Данных.

Достоинства и недостатки

Технология хранения данных на магнитной ленте в ходе развития вычислительной техники претерпела значительные изменения, и в разные периоды характеризовалась различными потребительскими свойствами. Использование современных стримеров имеет следующие отличительные черты.

Достоинства:

большая ёмкость;
низкая стоимость и широкие условия хранения информационного носителя ;
стабильность работы;
надёжность;
низкое энергопотребление у ленточной библиотеки большого объёма.

Недостатки:

низкая скорость произвольного доступа к данным из-за последовательного доступа (лента должна прокрутиться к нужному месту);
сравнительно высокая стоимость устройства записи (стримера).

Базовые способы записи

Существует два базовых метода занесения информации на магнитную ленту в стримерах:

линейная магнитная запись;
наклонно-строчная магнитная запись.

Линейная магнитная запись

При использовании данного метода записи данные записываются на ленту в виде нескольких параллельных дорожек. Лента имеет возможность двигаться в обоих направлениях. Считывающая магнитная головка во время чтения неподвижна, так же, как и записывающая во время записи. По достижении конца ленты считывающая/записывающая головка сдвигается на следующую дорожку, а лента начинает двигаться в противоположном направлении. Технология, по сути, аналогична бытовому аудиомагнитофону . Возможно применение нескольких головок, которые работают с несколькими дорожками одновременно (многодорожечный стример ). В современных устройствах этот метод доминирует.

Наклонно-строчная магнитная запись («Helical Scan»)

Если используется данный метод, то блок головок записи-воспроизведения (БГЗВ) размещается на вращающемся барабане, мимо которого механизм протягивает ленту, при чтении и записи. Запись при этом ведётся в одном направлении. В зависимости от используемого формата записи лента проходит вокруг БВГ под некоторым углом, причём ось самого цилиндра БГЗВ также наклонена под небольшим углом к ленте. Лента при записи-чтении движется в одном направлении. Данный способ записи предполагает наличие наклонных дорожек на поверхности ленты. Аналогичная технология применяется в видеомагнитофонах . Наклонно-строчный метод был изобретён, чтобы добиться более высокой плотности записи, чем при линейном методе, без необходимости уменьшения зазора в головках и увеличения скорости движения ленты (однако в настоящее время эти технические ограничения преодолены и в рамках линейного метода).

История

Магнитная лента была впервые использована для записи компьютерных данных в 1951 году в компании Eckert-Mauchly Computer Corporation на ЭВМ UNIVAC I . В качестве носителя использовалась тонкая полоска металла шириной 12,65 мм, состоящая из никелированной бронзы (называемая Vicalloy). Плотность записи была 128 символов на дюйм (198 микрометров / символ) на восемь дорожек.

9-дорожечная лента

Широкое распространение ленточных накопителей было связано с большими ЭВМ и, в частности, мейнфреймами IBM . Начиная с представленного в 1964 году семейства IBM System/360 , в фирме IBM был принят стандарт 9-дорожечной ленты с линейной записью, который впоследствии распространился также в системах других производителей и широко использовался до 1980-х годов. В СССР этот стандарт магнитных лент абсолютно доминировал, благодаря использованию ленточных накопителей семейства ЕС ЭВМ , в том числе и в составе компьютеров других архитектур.

Аудиокассета

В домашних персональных компьютерах 1970-х и начала 1980-х годов (вплоть до середины 1990-х) в качестве основного внешнего запоминающего устройства во многих случаях использовался обычный бытовой магнитофон или, изредка, специальные устройства на его основе с автоматическим управлением (например, Commodore Datasette). Эта технология была недостаточно приспособлена для компьютерных нужд, зато была весьма дёшева и доступна для домашнего пользователя (так как сам аудиомагнитофон у многих из них уже имелся). Для промышленных ПК использовались стримеры, такие, как TEAC MT-2ST c кассетами CT-500H, CT-600H 50 и 60 Мб соответственно.

Технология DDS

Технология LTO

Картридж LTO

В настоящее время на рынке доминируют стримеры, соответствующие линейке стандартов LTO (Linear Tape-Open).

Представленный фирмой IBM стример LTO-5 TS2350 оснащён, помимо двух интерфейсов SAS, также интерфейсом Ethernet. Однако в настоящее время (июнь 2010-го) этот интерфейс не может использоваться, он объявлен зарезервированным для будущих версий прошивок .

Технология IBM 3592

В 2015 году эти же компании побили мировой рекорд по плотности записи на магнитную ленту, достигнув показателя в 123 млрд. бит на квадратный дюйм (около 19 млрд. бит на кв. см.). Таким образом, ёмкость стандартного 10-сантиметрового картриджа может достигать 220 терабайт .

В 2017 году IBM Research анонсировала очередной рекорд плотности записи - 201 гигабит на кв. дюйм (чуть больше 31 гигабита на кв. см.), доведя возможный объём картриджа до 330 терабайт

5 ноября 2013 в 17:44

Лента – все еще лидер в резервном копировании данных

Информационная безопасность ,
Блог компании Hewlett Packard Enterprise

Что-то давно мы не рассказывали о классических системах резервного копирования данных – ленточных библиотеках. Ведь что бы не говорили некоторые вендоры СХД (сосредоточенные исключительно на дисковых устройствах), ленточные библиотеки остаются важнейшим средством резервного копирования и долгосрочного архивирования. В 2012 году был проведен опрос среди севроамериканских ИТ-директоров на предмет их планов по использованию лент. Так вот, 87% подтвердили, что будут увеличивать их применение или, как минимум, оставят его на прежнем уровне. А кто же является ведущим производителем ленточных библиотек? По данным storagenewsletter.com лидирует компания НР, в 2012 г. продавшая 31% устройств, почти в два раза больше ближайшего конкурента. Несмотря на то, что НР поддерживает стандарты DDS и LTO, сегодня мы поговорим только о последнем, т.к. продажи LTO составляют 94% от всех типов приводов.

В 2013 г. модельный ряд достаточно сильно изменился относительно прошлого года. Во первых, в конце 2012г. вышло новое поколение приводов LTO-6, что позволило увеличить емкость одного картриджа более чем в два раза по сравнению с LTO-5 – до 6.25ТБ (с учетом сжатия), а скорость записи выросла почти в полтора раза – до 1.44ТБ/час. Все это позволило значительно увеличить плотность хранения, при этом стоимость на террабайт снизилась.

Начиная с пятой версии стандарта Ultrium стала доступной файловая система Linear Tape File System (LTFS) на ленточных носителях. Эта файловая система позволяет работать с картриджами LTO-5 и 6 на внешних ленточных приводах как с USB устройством (флэш-памятью), так и с внешним диском. LTFS использует первые дорожки ленты для индекса файловой системы.

Эксклюзивная функция ленточных накопителей HP Ultrium - система сравнения и корректировки скорости записи на ленту с входящим потоком данных – позволяет устройству динамично и непрерывно синхронизировать свою скорость со скоростью передачи данных от сервера. Эта функция позволяет повысить скорость чтения и записи данных на ленту и надежность как самого накопителя, так и ленточного картриджа. Надежность накопителя и картриджа также обеспечивается специальным механизмом автоматического позиционирования картриджа при его загрузке и механизмом автоматической чистки головок чтения/записи.

Еще один новый полезный функционал – это фирменная утилита HP – TapeAssure. Она позволяет повысить эффективность использования ленточных библиотек и картриджей, обеспечивая проактивный мониторинг состояния, производительности, степени использования и исправности накопителей, а также средств резервного копирования. Данное программное обеспечение доступно для бесплатного скачивания.

НР продает как отдельные приводы (их можно установить в специальные рэковые полки), так и ленточные библиотеки. Ленточные библиотеки предназначены для автоматизированного резервного копирования данных. Одновременное использование нескольких лентопротяжных механизмов увеличивает производительность библиотеки и сокращает время, необходимое для записи и чтения резервных копий. Бибилиотеки оснащены внешними интерфейсами SAS, SCSI или Fibre Channel, обеспечивающими возможность одновременного подключения к нескольким серверам и интеграцию в сеть хранения SAN.

Спектр продуктов для автоматизированного резервного копирования включает устройства начального уровня: автозагрузчик Autoloader 1/8 G2 и ленточные библиотеки MSL2024 и MSL4048, ленточные библиотеки среднего уровня MSL 6480 и ленточные библиотеки корпоративного уровня ESL-G3.

Автозагрузчик поддерживает только один лентопривод с интерфейсом SCSI, SAS или FC и имеет только 8 слотов для лент.
Библиотеки серии MSL (включающей модели: 2024, 4048, 8048, 8096) могут поддерживать уже несколько лентоприводов (с интерфейсом SCSI, SAS или FC) и имеют существенно большую емкость благодаря увеличенному количеству слотов.
Модели MSL8048 и MSL8096, так же, как и линейка EML, снимаются с производства, они заменяются новой моделью MSL 6480, которая была анонсирована летом 2013г. и поддерживает масштабирование в рамках одной стойки до 7 модулей. Каждый модуль поддерживает до 6 приводов половинной высоты, до 80 картриджей, объемом до 240 ТБ (сжатие 1:2,5). При установке 7 модулей 6480 в одну серверную стойку можно получить до 42 приводов на стойку с общим объемом картриджей до 3,5 ПБ и скоростью записи до 60 ТБ/час

HP StoreEver MSL Tape Libraries

Библиотеки MSL поддерживают возможность создания нескольких виртуальных библиотек (партиций) внутри одного физического устройства. Также для увеличения емкости и быстродействия можно объединять две библиотеки MSL в одну логическую библиотеку с помощью специального механизма, устанавливаемого в слот лентопривода.

Библиотеки класса Hi-End - ESL-G3 - имеют только корпусное исполнение в отдельных модулях (шкафах). Эти библиотеки могут масштабироваться горизонтально, т. е. с помощью специальных механизмов можно объединить в единую библиотеку до 16 модулей. Такая единая библиотека будет обладать общим ленточным пулом, доступным для любого ленточного привода, независимо от того, в каком из отдельных модулей библиотеки ESL-G3 он расположен.

Библиотека ESL-G3 может поддерживать до 12 лентоприводов и до 306 слотов в управляющем модуле. Модуль расширения поддерживает до 12 лентоприводов и до 444 слотов. В максимальной конфигурации библиотека ESL-G3 может поддерживать до 96 лентоприводов и более 11000 слотов. ESL-G3 поддерживают только интерфейс FC – 4 Гбит/с или 8 Гбит/с.

ESL-G3 обладает высокой доступностью за счет лентоприводов, избыточных вентиляторов и источников питания горячей замены. Кроме того, библиотеки ESL-G3 поддерживают возможность резервирования каналов доступа как к стримерам, так и к роботу библиотеки.

В июне 2013 года для моделей ESL-G3 были анонсированы модули расширения высокой емкости (High Density Expansion Modules), вмещающие до 780 картриджей. С использованием этих модулей расширения число поддерживаемых слотов возросло почти в 2 раза с 7100 до 11600, что эквивалентно 72 ПБ данных (с учетом сжатия). Такая плотность была достигнута благодаря изменению конструкции модулей – теперь слоты расположены на вращающемся барабане, вдоль которого скользит робот. Роботы в библиотеке ESL-G3 теперь работают в режиме Active/Active (в предыдущих моделях Active/Passive), что позволило увеличить производительность библиотеки.

Таким образом, обновленный модельный ряд ленточных библиотек НР отлично подходит для организаций любых размеров – от малого офиса до корпоративного датацентра.

Многие компании используют ленточные архивы для долговременных бэкапов и резервного копирования самой важной информации. Понять их несложно: достаточно дешевый, простой и надёжный метод хранения данных, успешно используюшийся много лет - срок годности картриджа составляет 2-3 десятка лет, информации на него влезает много, потоковый бэкап пишется быстрей, чем на классические дисковые системы, иными словами: зачем что-то менять, если это тебя устраивает?

Хранить бэкапы и бэкапы бэкапов на дисковых системах - дорого и неэффективно, а восстанавливать что-либо из бэкапа нужно не так часто, так что общая неторопливость системы мало кого беспокоит.

К счастью, мир не стоит на месте, технологии развиваются, и сегодня VTL (virtual tape library) уже догнали в стоимости владения ленточные архивы, многократно превосходя их по ряду других параметров. Давайте разберёмся, чем собирается крыть лента, и не пора ли переходить на дисковые библиотеки?

Лента VS Диски

Ленточный архив, безусловно, надёжный и простой способ защитить информацию, но он не лишён недостатков, прямо вытекающих из его ленточной природы, в основном эти трудности связаны с восстановлением маленьких файлов:

Значительное время поиска данных;
Одно приложение может на 100% загрузить один привод, создавая проблемы для бэкапа другим приложениям; *
Невозможность одновременного чтения и записи, если все приводы заняты чем-либо (требуется подождать полного завершения операции);
Сложность контроля качества и корректности записи.

* прим.: решается грамотным ПО, умеющим мультистрим-запись.

Дисковый массив лишён всех этих недостатков:

Поиск данных на винчестере в сотни раз быстрее, чем на ленте, которую требуется найти в архиве, принести, вставить в привод, перемотать, начать считывание;
VTL может эмулировать десятки и сотни приводов за раз: параллельное копирование и восстановление данных для множества приложений без увеличения стоимости владения системой;
Высокая надёжность хранения данных: серверные жесткие диски работают в жесточайших условиях годами, нагрузка VTL-системы для них не является сильно изнашивающей. Кроме того, все данные копируются внутри самой VTL и защищены при помощи RAID-массива, что увеличивает как надёжность хранения данных, так и сложность несанкционированного доступа к ней: даже если удастся украсть несколько жёстких дисков, никакой реальной целостной информации на них не будет.

Преимущества HP StoreOnce D2D Backup System

Если бы меня попросиили коротко описать все преимущества дисковых бэкапов, то я не задумываясь бы ответил: скорость, надёжность, масштабируемость и гибкость.

Со скоростью и так всё понятно: чтение и запись отдельных файлов с ленты куда медленней, чем с обычных жестких дисков. Дисковые же системы давно эволюционируют, используются не только в серверах, но и в обычных десктопах, и уже накоплен богатый опыт по ускорению повседневных операций. Надёжность мы также рассмотрели в предыдущем абзаце: RAID-6, физическая неподвижность жёстких дисков, отсутствие необходимости в переносе или хранении их в том виде, в котором хранятся картриджи для ленточных систем (картридж можно и физически украсть при транспортировке, например). А вот к масштабируемости и гибкости, я уверен, есть вопросы, и сейчас я постараюсь на них ответить.

Масштабируемость

Вопрос масштабируемости системы предлагаю рассмотреть на примере HP StoreOnce B6200 :

Базовая система содержит два контроллера и две дисковые полки суммарноё ёмкостью в 48ТБ. Каждый контроллер может управлять четырьмя полками, под завязку набитыми ЖД объёмом до 2ТБ каждый. Таких контроллеров можно подключить до восьми штук (3 пары в добавок к двум имеющимся). Таким образом, B6200 будет обеспечивать до 768ТБ сырой ёмкости (из-за RAID-системы полезная ёмкость меньше на треть, но и 512ТБ всё ещё внушительный показатель), при этом с ростом объёма хранилища растёт и его производительность.

В данном случае вы сами вольны выбирать, по какой схеме расширять функционал системы: сначала наращивать объем до предела, а затем увеличивать производительность, или равномерно закупать контроллеры с дисковыми полками для увеличения производительности, и, при необходиомсти, увеличить объём хранилища, установив дополнительные дисковые полки.

Гибкость

За широчайшие возможности по резервному копированию отвечает специализированное ПО - HP Catalyst . HP Catalyst – это программный агент, который устанавливается на медиа-сервер (сервер резервного копирования), на котором работает ПО резервного копирования HP DataProtector или Symantec NetBackup и Backup Exec. HP Catalyst производит дедупликацию данных прямо на медиа-серверах, задействуя функционал этого ПО и уже дедуплицированные данные отправляет на систему HP StoreOnce. Это позволяет добиться высоких скоростей резервного копирования, так как несколько медиасерверов способены обработать гораздо больший поток, чем одно выделенное целевое устройство. Например, топовая система HP B6200 может записывать данные сдедупликацией со скоростью до 40 ТБ/час, а с использованием HP Catalyst – уже до 100ТБ/час.

Главным отличием HP Catalyst от большинства аналогов является работа не только по LAN, но и по WAN. Таким образом, в малых региональных офисах можно не ставить выделенную библиотеку HP StoreOnce, а только установить на медиасервер HP Catalyst + ПО резервного копирования. Далее бэкап в дедуплицированном виде пойдет на библиотеку HP StoreOnce в центральном офисе или крупном территориальном отделении. Это позволяет мультифилиальным организациям организовать централизованное управление бэкапом и его консолидацию с минимальными затратами.

Если использовать только аппаратные средства, то для территориально распределенных организаций консолидация бэкапа выглядит следующим образом. В филиалах ставятся библиотеки начального уровня – HP 2620, а в центре – старшая модель, например HP 4430 или B6200. Филиальный backup записывается на HP StoreOnce Backup System и уже дедуплицированные данные (в 20 раз меньше исходных) передаются в центр, где записываются на большую библиотеку. Дедупликация реплицируемых данных существенно сокращает стоимость каналов связи. Одна HP B6200 позволяет собирать данные с 384 филиалов и вся эта сеть управляется одним администратором, что позволяет отказаться от администраторов резервного копирования в филиалах. Такая схема весьма популярна в мире, а самая крупная подобная инсталляция в России насчитывает уже порядка 100 устройств HP StoreOnce и продолжает расти.

У нас уже есть ленточный бэкап, куда его девать?

Мы не призываем полностью отказаться от проверенной временем технологии: вы можете установить HP Store Once как промежуточное звено между пользовательскими системами и долгосрочным архивом, что позволит уменьшить время ожидания ежедневного бэкапа, проводить частичный бэкап изменённых частей больших файлов, не перезаписывая ленточный массив полностью, ускорить работу по резервному копированию и восстановлению данных, а на ленту писать всё то, что может пригодиться в долгосрочной перспективе и не требует частого доступа.

Ленточные накопители информации (стримеры) относятся к внешним ЗУ и предназначены для долговременного хранения больших объемов информации (десятки гигабайт). Данные накопители относятся к ЗУ с последовательным доступом к данным. В ЗУ с последовательным доступом (SequentialAccess) каждый блок записанной информации имеет свой адрес. Для обращения к нему накопитель должен сначала найти маркер начала блока, а затем последовательным холостым чтением блока за блоком дойти до требуемого места на носителе и только тогда производить операции считывания или записи. При этом для обращения к следующему блоку каждый раз возвращаться на начало необязательно, поскольку эти данные сохраняются в виде служебной информации в памяти компьютера, но необходимость последовательного сканирования блоков (вперед или назад) является неотъемлемым свойством накопителей с последовательным доступом.

Стримеры уступают по ряду характеристик (времени доступа, скорости передачи данных) дисковым накопителям информации. По этой причине стримеры в ПК не нашли широкого применения, в основном они применяются в качестве вторичных накопителей информации, используемых для резервного хранения информации (для создания архивов данных). Стримеры подразделяются на внутренние, устанавливаемые в системный блок компьютера, и внешние (переносные) по отношению к системному блоку. Различаются они между собой по конструктивному исполнению. Подключаются ленточные накопители информации к системной шине компьютера через соответствующий интерфейс.

Конструктивно стример состоит из устройства записи и считывания информации и носителя информации (магнитной ленты). Стримеры называют также цифровыми магнитофонами для хранения данных.

В стримерах для записи и считывания информации используется электромагнитный способ. В основе данного способа лежит взаимодействие магнитного носителя информации (ленты) и магнитных головок – миниатюрных электромагнитов, располагаемых у поверхности движущегося магнитного носителя. Принцип записи и считывания аналогичен принципу, используемому в НГМД и НЖМД.

В настоящее время производителями ленточных накопителей и их компонентов являются фирмы Hewlett Packard, Sony, Seagate, Iomega, Imation и т. д.

Устройство записи и считывания в ленточных накопителях состоит из лентопротяжного механизма, электромагнитных головок записи и считывания, электронных блоков управления и передачи данных и т. д. Все эти компоненты накопителя размещаются в едином корпусе, который вставляется в соответствующий отсек системного блока компьютера. Внешние накопители выполнены в виде функционально законченного отдельного устройства.

В стримерах используется лентопротяжный механизм, аналогичный лентопротяжному механизму, применяемому в магнитофоне. Лентопротяжный механизм в основном работает в двух режимах: старт-стопном и инерционном. В настоящее время применяется инерционный режим, при котором длина отрезка магнитной ленты, проходящей мимо электромагнитной головки при остановке или перезапуске, превышает длину промежутка между блоками информации, записанными на ней. По этой причине после остановки лентопротяжного механизма ленту необходимо перемотать назад, и только выполнив эту операцию, можно перейти к следующему этапу работы с лентой. Данный режим обладает значительными преимуществами перед старт-стопным режимом при передаче больших объемов данных, поскольку магнитные ленты могут обрабатываться на значительно более высокой скорости. Кроме того, при инерционном режиме промежутки между блоками информации могут быть очень короткими, поэтому плотность данных, записываемых на ленту фиксированной длины, может быть значительно больше по сравнению со старт-стопным режимом. Однако у этого режима имеется существенный недостаток, который состоит в сравнительно большом времени повторного позиционирования электромагнитных головок. Это время может составлять от 0,1 до 2 с. Время доступа варьируется в пределах от 10 до 70 с. Поэтому стримеры, у которых лентопротяжный механизм использует инерционный режим, применяются в основном для резервного копирования и архивирования данных с НЖМД.

Скорость передачи данных зависит от модели стримера и составляет от единиц до десятков мегабайт в секунду. Конкретные технические характеристики стримеров определяются моделью дисковода и приводятся в соответствующей технической документации на данную модель.

Обмен информацией между устройством записи и считывания стримера и МП компьютера осуществляется через контроллер накопителя, который входит в состав электронного блока накопителя. В качестве интерфейсов в стримерах в настоящее время используются интерфейсы IDE/ATAPI (Integrated Disk Electronic/Attachment Packet Interface) и SCSI (Small Computer System Interface).

В качестве носителей информации в стримерах используются магнитные ленты, которые являются аналогом обычных музыкальных магнитных лент. Информация на лентах записывается последовательно на соответствующие дорожки. Современные ленточные накопители используют не отдельные бобины с лентой, а специальные кассеты – картриджи. Они различаются по внутреннему устройству и по ширине самой ленты. Параметры картриджей стандартизированы. При записи информации на ленту контроллер стримера с помощью соответствующего программного обеспечения сжимает записываемую информацию.

Существуют следующие стандарты на картриджи: четвертьдюймовые картриджи QIC (Quarter Inch Cartridge), Travan, 4– и 8-милиметровые картриджи DAT (Digital Audio Tape), DSS (Digital Data Storage) и 8-милиметровые картриджи DLT (DigitalLinear Tape).

Этими стандартами определяются правила взаимодействия (интерфейс) между компьютером и стримером, формат магнитной ленты, необходимое количество магнитных головок, методы кодирования данных на ленте, коды и алгоритмы коррекции данных и т. д.

Стандарт QIC предписывает использование линейной записи данных на магнитную ленту и в качестве интерфейса для обмена данными стримера с МП предполагает использование интерфейса, который применяется для накопителей на гибких дисках. По этой причине такое соединение имеет низкое быстродействие. Картриджи данного стандарта могут записывать информацию объемом до нескольких десятков гигабайт.

В настоящее время усилия компаний, продвигающих на рынке стандарт QIC, направлены на то, чтобы запись на ленте стримера одного производителя могла читаться на стримере другого производителя.

Стандарт Travan разработан на основе стандарта QIC. В качестве интерфейса используется интерфейс SCSI-2. Картриджи данного стандарта могут записывать информацию объемом до нескольких десятков гигабайт. Этот стандарт, разработанный компанией Imation, поддерживается большинством ведущих компаний, работающих в области производства стримеров (Hewlett Packard, Seagate, Sony, Iomega и т. д.). Внутри картриджа находится магнитная лента длиной 228 м и шириной 0,315", изготовленная из феррооксидного материала.

Стандарт DAT разработан фирмой Sony для цифровой аудио– и видеозаписи. В отличие от линейной записи, применяемой в стримерах на основе стандарта QIC, в устройствах на основе стандарта DAT используется технология спирального сканирования. Такая технология используется в видеомагнитофонах. В стримерах стандарта DAT применяется магнитная лента шириной 4 и 8 мм. При спиральной записи головка вращается относительно облегающей ее при движении ленты с большой линейной скоростью, что повышает плотность записи данных на магнитную ленту. Информационный объем картриджей на основе стандарта DAT достигает нескольких гигабайт, средняя скорость обмена несжатыми данными не превышает 1,5 Мбайт/с.

В технологии, базирующейся на стандарте DLT, используется запатентованная головка считывания/записи с шестью направляющими роликами. Информационный объем картриджей на основе стандарта DLT достигает нескольких сотен гигабайт, скорость обмена несжатыми данными находится в пределах от 10 до 40 Мбайт/с.

Запись информации на магнитную ленту и считывание информации с нее должны производится на предварительно отформатированную магнитную ленту, т. е. на ней должна быть создана физическая и логическая структура. В ленточных накопителях информации формирование физической и логической структуры магнитной ленты реализуется в процессе записи на нее данных. Эти структуры создаются с помощью программ, которые входят в комплект поставки конкретного типа стримера. Эти программы реализуют процедуры записи, считывания и удаления информации с магнитного носителя стримера.

Стример или стриммер (от английского streamer) - это запоминающее устройство, основанное на магнитной ленте с последовательным доступом к данным. По своему принципу действия стример похож на обычный магнитофон.

Применяется для операций резервного копирования и архивирования данных с жестких дисков на магнитную ленту. Основными преимуществами стримера являются большая ёмкость (до 900 Гб) и невысокая стоимость информационного носителя (картридж), надежность и стабильность работы. К недостаткам стримера относятся низкая скорость доступа к данным из-за последовательного доступа и большие размеры.

Накопители на магнитной ленте называют также устройствами внешней памяти последовательного доступа, так как удаленные фрагменты данных могут быть прочитаны только после считывания предшествующих им (менее удаленных) данных. Все файлы, размещенные на сменной кассете, будут сохраняться без каких-либо потерь независимо от того, включен компьютер или нет. В качестве носителей информации применяются сменные кассеты различного размера с магнитной лентой емкостью от 20 Мбайт до 2 Гбайт.

На магнитной ленте имеются технологические отверстия. В месте установки кассеты имеется небольшое зеркальце и два фотодатчика (инфракрасный излучатель и инфракрасный приемник). Датчик-излучатель посылает инфракрасный луч на это зеркальце, а датчик приемник принимает отраженный от зеркальца сигнал. Когда кассета вставлена в стример, полотно магнитной ленты перекрывает инфракрасный луч. Вблизи конца ленты луч проходит через технологическое отверстие, отражается и попадает на приемник. Стример останавливает свою работу. Если инфракрасный излучатель или приемник загрязнены, то стример по окончании ленты может не остановиться и тогда произойдет "слет" кассеты накопителя.

История:

В ЭВМ, выпускавшихся до момента появления и широкого распространения жестких дисков, накопители на магнитной ленте (НМЛ), аналогичные стримерам, использовались как основной постоянный носитель информации (ПЗУ). В дальнейшем, в мейнфреймах НМЛ стали использоваться в системах иерархического управления носителями для хранения редко используемых данных. Некоторое время они достаточно широко применялись в качестве съёмного ЗУ при переносе большого количества информации.

9-дорожечная лента

Широкое распространение ленточных накопителей было связано с большими ЭВМ и, в частности, мейнфреймами IBM. Начиная с представленного в 1964 году семейства IBM System/360, в фирме IBM был принят стандарт 9-дорожечной ленты с линейной записью, который впоследствии распространился также в системах других производителей и широко использовался до 1980-х годов. В СССР этот стандарт магнитных лент абсолютно доминировал, благодаря использованию ленточных накопителей семейства ЕС ЭВМ, в том числе и в составе компьютеров других архитектур.

Аудиокассета

В домашних персональных компьютерах 1970-х и начала 1980-х годов (вплоть до середины 1990-х) в качестве основного внешнего запоминающего устройства во многих случаях использовался обычный бытовой магнитофон или, изредка, специальные устройства на его основе с автоматическим управлением. Эта технология была недостаточно приспособлена для компьютерных нужд, зато была весьма дёшева и доступна для домашнего пользователя (т.к. сам аудиомагнитофон у многих из них уже имелся).

Технология QIC

В 1990-е годы для систем резервного копирования персональных компьютеров были популярны стандарты QIC-40 и QIC-80, использовавшие небольшие кассеты физической ёмкостью 40 и 80 Мбайт соответственно. Поддерживалось аппаратное сжатие данных. Накопители этих стандартов устанавливались в стандартный 5-дюймовый отсек и подключались к интерфейсу контроллера флоппи-дисков. В дальнейшем появилось большое количество сходных стандартов под торговыми марками QIC и Travan, определяющих носители ёмкостью до 10 Гбайт.

Технология DLT

Технология DLT была представлена фирмой Quantum (англ.) в начале 1990-х годов на основе более ранней технологии CompacTape для компьютеров VAX фирмы Digital Equipment Corporation, ленточное подразделение которой приобрела Quantum. Дальнейшим развитием DLT явилась технология Super DLT (SDLT). Линейка стандартов CompacTape/DLT/SDLT определяет носители физической ёмкостью от 100 Мбайт до 800 Гбайт.

Технология LTO (современный стандарт)

В настоящее время на рынке доминируют стримеры, соответствующие линейке стандартов LTO (Linear Tape-Open).

Ключевые свойства:

возможность записи до 160GB данных на одну кассету (при сжатии 2:1);

скорость записи составляет 49.3GB/ч. Т.е. 160GB данных могут быть записаны за 3,2 часа;

два варианта интерфейса подключения - SCSI или USB.

Интерфейс USB 2.0. позволяет осуществлять подключение устройства в режиме “plug-and-play”. Пользователь может начать процесс резервного копирования уже через 60 секунд после установки стримера на площадке Достоинства и недостатки

Достоинства:

большая ёмкость;
низкая стоимость и широкие условия хранения информационного носителя;
стабильность работы;
надёжность;
низкое энергопотребление у ленточной библиотеки большого объёма.

Недостатки:

низкая скорость произвольного доступа к данным из-за последовательного доступа (лента должна прокрутиться к нужному месту);
сравнительно высокая стоимость накопителя.

Базовые способы записи

Существует два базовых метода занесения информации на магнитную ленту в стримерах:

линейная магнитная запись;
наклонно-строчная магнитная запись.

Линейная магнитная запись

При использовании данного метода записи данные записываются на ленту в виде нескольких параллельных дорожек. Лента имеет возможность двигаться в обоих направлениях. Считывающая головка во время чтения неподвижна, также как и записывающая во время записи. По достижении конца ленты считывающая/записывающая головка сдвигается на следующую дорожку, а лента начинает двигаться в противоположном направлении.Технология по сути аналогична бытовому аудиомагнитофону. Возможно применение нескольких головок, которые работают с несколькими дорожками одновременно (многодорожечный стример). В современных устройствах этот метод доминирует.

Наклонно-строчная магнитная запись

Если используется данный метод, то блок головок записи-воспроизведения (БГЗВ) размещается на вращающемся барабане, мимо которого механизм протягивает ленту, при чтении и записи. Запись при этом ведётся в одном направлении. Данный способ записи предполагает наличие коротких поперечных дорожек на поверхности ленты. Технология по сути аналогична бытовому видеомагнитофону. Наклонно-строчный метод был изобретён, чтобы добиться более высокой плотности записи, чем при линейном методе, без необходимости уменьшения зазора в головках и увеличения скорости движения ленты (однако в настоящее время эти технические ограничения преодолены и в рамках линейного метода).

Подключение:

Современные стримеры, как правило, подключаются через высокопроизводительный интерфейс SAS, обеспечивающий передачу данных со скоростью 3 или 6 Гбит/с. Старшие модели IBM имеют возможность подключения через интерфейс FICON.

Перспективы:

В настоящее время компаниями IBM Research и FujiFilm представлена технология, позволяющая записывать до 35 терабайт данных на ленточном картридже, сопоставимом по размерам с LTO. Открытым, однако, пока остаётся вопрос об обеспечении достаточной пропускной способности интерфейса подключения устройства и блоков самого устройства: современным устройствам LTO-5, ориентированным на подключение по интерфейсу 6 Гбит/с SAS с фактической пропускной способностью 140 Мбайт/с, потребовалось бы около 3 суток для записи 35 терабайт данных.