Современные стримеры: выбираем ленточный накопитель

Похоже, самые плохие предсказания сегодня становятся реальностью: для многих пользователей резервирование данных уже играет не столь важную роль. С одной стороны, присутствующие на рынке решения часто бывают слишком дороги - по крайней мере, на первый взгляд. С другой стороны, повсеместное распространение массивов RAID на серверах даёт обманчивое чувство безопасности. Итог бывает плачевен: череда ошибок - и данные потеряны.

Цель резервирования заключается в защите данных и системы от целого ряда потенциальных бедствий. Среди них отметим программные ошибки, атаки хакеров, вирусы, аппаратные сбои или многие другие сценарии страшного сна.

Иногда банальное выключение энергии или перепад напряжения в цепи способны мгновенно уничтожить самый мощный массив RAID.

Однако не следует забывать, что наиболее частая причина потери данных кроется в неправильных действиях самого пользователя. К примеру, случайное удаление ненужных, на первый взгляд, данных может быть замечено только через несколько дней или недель - и тогда бывает уже слишком поздно пытаться что-либо восстанавливать.

Для эффективного противостояния всем этим рискам пользователям (и администраторам) следует серьёзно подходить к резервированию данных. Жизненно важную информацию следует хранить на нескольких системах и лучше - в разных зданиях. Такой подход позволяет предусмотреть даже стихийные бедствия вроде пожара или наводнения.

Разные подходы

Если массивы данных у вас не превышают 4,7 Гбайт, то вы можете использовать перезаписываемые DVD+RW или защищённые DVD-RAM. Если же нужны носители больших объёмов, то единственным выбором остаются жёсткие диски и стримеры, которые способны справиться с объёмами в сотни гигабайт. Однако жёсткие диски слишком тяжелы для частого использования и слишком чувствительны к физическим воздействиям (к падению на землю, ударам и т.д.). С другой стороны, жёсткие диски обладают высокой скоростью передачи.

Собственно, поэтому продуманная стратегия резервирования данных по-прежнему опирается на ленточные приводы. По крайней мере, один раз в неделю необходимо делать резервирование на ленту и хранить её в домашнем сейфе или даже в банковской ячейке. Также не следует использовать ленты чаще, чем рекомендует производитель.

Цель подобного подхода заключается не только в резервировании существующих данных, но и в создании слепка рабочей системы. В результате, пользователь всегда сможет откатиться назад или использовать слепок как эталон, если данные были модифицированы.

На рынке присутствует множество стандартов систем хранения, от "крохотных" до "просто огромных" - всё зависит от ваших потребностей. Посмотрите на разнообразие форматов и технологий: QIC, Travan, 8 mm, Mammoth, AIT, DLT, SDLT, ADR, LTO и VXA. Но не переживайте. Мы обсудим все форматы и поможем найти подходящее решение для вашего случая.

Работает ли аварийное восстановление данных на самом деле?

Какой смысл в ежедневном резервировании данных на протяжении нескольких месяцев, если вы их не сможете полностью восстановить в случае аварии? Правило любой системы безопасности гласит: всегда проводите учебные тревоги, чтобы "пожар" не застал вас врасплох. Будет ли работать массив RAID 5 так, как должен? Уберите жёсткий диск из массива и проверьте сохранность данных после процесса реконструкции. То же самое относится и к решениям на стримерах: проведите тест и полностью восстановите данные - получите ли вы желаемый результат?

Учитывая современные сложные программы резервирования, необходимо проверить полное восстановление компьютера, включая операционную систему. Помните, что резервирование только тогда имеет смысл, когда оно позволяет надёжно выполнить восстановление данных.

Форматы стримеров: обзор

Вчера и сегодня: кассета SLR75 по сравнению с Mini-QIC80. Подобный размер кассеты SLR обусловлен, по большей части, длиной плёнки, которая может изменяться от 94 до 351 метра.

Линейный способ или спиральная развёртка

Спиральная развёртка позволяет наиболее оптимально использовать имеющееся "пространство", однако она медленнее работает и больше подвержена дефектам, чем линейные варианты. Источник: Exabyte.

В целом, существует два способа записи на магнитную ленту: линейный, при котором данные записываются от начала плёнки до её конца, или диагональный способ - так называемая "спиральная развёртка". В любом случае на ленту записываются несколько параллельных дорожек, чтобы наиболее полно использовать имеющуюся пропускную способность.

Спиральная развёртка пришла в стримеры из мира видеомагнитофонов и используется, чаще всего, в системах DAT, AIT и VXA. Поскольку постоянную скорость чтения или записи обеспечить практически невозможно, устройства со спиральной развёрткой намного медленнее своих линейных собратьев (из-за непрерывной синхронизации с меняющимися потоками данных). Но зато они могут более эффективно использовать доступное пространство ленты, что приводит к большей ёмкости данных у устройств со спиральной развёрткой.

Наподобие систем VHS, лента выходит из кассеты и натягивается вокруг шпинделя, на котором размещаются головки чтения и записи. Вполне естественно, что эта процедура оказывает механическое воздействие на ленту - причём большее, чем в устройствах линейной записи, где лента намертво "сидит" в кассете.

Сжатие данных: ну и оптимисты!

В целом, существует два способа записи на магнитную ленту: линейный, при котором данные записываются от начала плёнки до её конца, или диагональный способ - так называемая "спиральная развёртка". В любом случае на ленту записываются несколько параллельных дорожек, чтобы наиболее полно использовать имеющуюся пропускную способность.

Спиральная развёртка пришла в стримеры из мира видеомагнитофонов и используется, чаще всего, в системах DAT, AIT и VXA. Поскольку постоянную скорость чтения или записи обеспечить практически невозможно, устройства со спиральной развёрткой намного медленнее своих линейных собратьев (из-за непрерывной синхронизации с меняющимися потоками данных). Но зато они могут более эффективно использовать доступное пространство ленты, что приводит к большей ёмкости данных у устройств со спиральной развёрткой.

Наподобие систем VHS, лента выходит из кассеты и натягивается вокруг шпинделя, на котором размещаются головки чтения и записи. Вполне естественно, что эта процедура оказывает механическое воздействие на ленту - причём большее, чем в устройствах линейной записи, где лента намертво "сидит" в кассете.

При выборе стримера следует очень и очень внимательно присмотреться к ёмкости кассет, поскольку производители часто оценивают свои решения с учётом сжатия 2:1. Иногда они могут завысить коэффициент сжатия даже до 2,5:1. Однако следует помнить, что подобную степень сжатия можно получить только на хорошо пакуемых данных: офисных документах, базах данных или исходных текстов программы. Чем больше мультимедийных файлов вы будете резервировать, тем меньше будет общий коэффициент сжатия.

Уже запакованные файлы JPG или MPEG вряд ли можно сжать ещё сильнее, в отличие от картинок TIF или файлов WAV. Если вы сомневаетесь, всегда следует учитывать меньшую физическую ёмкость.

Стримеры Mini-QIC/ флоппи

Формат QIC появился ещё в далёком 1972 году, когда производителю 3M понадобилось решение для хранения больших массивов данных. В то время людей ещё не особо волновали проблемы резервирования - первоочередной потребностью были именно накопители с большими объёмами. Напомним, что жёсткие диски тогда были невероятно дороги, и их коммерческого использования ещё не было. Например, проект IBM Winchester Project ("Винчестер"), начатый в 1973 году, привёл к появлению жёсткого диска на 5 Мбайт только в 1979 году. По причине относительно низкой в то время цены устройств, стандарт QIC получил широкое признание.

Вообще, аббревиатура QIC расшифровывается как Quarter Inch Cartridge (картридж в четверть дюйма), что обозначает ширину магнитной ленты. Наиболее распространились в те годы компакт-кассеты DC2080 и DC2120. Кроме того, тогда существовало много стандартов плёнки, которая содержала от 20 до 50 дорожек. В начале 1990-х стали популярны стримеры QIC с интерфейсом для контроллера дисковода, хотя они и не слишком радовали потребителей своей производительностью (около 35 кбайт/с). Отметим, что сегодня любое DSL-подключение к Интернету работает и то быстрее.

К сожалению, проблемы совместимости между разными устройствами привели к тому, что флоппи-стримеры подходили только для полупрофессионального применения.

Travan

Стандарт Travan также базируется на QIC и представляет собой попытку внести ясность в хаос из более 120 стандартов QIC. Технически ленты Travan намного превосходят варианты QIC, поскольку они были специально разработаны для долговременного хранения и высокой надёжности. Но по этой же причине кассеты Travan стоят дороже.

DAT

DAT расшифровывается как Digital Audio Tape (цифровая аудио-кассета). Но на ленту записывается отнюдь не музыка, а данные в формате DDS (Digital Data Storage). Плёнка DAT имеет ширину 4 мм и, в отличие от QIC и Travan, использует спиральную развёртку. Поэтому стримеры DAT нельзя назвать очень быстрыми, но со своей задачей резервирования больших объёмов данных они справляются нормально. К тому же, цены на них отличаются от устройств QIC и Travan минимум в два раза.

Самая плохая особенность DAT заключается в высокой чувствительности. Сложный маршрут извлечения плёнки из кассеты и немалые силы трения (они создаются от соприкосновения шпинделя с плёнкой) приводят к износу и старению. Кроме того, головки чтения и записи быстро сбиваются с позиций, что приводит к возникновению частых ошибок.

8 mm / Mammoth / AIT

Магнитные ленты шириной 8 мм изначально были разработаны для видео. Подобно DAT, 8-мм плёнка тоже задействует спиральную развёртку, хотя она обеспечивает намного большую ёмкость.

8-мм плёнку используют два формата: Mammoth от Exabyte и AIT, решение от Sony и Seagate.

Помимо высокой ёмкости, ключевым преимуществом систем AIT можно считать дополнительный чип памяти в кассете под названием MIC (Memory in Cassette - "память в кассете"), который содержит, своего рода, таблицу содержания кассеты. В результате отпадает потребность в многократных процессах поиска - стример может сразу же переходить на нужную позицию. В то же время, приводам AIT не нужно считывать секторную информацию с ленты. Они точно высчитывают позицию по информации MIC. И ещё эта функция помогает гарантировать, что используется именно нужная плёнка.

SLR

Привод использует технологию QIC 80. Данные записываются линейно на 192 дорожки плёнки. Помимо них, на ленту нанесены 24 служебные дорожки, позволяющие позиционировать головки чтения и записи. Картридж для лучшей надёжности усилен снизу металлической пластиной.

Теоретически, данные могут храниться в безопасности 10 лет, чего будет вполне достаточно по многим законам.

Уровень шума при записи или чтении данных был невысок, поскольку технология SLR предусматривает использование минимального числа движущихся деталей. Впрочем, резервное копирование чаще всего производится ночью, поэтому шум мало кого будет волновать.

Аббревиатура SLR расшифровывается как Scalable Linear Recording (линейная запись с масштабированием). Стандарт использует надёжный дизайн с минимумом движущихся частей, что позволяет гарантировать долговременную надёжность использования. С технической точки зрения, SLR базируется на стандартах QIC и ADR (см. описание ниже), с использованием нескольких головок. Предварительно записанные служебные дорожки позволяют точно позиционировать головки. К тому же, Tandberg подчёркивает способность выдерживать перепады температур и влажности.

DLT

Уже по расшифровке аббревиатуры DLT (Digital Linear Tape - лента для цифровой записи с последовательным доступом) видно, что здесь используется линейный способ записи. Ширина ленты составляет полдюйма, а запись ведётся попарно, дорожка за дорожкой. Каждая из 128 или 208 дорожек имеет такую же длину, что и вся лента. После перестройки головок процесс продолжается в обратном направлении.

Технология стримера DLT существенно отличается от других: здесь лента тоже раскручивается с одной бобины перед тем, как её намотает другая бобина. Однако целевая бобина находится не в кассете, а является частью привода. Благодаря хитрой прокладке ленты трение сводится к минимуму, поэтому плёнка никогда не испытывает сильных нагрузок. В результате износ кассет DLT минимален, хотя он всё же сильнее, например, чем у SLR.

В отличие от других форматов, DLT имеет средства автоматической очистки и использует специальные электронные компоненты для обеспечения продолжительного времени работы.

Super DLT

Стандарт SDLT разработан для достижения единственной цели - ещё больших ёмкостей. Благодаря комбинации оптического и магнитного способов записи (LGRT - Laser Guided Magnetic Recording - магнитная запись с лазерной наводкой), он обеспечивает высокую точность.

ADR

Стандарт ADR (Advanced Digital Recording - расширенная цифровая запись) продвигается Philips и подразделением On-Stream. Уникальной особенностью этой технологии с использованием 8-мм плёнки является одновременная запись/чтение восьми из 192 дорожек данных, что обеспечивает высокую скоростью передачи при низкой скорости движения ленты.

В итоге мы получаем замечательный побочный эффект - относительно низкий механический износ. К тому же, коррекция ошибок ECC может применяться как горизонтально, так и вертикально. К примеру, на плёнке может быть испорчено 24 дорожки из 192, но данные при этом не потеряются.

Без сжатия ленты ADR способны хранить до 25 Гбайт. В будущем планируется увеличить ёмкость.

LTO

Стандарт LTO (Linear Tape Open) был разработан в качестве альтернативы DLT. Линейная запись и множество технических особенностей делают стандарт LTO весьма привлекательным, причём базируется он на надёжной технологии.

Основные итерации стандарта - это Accelis и Ultrium, которые можно легко лицензировать. Ultrium обеспечивает впечатляюще высокую ёмкость и скорость передачи данных.

VXA

Стандарт VXA, разработанный Exabyte, позволяет регулировать скорость ленты в зависимости от возможностей системы, что помогает избежать излишних остановок, перемоток и повторов.

VXA, в общем случае, разбивает длинные потоки данных на меньшие блоки и записывает их на ленту в формате Discrete Packet Format, обеспечивающим повышенную сохранность данных. Формат DPF предусматривает использование буфера для эффективной организации процесса записи на ленту. Помимо этого, ECC проверяется в горизонтальном, вертикальном и диагональном направлениях для каждого пакета.

Каждый пакет имеет размер 64 байт, и каждая дорожка содержит 387 пакетов. Если один из них будет записан неверно, то произойдёт повторная запись в ближайшем возможном местоположении.

Таким образом, привод VXA работает очень эффективно и обеспечивает высокую степень сохранности данных при возникновении дефектов плёнки. Причём, надёжность стандарта VXA была подтверждена на практике: сообщается, что ленты были восстановлены даже после пребывания в воде (хотя в нашей лаборатории мы подобную ситуацию не проверяли).

Тестовый стример: Tandberg SLR75

Привод использует технологию QIC 80. Данные записываются линейно на 192 дорожки плёнки. Помимо них, на ленту нанесены 24 служебные дорожки, позволяющие позиционировать головки чтения и записи. Картридж для лучшей надёжности усилен снизу металлической пластиной.

Теоретически, данные могут храниться в безопасности 10 лет, чего будет вполне достаточно по многим законам.

Уровень шума при записи или чтении данных был невысок, поскольку технология SLR предусматривает использование минимального числа движущихся деталей. Впрочем, резервное копирование чаще всего производится ночью, поэтому шум мало кого будет волновать.

Внутри привода число движущихся частей сокращено до минимума. На иллюстрации - головка чтения/записи.

LR75 распознаётся в большинстве программ по резервированию как SCSI-устройство. Благодаря 68-контактному интерфейсу SCSI, вы без проблем интегрируете стример в серверное окружение.

Тестовый сценарий: резервируем 28,4 Гбайт данных

Мы собрали на жёстком диске компьютера около 30 Гбайт разной информации. По сути, там находятся наши тестовые программы. Число файлов достигает 52 000.

Будущее: уменьшаем источники ошибок

Независимо от применяемой технологии, пользователи, сами по себе, являются самым опасным источником ошибок в ИТ-сфере. Именно поэтому современные разработки направлены не только на увеличение ёмкости и скорости передачи, но и на создание сопутствующих средств безопасности, которые сократят последствия ошибок до минимума.

То есть даже самые дешёвые стримеры будут определять вставленную ленту и количество записей, чтобы вовремя определять выработку ресурса ленты.

Ещё одним шагом является повышение автоматизации процесса резервирования, чтобы свести шанс человеческого фактора к минимуму. Использование роботов-загрузчиков позволяет резервировать данные на несколько лент.

Заключение

Большое разнообразие стандартов, ёмкостей и скоростей передачи на рынке стримеров может легко испугать неподготовленного пользователя. Ситуацию может усложнить ещё и необходимость выбора интерфейса или варианта исполнения.

Кроме того, пользователю часто приходится выискивать крупицы истины в маркетинговой информации производителей, которые считают свои стандарты самыми лучшими на рынке. Поэтому и сравнивать разные стримеры между собой бывает весьма проблематично.

Основная мысль нашего заключения будет такова: вам придётся тщательно проштудировать все стандарты, каждый раз оценивая их пригодность для ваших нужд. Кроме того, достаточно важен и грамотный выбор программного обеспечения по резервированию.

Даже в недорогом сегменте стримеров сегодня появляются автоматические загрузчики (к примеру, ValueLoader от Quantum для DLT, LTO и 8 mm). Они сочетают в себе привод стримера и магазин на несколько кассет. Если установить подобное устройство в 19" стойку, вы получите надёжное и эффективное решение - и всего за несколько тысяч долларов. Вряд ли цена покажется вам высокой, если вы сравните её с ущербом от потери всех ваших данных.