Магнитные ленты, из прошлого в будущее - Три класса лент

 

Три класса лент

Технологическое разнообразие ленточных устройств настолько велико, что представить в рамках статьи весь спектр применяемых решений не представляется возможным. И все же пока в качестве критерия для классификации можно выбрать ширину ленты. Этот параметр можно сравнить с объемом цилиндров в двигателе при оценке класса автомобиля. По каким-то отдельным параметрам устройства младшего класса могут превосходить более дорогие старшие, но в целом они обладают набором качеств, определяющих их принадлежность к определенному классу. Малый класс - ленты широтой 4 миллиметра, средний - 8-миллиметровые ленты, старший - полудюймовые ленты. Отдельное место занимают элитные продукты класса high-end - IBM 3480/3490, Storage Tec 9840, DTF и Ampex.

Младший класс

К младшему классу можно отнести технологии, построенные на форматах QIC и 4mm DAT. От более мощных устройств они отличаются не столько объемами хранения, сколько цифрами, характеризующими скорость обмена, работоспособность и надежность хранения. По показателям времени наработки на отказ они не уступают своим старшим <собратьям>, но при этом не предполагается непрерывная работа, устройство может быть занято не более 20% времени, количество циклов использования носителей может отличаться на порядки, заметно ниже гарантированный срок работоспособности носителя. (Исключение составляет SLR100, это современное устройство ближе к корпоративному классу, но его характеристики полностью еще не опубликованы.) С 1989 года с форматом QIC наиболее успешно работает норвежская компания Tandberg Data, предложившая технологию Scalable Linear Recording (SLR). В 1999 году она представила третье поколение устройств, включающее устройства SLR7, SLR60 и SLR100. Несколько неожиданное лидерство норвежской компании вполне объяснимо. Существовавшая вплоть до 90-х годов компания Norsk Data оставалась одним из последних самостоятельных европейских производителей компьютеров. Ее миниЭВМ, продававшиеся под торговой маркой NORD, на равных конкурировали с американскими аналогами, особенно в научной сфере. Такое серьезное наследие позволяет компании Tandberg развивать существующие технологии и предлагать новые. В настоящее время выпускаются протяжки емкостью до 40 Гбайт (в перспективе предполагается довести их емкость до 200 Гбайт), но при этом в производстве сохраняются и дешевые модели в диапазоне от 0,5 до 4 Гбайт. С вариацией QIC, которая получила собственное название Travan, продолжают работать компании Seagate и Imation. В 2002 году они анонсировали модель шестого поколения Travan 40, которая способна хранить 20 Гбайт (40 в сжатом виде) и обладает скоростью обмена 2 Мбайт/с (4 Мбайт/с).

DDS, второй из младших форматов, испытал четыре смены поколений, пройдя путь от DDS-1 до DDS-4; на очереди DSS-5. Сейчас это один из самых распространенных форматов. В процессе эволюции DDS практически обрел самостоятельность от DAT, емкость возросла с 1,3 Гбайт до 20-40 Гбайт, а скорость передачи данных увеличилась с 0,18 Мбайт/с до 5-6 Мбайт/с. Вместе с тем, судьба DDS менее определенна. Есть ли у него будущее? Два из трех основных производителей DSS (компании HP и Sony) в 2002 году заявили о своем отказе от его дальнейшей поддержки, считая возможности DDS исчерпанными, несмотря на успешность положения на рынке. HP намерена отдать приоритет формату LTO, а Sony - формату AIT. Однако третий производитель, компания Seagate Technologies, намеревается построить очередную продуктовую линейку на основе DDS-5. Инсталляционная база DDS огромна, и по имеющимся признакам прощание с этим форматом не будет скорым.

Средний класс

Во второй класс условно можно объединить накопители, использующие ленту шириной 8 миллиметров. В него попадают форматы:

• Mammoth 1, 2 и 3, разработанные компанией Exabyte;
• Variable Speed Architecture (VXA), разработанный в Ecrix;
• Advanced Intelligent Tape (AIT), разработанный компанией Sony (S-AIT можно отнести к старшему классу);
• Advanced Digital Recording (ADR), разработанный OnStream, дочерней компанией Philips.

У форматов Mammoth и AIT общий предок - стандарт записи для видеокамеры, использующий 8-миллиметровую пленку. Поэтому они используют один и тот же, винтовой способ записи. Поначалу стандарт 8mm был един для всех производителей компьютерных магнитофонов, которые подключались по интерфейсу SCSI и имели емкость в диапазоне от 3,5 до 14 Гбайт. В дальнейшем пути производителей разошлись.

Стандарт Mammoth, разрабатываемый Exabyte, - уже не адаптация формата 8mm, взятого из видеокамеры, а специальная разработка на тех же принципах. Последовательно в трех поколениях Mammoth улучшается механика, повышаются эксплуатационные и тактико-технические данные, но при этом ни в одной из редакций не появилось никакого принципиально нового качества. Возможно, поэтому Exabyte приобрела компанию Ecrix, предложившую принципиально новый стандарт VXA, в котором есть принципиально иные подходы, позволяющие согласовать асинхронность процесса подготовки данных к записи с особенностями движения ленты. Это, прежде всего, запись данных в пакетном режиме в формате DPF (Discrete Packet Format), за которым явно просматриваются идеи пакетной коммутации. Второе - работа с переменной скоростью (Variable Speed Operation, VSO), которая позволяет изменять скорость ленты в соответствии с изменением скорости передачи данных. Многократное сканирование (OverScan Operation, OSO) повышает эффективность процесса чтения и надежность.

Mammoth-2 обеспечивает скорость передачи данных 12 Мбайт/с, емкость без компрессии 60 Гбайт. Алгоритм компрессии ALDC (Adaptive Lossless Data Compression) обеспечивает соотношение 2,5:1, позволяя довести общую емкость ленты до 150 Гбайт. В Mammoth-3 скорость увеличена до 30 Мбайт/с, а емкость - вдвое. Для сравнения, формат VXA-1 имеет емкость 33/66 Гбайт. Следующая редакция, VXA-2, предлагает компрессированную емкость 150 Гбайт и скорость передачи 12 Мбайт/с. Обещаны VXA-3 и VXA-4, компрессированные емкости которых должны достичь 320 Гбайт и 640 Гбайт соответственно, а скорости передачи данных - 16 Мбайт/с и 32 Мбайт/с. Понимая, что наличие в портфеле одного производителя двух близких по классу продуктов вызывает недоумение, компания Exabyte выпустила пояснительный документ Mammoth vs VXA; но и из него трудно сделать объективный вывод о недостатках и преимуществах одной технологии перед другой.

Формат AIT, разработанный Sony, получил известность в основном тем, что в нем впервые была использована встроенная флэш-память на кассете MIC (Memory-In-Cassette), в 64 килобайта которой помещается служебная информация о содержимом ленты, в том числе, карта распределения данных, позволяющая оптимизировать доступ к ним. Картридж AIT-1 позволял хранить 25 (65 компрессированных) Гбайт при скорости обмена 3 Мбайт/с (7,8). В следующем поколении AIT-2 числовые характеристики возросли вдвое, в поколении AIT-3 - еще в два раза. В готовящемся к выпуску четвертом поколении AIT-4 обещанная емкость составляет 200 (400 компрессированных) Гбайт при скорости обмена 24 Мбайт/с (48).

Технологию Advanced Digital Recording (ADR) пока можно отнести к 8-миллиметровым. Сейчас, действительно, компанией OnStream выпускаются накопители, рассчитанные на эту ширину ленты, однако потенциально ширина может быть увеличена втрое. Особенность технологии ADR заключается в наличии специальных средств мониторинга за движением ленты, которые обеспечивают более высокую плотность записи. Уже сейчас на ленте шириной 8 миллиметров размещается 192 дорожки; одновременно читаются восемь, что позволяет обеспечить высокую скорость обмена. Повышению плотности способствуют и уникальные механизмы коррекции ошибок. В нынешнем виде показатели не поражают: емкость кассеты - 25 Гбайт (50 Гбайт с компрессией) при скорости обмена 2 Мбайт/с (4 Мбайт/с с компрессией). Однако, как утверждается, длина ленты может быть увеличена вдвое, ширина - в три раза, число треков - в четыре раза, а плотность на треке - еще в три раза. В итоге емкость ленты составит 3600 Гбайт (7200 с компрессией) при скорости обмена 130 Мбайт/с (260 Мбайт/с с компрессией). 7 Тбайт на одной кассете!

Старший класс

Класс полудюймовых лент представлен сегодня тремя стандартами - DLT (SDLT), LTO (LTO 2) и S-AIT. Все три могут быть использованы в ленточных библиотеках, поставляемых их основными производителями, компаниями Storage Technology и ADIC.

S-AIT (Super Advanced Intelligent Tape), являющийся логическим продолжением восьмимиллиметрового формата AIT, первым на практике преодолел терабайтный барьер. Его емкость - 500 Гбайт (1,3 Тбайт с компрессией). На очереди вторая версия SAIT-2; в ней емкость будет увеличена в два раза, до 1 Тбайт (2,6 Тбайт с компрессией) при скорости обмена 60 Мбайт/с (156 Мбайт/с с компрессией). В каждом из двух следующих поколений SAIT-3 и SAIT-4 характеристики будут последовательно удваиваться. Другими словами, для SAIT-3 емкость составит 2 Тбайт (5,2 Тбайт с компрессией) при скорости обмена 120 Мбайт/с (312 Мбайт/с с компрессией), для SAIT-4 - 4 Тбайт (10,4 Тбайт с компрессией).

Само название стандарта Linear Tape-Open (LTO) выдает в нем предпринятую в 1997 году компаниями Hewlett-Packard, IBM и Seagate попытку предложить открытую альтернативу собственному стандарту DLT компании Quantum, об истории которого говорилось выше. Изначально было задумано две версии LTO.

Accelis был предназначен для приложений, где требуется высокая скорость доступа. Поэтому был избран вариант картриджа с двумя катушками. В исходном положении лента поровну распределена между ними. В первой опубликованной редакции были объявлены следующие показатели: емкость 25 Гбайт (50 Гбайт с компрессией) при скорости обмена 20 до 40 Мбайт/с. В последующем предполагалось увеличить емкость до 400 Гбайт, а скорость - до 320 Мбайт/с. Однако до сих пор сведений о практических реализациях Accelis нет.

Однокатушечный формат Ultrium - двойник Accelis, главным критерием при разработке которого был объем хранения. В первой версии Ultrium обеспечивает запись до 200 Гбайт компрессированных данных и скорость обмена 20-40 Мбайт/с. По проекту предполагалось довести максимальную емкость до 0,8 Тбайт (1,6 с компрессией), а скорость передачи данных - до 160-320 Мбайт/с. Во втором поколении Ultrium 2, недавно анонсированном компанией HP, объем хранения доведен до 400 Гбайт с компрессией, а скорость обмена - до 60 Мбайт/с. Это поколение отличается не только количественными показателями, но еще и наличием MIC-памяти на картридже, функционально схожей с той, которая впервые появилась в AIT.

Super Digital Linear Tape (SDLT), новейшая разновидность формата DLT, дебютировала в 2002 году. Она позволяет хранить 320 Гбайт компрессированных данных и передавать их со скоростью 16 Мбайт/с. В середине 2003 года должна появиться следующая редакция SDLT, где эти показатели будут увеличены соответственно до 600 Гбайт и 64 Мбайт/с, в ней, вероятно, тоже появится MIC-память.