Стало известно, что компания Western Digital получила целый ряд патентов, которые предполагают совмещение конструкций и механизмов жёстких дисков и ленточных накопителей. Речь идёт о встраиваемых ленточных накопителях ( LTO), в которых могут размещаться компоненты жёстких дисков. Подобные накопители могут занять промежуточное место между ёмкими, но очень медленными лентами и куда более быстрыми, но не столь вместительными жёсткими дисками.

Иллюстрация из патента WD, на которой виден подвес магнитных головок по типу HDD (130). Источник изображения: WD

Источник сообщает о трёх самых важных патентах: 11393498 (узел головки с системой подвеса для встроенного накопителя на ленте), 20200258544 (ленточный встраиваемый привод) и 11081132 (ленточный встраиваемый привод с компонентами жесткого диска). Судя по описанию, речь идёт о переносе в кассеты с лентами узлов для чтения и записи, заимствованных у жёстких дисков. Фактически WD рассчитывает уйти от ленточных накопителей и библиотек на их основе, превратив каждую ленту в накопитель в формфакторе жёсткого диска.

Безусловно, это сделает дороже запись на ленте. Однако общая стоимость хранения данных на лентах будет ниже, чем на жёстких дисках в том же формфакторе. Стоимость хранения попадёт в диапазон от $4 за Тбайт на ленте до $20 за Тбайт на жёстком диске корпоративного класса. Скорость доступа к данным на ленте продолжит страдать, хотя использование флеш-памяти может сгладить эту проблему. Зато унифицированный подход позволит устанавливать встраиваемые ленточные накопители в существующие решения для масштабирования дисковых подсистем и будут очень просто решать проблему нехватки ёмкости.

Другой вопрос, как отнесутся к этой инициативе компании, которые курируют стандарт LTO? Стратегия таких компаний, главными из которых являются IBM, HPE и Quantum, предполагает наличие дорогих приводов и целых комплексов библиотек и дешёвых лент. Компании Western Digital придётся приложить значительные усилия, если она пожелает воплотить свою разработку в жизнь. Возможно, ей поможет растущий спрос на ленты, где найдётся место также для новых предложений. А если этого не случится, у WD есть «запасной аэродром» — хранение данных на ДНК, хотя это уже другая история.

Если мы в быту и на работе не сталкиваемся с магнитными лентами, это вовсе не означает, что они выброшены на свалку истории. Для архивирования огромных массивов данных лучше магнитных лент ещё ничего не придумано, чем пользуются компании и организации. На этих носителях стоимость хранения самая дешёвая, а надёжность превыше похвал. Но даже хорошее можно сделать лучше, о чём на днях заявили японские учёные.

Магнитный материал меняет намагниченность под воздействием миллиметрового излучения (www.u-tokyo.ac.jp)

Группа исследователей из Университета Токио предложила новый метод магнитной записи и новые материалы для магнитных лент. Утверждается, что новая технология многократно увеличит плотность записи, а также будет ещё более энергоэффективной, надёжной и устойчивой к внешним воздействиям.

В качестве нового магнитного материала предложен эпсилон-оксид железа (epsilon iron oxide). Намагниченность этого материала в обычных условиях очень сложно изменить. Именно поэтому он обещает хранить записанные на ленте данные очень и очень долго даже в условиях повышенного внешнего воздействия от соседних участков намагниченности.

Данное качество, как нетрудно догадаться, потребовало иных технологий для записи (намагничивания) участков на магнитной ленте. Записать данные на носитель с содержанием эпсилон-оксид железа удалось с помощью облучения миллиметровыми волнами в диапазоне от 30 до 300 ГГц. В ходе эксперимента было доказано, что излучение меняет намагниченность материала, позволяя записывать на ленту нули и единицы.

Интересно добавить, что эпсилон-оксид железа и его чувствительность к миллиметровым волнам открывает новому материалу путь к технологиям связи шестого поколения (6G). Но это дело нескорое, впрочем, как и практическое внедрение нового материала в технологии записи на магнитную ленту. Учёные находятся только в начале пути, но обещают пройти по нему до конца.

Для хранения архивов данных компания Fujitsu собирается вернуть накопители на магнитных лентах в качестве альтернативы жёстким дискам. Стоимость хранения на лентах ниже, чем на HDD, но ленты не дают высокой скорости доступа в режимах случайного чтения. Новая технология Fujitsu исправила этот недостаток и повысила скорость чтения с лент в 4 раза.

В последние два десятка лет ленточные картриджи используются в основном для создания резервных копий данных. Пользоваться лентами как средством для ведения текущих архивов крайне неудобно, поскольку к файлам на ленте затруднён случайный доступ, хотя с линейным чтением проблем со скоростью не возникает. Если устранить низкую скорость чтения с ленты в режиме случайного доступа, то ленты и картриджи могут стать удобными инструментами для ведения архивов в наш и грядущий век информационного цунами.

В компании Fujitsu удалось разработать технологию, которая в 4,1 раза повышает скорость считывания данных с магнитных лент.

Во-первых, Fujitsu доработала ленточную файловую систему LTFS. В новом виде LTFS представляет для пользователя интегрированную файловую систему, которая объединяет несколько картриджей в один виртуальный картридж. При обращении к данным пользователю не нужно знать, на каком физическом картридже находятся нужные ему файлы.

Во-вторых, поскольку логические и физические адреса файла на ленте могут значительно отличаться, Fujitsu разработала механизмы сортировки запросов на чтение, которые позволяют загружать ближайшие физически расположенные на ленте файлы, не обращая внимание на порядок запросов с логической адресацией. Точнее, не выставляя логическую адресацию в приоритетное положение. Механизм запроса доступа с физическим местоположением сложен и требует периодической инициализации считывающих магнитных головок, но он себя оправдывает.

В-третьих, обновлённая файловая система LTFS поддерживает функцию объединения нескольких файлов. Для этого небольшие файлы сливаются в один большой файл, что упрощает индексацию и не снижает производительность при чтении многих мелких файлов. Файловая система позволяет виртуально работать с мелкими файлами и даже удалять их не обращаясь к ленте, но на уровне привода считывает их как один цельный файл.

Для количественной оценки новой технологии Fujitsu создала иерархическую систему хранения для жестких дисков и магнитных лент с использованием открытого ПО Ceph распределенного хранения данных. Эксперимент показал, что случайное считывание с магнитной ленты обычным способом 100 файлов из 50 000 отдельных файлов размером 100 Мбайт составило 5400 секунд. Новая технология справилась с этой операцией за 1300 секунд или в 4,1 раза быстрее.

Кроме того, если обычному методу требовалось 2,5 секунды для перемещения 256 отдельных файлов размером 1 Мбайт с жестких дисков на магнитную ленту, то новая технология переместила данные за 1,3 секунды, что в 1,9 раза быстрее, чем традиционным методом.

Новая технология увеличивает скорость доступа к ленте, в том числе, поднимает производительность случайного чтения и записи различного размера в архивных приложениях. Как ожидается, это обеспечит экономически эффективную инфраструктуру архивирования данных для долгосрочного хранения больших объемов информации. Коммерческую эксплуатацию данной технологии компания Fujitsu рассчитывает начать через три года.

Ленточные накопители и картриджи с магнитными лентами пользуются заслуженной популярностью и не собираются сходить со сцены. Более доступного способа в промышленных масштабах хранить архивные данные пока не придумано. Кроме этого картриджи обладают гигантским потенциалом по дальнейшему увеличению ёмкости. Увеличив точность позиционирования магнитных головок и усовершенствовав материал для записи, ёмкость картриджей можно увеличить без малого на два порядка — до сотен терабайт на одну катушку. Впрочем, это дело не завтрашнего, а даже послезавтрашнего дня. В данный момент производители начинают осваивать выпуск седьмого поколения LTO-картриджей — LTO Ultrium 7.

Картридж и упаковка Fujifilm

Официальным пресс-релизом компания Fujifilm сообщила, что она начинает поставки картриджей LTO Ultrium 7. По сравнению с LTO Ultrium 6 ёмкость увеличена в 2,5 раза, а скорость передачи данных в 1,9 раз. Каждый картридж LTO Ultrium 7 может хранить 6 Тбайт несжатых данных или 15 Тбайт сжатых. Скорость передачи несжатой информации повышена до 300 Мбайт/с (сжатых — до 750 Мбайт/с). На полное восстановление информации с ленты в картридже длиной 960 метров требуется 5,6 часа. Магнитная головка содержит 32 модуля, которые записывают на ленту шириной 12,65 мм 3584 дорожки. Подобной ёмкости, по словам разработчика, достаточно для записи двух часов несжатого видео с качеством 4K (4K DCI 24p 10bit).

Пример картриджа и привода LTO Ultrium 6

В основе магнитной ленты картриджа LTO Ultrium 7 лежит такой материал, как феррит бария (BaFe). Компания Fujifilm первой стала использовать покрытие лент с использованием BaFe. Он менее других магнитных материалов подвержен эффекту супермагнетизма. Как результат, уменьшение размера зерна для записи не ведёт за собой размагничивание соседних участков и не подвержено температурным колебаниям. Тем самым производитель способен наращивать плотность записи без опасений о потере данных.

В эпоху многотерабайтных жёстких дисков — их ёмкость уже достигла отметки 10 Тбайт — и практически бесконечных облаков многие считают ленточные приводы приветом из прошлого. Однако специалисты в области хранения данных считают иначе и там, где требуется высокая надёжность хранения при солидных ёмкостях, замены ленточным накопителям всё ещё нет. Более того, технологии в этой сфере продолжают активно развиваться.

Новый прототип накопителя, представленный совместно компаниями IBM и Fujifilm, способен записать до 220 Тбайт данных на стандартный картридж LTO-6. Ёмкость такого картриджа изначально составляет 2,5 терабайта, так что новая технология в 88 раз эффективнее. Достижение действительно серьёзное, ведь габариты картриджей LTO составляют всего 10 × 10 сантиметров при толщине 2 сантиметра.

Картридж LTO-6 в сравнении с современным однокассетным приводом

Правда, надо отметить, что речь идёт лишь о раннем прототипе устройства. Стадии массового коммерческого производства новая технология записи достигнет лишь через 5–6 лет. По словам IBM, в новом формате ширина дорожек существенно уменьшена и измеряется в единицах нанометров, что требует существенного увеличения точности от механизма головок. Совершенно очевидно, что ленточные накопители вступают в новую эру своего развития и уходить на покой явно не собираются.

Компания IBM представила пятое поколение ленточных картриджей серии 3592 (тип D). Модель TS1150 представляет собой усовершенствованную версию TS1140, отличием которой является более высокая производительность и увеличенная ёмкость.

theregister.co.uk

Среди особенностей новинки можно выделить скорость передачи данных до 360 Мбайт/с (против 250 Мбайт/с в модели TS1140), ёмкость 10 Тбайт, функции шифрования при помощи программного обеспечения IBM Security Key Lifecycle Manager. TS1150 включает передовую головку с 32-канальным дизайном, два оптоволоконных интерфейса с пропускной способностью по 8 Гбит/с на порт.

theregister.co.uk

Несмотря на стремительное развитие технологий флеш-памяти, ленточные накопители не спешат уходить с рынка. Некоторые компании, среди которых и IBM, продолжают поддерживать данное направление. Новый ленточный накопитель TS1150 нацелен на корпоративные системы хранения информации. Напомним, в 2013 году Oracle анонсировала 8,5-Тбайт ленточный накопитель.

Первые решения на базе TS1150 поступят в продажу 24 октября.

Вслед за Sony о своей новой технологии записи на магнитную ленту заявили компании IBM и FUJIFILM Corpotation. Им удалось увеличить плотность записи до 85,9 Гбит на квадратный дюйм, что в 62 раза больше по сравнению с современным картриджем стандарта LTO6.

ibm.com

Новая технология позволяет увеличить ёмкостью накопителя на основе магнитной ленты до 154 Тбайт. IBM называет своё достижение рекордом, хотя Sony раньше заявила о плотности записи 148 Гбит на квадратный дюйм и максимальной ёмкости накопителя 185 Тбайт. В любом случае, разработка IBM представляет большой интерес. Ведь пока что и IBM и Sony предлагают лишь прототипы, а кто из них раньше выведет свою технологию на коммерческий уровень, ещё вопрос.

ibm.com

Среди особенностей своей разработки IBM и FUJIFILM отмечают новую улучшенную записывающую головку, которая позволяет использовать более тонкие частицы феррита бария, усовершенствованный сервопривод, которые обеспечивает очень точное позиционирование головки, а также инновационные алгоритмы обработки сигналов.

Отметим, IBM сотрудничает с FUJIFILM в области магнитных лент с 2002 года.