкой. Так как абсолютная скорость движения ленты невелика, процессы старта и останова занимают меньше времени и оказывают меньшие механические нагрузки на ленту.

Следовательно, можно использовать более тонкие ленты (например, новые более тонкие металлонапыленные ленты). Кроме того, при наклонно-строчной записи плотность расположения дорожек (измеряется в количестве дорожек на 1 дюйм) в несколько раз выше, чем при линейной записи. Это объясняется тем, что, во-первых, длина одной магнитной дорожки сравнительно невелика, во-вторых, применяется специальный механизм подстройки положения вращающегося барабана с магнитными головками, в-третьих, используются более совершенные носители. Конечно, помимо преимуществ у наклонно-строчной записи есть и недостатки. Это, прежде всего, ожидаемый более быстрый износ как ленты, так и головок. На самом деле этого не происходит, так как при вращении барабана между рабочей поверхностью ленты и головкой создается некоторая воздушная прослойка, существенно снижающая трение ленты о головку чтения/записи. С другой стороны, современные магнитные ленты с металлонапылением имеют специальное углеродное покрытие, обладающее высокой прочностью, и практически нулевой коэффициент трения. Кроме того, на лентах AME есть еще поверхностный слой сухой смазки.

Поэтому, к примеру, механизмы Mammoth, Mammoth-2 не уступают и даже несколько превосходят по долговечности механизмы DLT. В настоящее время на рынке представлены два основных класса устройств, где реализована технология наклонно-строчной записи.
Это устройства, использующие катриджи с лентой шириной 4 мм, и устройства, работающие с лентой 8 мм. Есть еще класс устройств на базе механизма Betacam, которые используют кассеты типа Betacam. Это библиотеки для хранения видеоархивов, емкость которых измеряется десятками петабайт.

Устройства, использующие 4-миллиметровую ленту

Это технология DAT, предложенная в свое время фирмой Sony для цифровой записи звука. Технология определяется различными версиями спецификации Digital Data Storage (DDS). Наиболее важными из них являются следующие версии: нынешняя DDS-3 и будущая DDS-4. Первая предусматривает запись на одну ленту 12/24 Гбайт информации и передачу данных со скоростью 1,2/2,4 Мбайт/с. В DDS-4 показатели емкости удвоены. Попавший к нам на тестирование накопитель Seagate Scorpion 40 относится к DDS-4 накопителям. Для него на одну кассету можно записать до 20/40 Гбайт информации. Следует отметить, что объем 20 Гбайт соответствует объему наиболее распространенных накопителей и во многом является лучшим выбором для небольших рабочих групп и пользователей. Стоимость внешней версии Scorpion 40 составляет порядка $1250, стоимость одной кассеты — около $40.

Устройства, использующие 8-миллиметровую ленту

Технология аналоговой наклонно-строчной, а впоследствии и цифровой записи на магнитную ленту шириной 8 мм была предложена в 80-х годах, опять же фирмой Sony. Однако впервые эта технология была адаптирована и оптимизирована для записи цифровых данных фирмой Exabyte. На рынке представлены 8-мм устройства Exabyte (Eliant, Mammoth, Mammoth-2), Ecrix (VXA) и Sony (AIT, AIT-2). У Sony в основе лежит лентопротяжный механизм, аналогичный используемым в камкодерах, где линейное движение осуществляется при помощи узла тонвал-прижимной ролик. Это очень ответственный узел, в результате малейшего отклонение положения тонвала от нормы лента начинает смещаться вверх или вниз, что, как правило, приводит к механическому повреждению носителя.

В лентопротяжном механизме, разработанном и используемом Exabyte, такого узла нет, и линейное движение ленты осуществляется только за счет приемного и подающего барабана и несколько упрощен тракт движения ленты. В результате увеличилась надежность механизма, уменьшился износ ленты и появилась возможность использовать более тонкие и «скользкие» улучшенные металонапыленные ленты. За счет особенностей конструкции лентопротяжного механизма в устройствах Exabyte используются более совершенные магнитные ленты, чем в других устройствах.

Производительность (скорость чтения-записи)

Производительность обусловлена конструкцией блока вращающихся головок. На сегодняшний день устройство Mammoth-2 превосходит все остальные сравниваемые накопители. Приводы Exabyte имеют патентованную систему автоматической чистки тракта движения ленты SmartClean, что делает ненужным применение чистящих картриджей. У Sony есть фирменная технология ускоренного чтения каталогов картриджей за счет размещения твердотельной памяти прямо в картридже. Считывание этой памяти происходит мгновенно. Если по каким- либо причинам эта память выходит из строя (статические заряды, к примеру), то считывание каталога происходит обычным образом.

Само разнообразие представленных на рынке устройств говорит о том, что идеального привода, подходящего для всех случаев, не существует. Для оценки различных технологий используются определенные критерии: линейная плотность записи, эффективность формата, плотность расположения дорожек. Линейная плотность записи — количество информации, записываемой на единице длины магнитной дорожки, измеряется Кб/дюйм.

Максимальную линейную плотность записи имеют устройства Super DLT, DDS и Travan. У DLT и Mammoth есть некоторый запас для развития. Эффективность формата — соотношение между общим числом бит, записанных на ленту, и числом битов данных. Две эти величины не совпадают, так как на ленту помимо самих данных записываются корректирующие коды, биты четности и другая служебная информация. Измеряется в процентах. Оптимальной считается эффективность 75 %. DLT и Travan обладают оптимальной и практически предельной эффек-
тивностью формата, 8-мм и 4-мм устройства еще имеют некоторый запас для развития. Объясняется это тем, что наклонно-строчная запись более молодая и не до конца оптимизирована для записи цифровых данных, в то время как технология линейной записи прошла несколько более длинный путь развития и лучше оптимизирована для цифровых данных. Самая высокая и практически предельная для нынешних носителей и магнитных головок плотность расположения дорожек у устройств DDS. Для устройств с линейной записью есть некоторый запас для дальнейшего увеличения емкости. Видно, что каждая технология имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам DLT-технологии, безусловно, можно отнести огромный парк работающих устройств и библиотек, а также совместимость между разными моделями DLT. Это делает возможным свободный обмен носителями между многими пользователями. Но, с другой стороны, необходимость поддерживать совместимость с более ранними моделями сдерживает развитие формата DLT в сторону увеличения емкости и скорости. Наклонно-строчная запись появилась позже, чем линейная. Поэтому с самого начала в основе были заложены более прогрессивные технологические решения. В результате те же объемы записываются на гораздо меньшей площади поверхности ленты. Преимущества устройств, построенных на базе наклонно-строчной записи, заключаются в том, что сами устройства компактнее, картриджи меньше, используется более совершенная магнитная лента, позволяющая хранить больше данных и более длительный срок. С точки зрения цен — дешевле всего приводы DDS. Они используются в основном в небольших рабочих станциях и серверах начального уровня.

Подводя итог, можно сказать следующее. Технология DDS хороша там, где не требуется высоких скоростей и не предполагается интенсивное использование устройства. Привод DDS очень компактен, занимает мало места и без проблем встраивается в любой компьютер.

С точки зрения цены стоимость приводов DDS минимальна, а предоставляемые объемы способны вместить информацию небольшой рабочей группы.
Технологии DLT и SLR рассчитаны на тяжелые условия работы (длительное, практически круглосуточное использование). Устройства SLR имеют высокую скорость и емкость, высокую надежность, а невысокая стоимость позволяет использование в традиционно занимаемых DDS рыночных нишах. Учитывая гораздо лучшую (чем у DDS) переносимость носителей, младшие устройства SLR могут быть использованы вместо DDS, а старшие — стать разумной альтернативой технологиям Mammoth и DLT, так как практически не уступают по техническим данным.

Читать еще по этой теме:

Страховое резервирование данных