Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych nr 1
im. Tajnej Organizacji Wojskowej ``Gryf Pomorski ``w Chojnicach

Technikum Elektryczno-Elektroniczne

PRACA DYPLOMOWA

Temat : Budowa i zasada działania pamięci taśmowych.

Konsultant : Wykonali :

mgr inż. Radosław Gierek Mariusz Cherek

Krzysztof Warnke

Chojnice , czerwiec 2003 r.

Chcielibyśmy serdecznie podziękować

panu Radosławowi Gierkowi za wiedzę , którą nam przekazał , za cierpliwość i pomoc w wykonaniu naszej pracy.

SPIS TREÅšCI

1. Wstęp

2. Co to jest pamięć

3. Zastosowanie

4. Przyczyny utraty danych

5. Historia pamięci taśmowych

6. Technologie taśmowe

6.1 Technologia DAT

6.2 Technologia SLR

6.3 Technologia DTL

6.4 Technologia SUPER DTL

6.5 Technologia Ultrium LTO

7.Rynek pamięci taśmowych

7. Zakończenie

9. Literatura

1. Wstęp

Celem naszej pracy jest opisanie, przedstawienie i porównanie pamięci taśmowych, które służą do archiwizacji danych. Archiwizacja danych polega na kopiowaniu kodu 01 na nośniki danych. Pamięci taśmowe mają zastosowanie
w dużych centrach komputerowych typu mainframe, w których przepływa dużo danych, a które trzeba zarchiwizować.

Mamy nadzieję ,że nasza wiedza na ten temat pozwoli jak najszerzej opisać to zagadnienie.

2. Co to jest pamięć

Pamięć, w informatyce określenie urządzeń używanych przez komputer do przechowywania danych. Wyróżnia się 3 rodzaje pamięci:

A) ROM(tylko do odczytu), służy do przechowywania stałych elementów oprogramowania.

B) RAM(do odczytu i zapisu), można w niej zapisywać i odczytywać informacje, wymaga stałego zasilania.

C) pamięć masowa - dyski twarde, dyskietki , CD-ROM , streamery i inne, służąca do przechowywania dużych ilości danych.

3. Zastosowanie

Magnetyczny zapis danych na taśmie był jednym z pierwszych sposobów przechowywania informacji. W dobie rewolucji technologicznej dotyczącej produkcji twardych dysków nic nie wskazywało na to, iż technologie taśmowe utrzymają swoją pozycję w dziedzinie składowania danych.

Stało się jednak inaczej, pomimo wielu zalet jakie niesie ze sobą stosowanie dysków twardych (szybkość zapisu i odczytu, ilość zapisów i odczytów itd.) pojawiła się nisza związana z wykonywaniem backup-u oraz archiwizowania informacji. Tą pozycję godnie zajęły urządzenia taśmowe. Biorąc pod uwagę szacunkowe koszty przechowywania 1 GB danych na najpopularniejszych urządzeniach do składowania danych wynika, że najtańszym nośnikiem jest nadal taśma. Problemami archiwizacji
i zabezpieczania danych zaczynamy się z reguły interesować dopiero wtedy, gdy dane zostały utracone, a odtworzenie owoców długotrwałej pracy jest praktycznie niemożliwe lub połączone z ogromnymi nakładami czasu i środków, oraz z trudnymi do oszacowania kosztami, które w zależności od branży mogą dochodzić nawet do setek milionów złotych. Co można stracić? Najcenniejszymi zasobami są dokumenty
i bazy danych, których wartość może wielokrotnie przekraczać wartość sprzętu. Niebagatelnym problemem jest także konieczność instalowania i konfigurowania rozbudowanych systemów operacyjnych i oprogramowania użytkowego. Bardzo często doprowadza to do ograniczenia działalności firmy lub nawet jej bankructwa. Dlatego żadnej skomputeryzowanej firmy nie trzeba przekonywać do zabezpieczania własnych zbiorów, gdyż skutki ich utraty mogą być KATASTROFALNE

4. Przyczyny utraty danych

Utrata danych może być wynikiem przypadku lub celowego działania

Rys.4.1 Przyczyny utraty danych

Najczęstszą przyczyną są jednak błędy człowieka. Jego niedbała lub nieumiejętna obsługa, złośliwość i wandalizm to aż 85% wszystkich problemów związanych
z utratą danych. Za 9% przyczyn jest odpowiedzialna technika, tzn.: awarie sprzętu, błędy w oprogramowaniu, wirusy komputerowe oraz różnice w napięciu. Klęski żywiołowe, tj.: pożary, powodzie czy też uderzenie pioruna lub sadza, to zaledwie 6% wszystkich przyczyn. Powodów do obaw jest więc wiele. W nowoczesnych systemach informatycznych pojemność pamięci dyskowych podwaja się przeciętnie co półtora roku. To powoduje, że liczba danych przeznaczonych do ochrony i archiwizowania wzrasta także proporcjonalnie.

Zabezpieczając dane należy pamiętać o pewnych regułach. Po pierwsze dane powinny być zapamiętywane na nośnikach wymiennych, przechowywanych poza miejscem przeprowadzania backupu, gdyż tylko wtedy istnieje możliwość odtworzenia danych ze zniszczonego (np. w czasie pożaru lub powodzi) komputera. Po drugie cała pojemność wszystkich dysków twardych powinna mieścić się na jednym nośniku wymiennym., m.in. dlatego, że większość operacji związanych z zabezpieczaniem danych odbywa się bez nadzoru w godzinach nocnych, kiedy nie ma możliwości wymiany pełnego nośnika. O ile pierwszy warunek spełniają wszystkie systemy do archiwizacji i zabezpieczania danych (wymienne dyski twarde, napędy optyczne
i magneto-optyczne, napędy taśmowe) o tyle drugi warunek, ze względu na pojemności dochodzące 100 GB, tylko napędy taśmowe. Napędy optyczne i magneto-optyczne przewyższają taśmę szybkim czasem dostępu do danych, ale porównując pojemność, koszt zabezpieczenia 1 MB danych i możliwość kontroli jakości zapisu pozostają za nią daleko w tyle .Większość z firm używających napędy taśmowe wykorzystuje je tylko i wyłącznie do zabezpieczania danych, nie zdając sobie z tego sprawy, że mają one jeszcze wiele innych zastosowań. Jednym z nich jest np. archiwizacja (składowanie) danych. Oznacza to, że informacje, które nie są już potrzebne, ale konieczne jest ich długoletnie przechowywanie (np. dane finansowe), są przenoszone na tańsze nośniki. Kolejnym przykładem zastosowania taśm jest rozszerzenie centralnych zasobów pamięci. W tym przypadku dysponuje się praktycznie nieograniczoną pojemnością przez dokupowanie tanich nośników, jakimi są taśmy i przenoszenie na nie informacji z drogich nośników (np. dyski twarde). Naturalnie nie należy zapomnieć o tym, że taśma nadaje się doskonale do wymiany informacji, np. między poszczególnymi działami firmy. Osiąga się to między innymi dzięki znacznej zwrotnej kompatybilności taśm oraz ich skalowalności. Zabezpieczając dane na nośnikach wymiennych trzeba pamiętać, że ich bezpieczeństwo można osiągnąć tylko przez stosowanie odpowiedniej liczby niezawodnych nośników. Niezawodne nośniki taśmowe to przede wszystkim masywna, trudna do zniszczenia obudowa chroniąca cały czas taśmę przed szkodliwymi wpływami środowiska, takimi jak np. kurz czy sadza. Niektórych rozwiązaniach, takich jak np. taśmy SLR produkowane przez firmę Imation, stosuje się aluminiową płytę, która po pierwsze odprowadza ciepło ze streamera (dzięki temu napędy SLR wytrzymują temperaturę pracy do prawie 60°C), a po drugie zwiększa stabilność mechaniczną i odporność na uderzenia samej kasety Zabezpieczaniem danych na taśmach, rządzą trzy złote reguły zwiększające ich bezpieczeństwo:

• Tape rotation (rotacja taÅ›m) nie należy używać tej samej taÅ›my w ciÄ…gu dwóch nastÄ™pujÄ…cych po sobie dni.

• Offside copy (kopia na uboczu) kopiÄ™ należy przechowywać poza miejscem przeprowadzania backupu.

• Every day (każdego dnia) dane szybko siÄ™ starzejÄ…, dlatego należy zabezpieczać je każdego dnia.

Także odpowiednia strategia backupu ma poważnych wpływ na bezpieczeństwo danych. Każde sensowne zabezpieczanie danych opiera się na kompletnym zabezpieczeniu wszystkich informacji znajdujących się na dysku twardym. Pojemność napędu zezwala na zapamiętanie wszystkich danych na jednym nośniku, to w takim wypadku najbardziej logicznym rozwiązaniem byłoby wykorzystywanie codziennie jednego nośnika. Mówi się wtedy o pełnym backupie (full). Gdy ze względu na czas lub ograniczoną pojemność nośnika nie można przeprowadzać codziennie pełnego backupu, minimum powinno się zabezpieczyć nowe dane lub te, które od ostatniego backupu zostały zmienione. W takim przypadku mówi się o backupie przyrostowym (incremental) i różnicowym (differential). Minimum raz w tygodniu powinno się przeprowadzić pełny backup. Aby zminimalizować ryzyko utraty danych, codzienny backup powinno się przeprowadzać z wykorzystaniem osobnych taśm na każdy dzień tygodnia w tygodniowej rotacji. Do takiej strategii wystarcza tylko pięć nośników.

Rys.4.2 Strategia backupu.

Dla tych, którym ten stopień bezpieczeństwa nie wystarcza poleca się, najczęściej stosowaną, metodę z wykorzystaniem 11-12 taśm (rysunek). Ta metoda gwarantuje kompletne zabezpieczenie przez okres 3 miesięcy .

5. Historia pamięci taśmowych

Taśmy magnetyczne są najstarszym rodzajem magnetycznych pamięci masowych. Na początku sprawiały wiele kłopotów: były wolne, wrażliwe na wszelkie zakłócenia i uszkodzenia mechaniczne, ale był to jednocześnie jedyny sposób zabezpieczenia większej ilości informacji. Historia napędów taśmowych rozpoczyna się we wczesnych latach 70 wprowadzeniem na rynek liniowych napędów, pracujących wsystemie reel-to-reel o pojemności początkowej 2 MB. Urządzenia te były wtedy jeszcze częścią składową komputerów. Pierwsze pojedyncze napędy pojawiły się z początkiem lat 80. Tak samo jak poprzednie zapisywały one dane także metodą liniową i były oparte na technologiach QIC (Quarter Inch Cartridge).
Ich początkowa pojemność wynosiła wtedy 1,6 MB. Wtedy też powstał tzw. komitet QIC, zrzeszający wszystkich producentów sprzętu i nośników danych, którego zadaniem było stworzenie z tej technologii standardu przemysłowego. Z chwilą rozpowszechnienia z końcem lat 80-tych technologii wideo powstały oparte na niej pierwsze napędy wykorzystujące ukośny format zapisu danych. Do nich zaliczają się napędy typu 8 mm Video oraz DAT (Digital Audio Tape).

W połowie lat 90 na rynek zostały wprowadzone dwa nowe typy napędów, które wykorzystują liniowy format zapisu. Pierwsze z nich, będące następcami technologii QIC, to napędy typu SLR (Scalable Linear Recording) i Travan. Zapis odbywa się na tej samej zasadzie, lecz technologia została znacznie ulepszona. Drugie natomiast to napędy typu DLT (Digital Linear Tape). Technologia DLT została opracowana przez firmę Digital Equipment. Natomiast jej sukces to efekt działań firmy Quantum, która jest obecnie jej właścicielem

.

Rys.5.1. Ewolucja backupu taśmowego.

Przełom wieku to okres, w którym magnetyczne napędy taśmowe przeżywają swój renesans. Świadczy o tym choćby ciągły rozwój znajdujących się już na rynku technologii i formatów. Przykładem tego mogą być napędy SLR nowej generacji czy choćby napędy SuperDLT udoskonalona wersja DLT. Obecnie obserwuje się także powrót producentów napędów zapisujących dane metodą ukośną (Seagate, HP) do liniowego sposobu zapisu, gdyż okazało się, że zapis ukośny nie zapewnia odpowiedniej pojemności, prędkości oraz niezawodności. Dlatego też producenci
ci mają zamiar wprowadzić jeszcze w tym roku na rynek, wraz z firmą IBM, nowe napędy LTO (Linear Tape Open).

6. Technologie taśmowe

Właściwy dobór napędu taśmowego do tworzenia kopii zapasowych danych
w sieciach komputerowych nie jest uzależniony od rodzaju systemu operacyjnego
w którym pracuje. Czy jest to sieć pracująca w oparciu o system NetWare firmy Novell, Windows NT firmy Microsoft, czy też sieć pracująca pod kontrolą jednego
z systemów UNIX np. Sun Solaris, HP UX, IBM AIX itp. Kryteria doboru odpowiedniego napędu są takie same i na pewno nie jest to koszt wspomnianego urządzenia. Parametrami, które decydują o wyborze streamera jest struktura naszej sieci, czyli ile, oraz gdzie znajdują się serwery sieciowe, jaka jest wielkość danych które będą podlegały archiwizacji, oraz ile czasu możemy przeznaczyć na wykonanie backup-u.

Parametrami którymi powinien kierować się administrator przy doborze napędu są:

• pojemność,

• prÄ™dkość przepÅ‚ywu danych,

• czas dostÄ™pu do danych,

• niezawodność (mechanika i taÅ›my),

• bezpieczeÅ„stwo danych,

• koszt caÅ‚kowity inwestycji.

Technologie taśmowe to:

- DAT

- SLR

- DTL

- Super DTL

- Ultrium LTO

6.1 Technologia DAT

Technologia DAT pojawiła się kilka lat temu do zapisu cyfrowego dźwięku, jednak ze względu na wysoką cenę magnetofony DAT nie stały się tak popularne
w domowych zastosowaniach jak standardowe magnetofony analogowe. Napędy pracujące w tej technologii zostały zaadaptowane z powodzeniem w przemyśle komputerowym jako napędy do archiwizacji danych komputerowych. Zasada ich działania jest bardzo podobna do magnetowidów VHS. Taśma wywlekana jest
z kasety i owijana na wirującym z dużą prędkością bębnie (ok. 2000 obr/min), który umieszczony jest pod odpowiednim kątem względem ruchu taśmy, która przesuwa się liniowo stosunkowo wolno (ok. 8 mm/s). Taki układ ruchu sprawia, że ścieżki zapisywane są ukośnie (helikalnie) względem taśmy. Ponieważ w czasie przewijania taśma porusza się z prędkością ok. 200 razy większą niż w czasie odczytu, średni czas dostępu do plików wynosi zaledwie ok. 40 s. Wraz z danymi na nośnik zapisywany jest odpowiedni kod umożliwiający szybkie odnalezienie pliku. Bardzo ważną cechą napędów DAT jest ich kompatybilność wstecz.

Rys.6.1.1 Technologia DAT

Rys.6.1.2. Sposoby zapisu na taśmie.

Charakterystyka:

• niska cena zarówno samego napÄ™du jak i taÅ›m

• skomplikowana budowa,

• wiele mechanicznych części,

• taÅ›ma opuszcza kasetÄ™,

• ograniczona żywotność kasety (tylko 100 backupów) zwiÄ…zana z rozciÄ…ganiem siÄ™ taÅ›my,

Najnowszy streamer DAT (DDS-4) posiada możliwość zapisu 20GB bez kompresji lub 40 GB danych z kompresją na jednej kasetce.

6.2 Technologia SLR

W technologii SLR dane zapisywane są na kilku ścieżkach taśmy, która przesuwa się po torze liniowym względem głowicy, a zapis i odczyt realizowany jest w obydwu kierunkach dzięki mechanizmowi zmiany kierunku przesuwu taśmy. Głowica odczytująco-zapisująca przemieszcza się w poprzek taśmy co umożliwia zmianę ścieżki. W technologii SLR zapis/odczyt odbywa się z wykorzystaniem większej liczby ścieżek, co znacznie zwiększa wydajność systemu.

Rys. 6.2.1. Technologia SLR

Rys. 6.2.2. Zapis liniowy w technologii SLR

Charakterystyka:

• masywna podstawa gwarantujÄ…ca:

• stabilność mechanicznÄ…,

• odprowadzenie ciepÅ‚a,

• taÅ›ma nie opuszcza kasety,

• dÅ‚uga żywotność kasety (250-700 backupów) okres przechowywania danych >10 lat,

• prosta budowa - maÅ‚o mechanicznych części

• niezawodność

• powolne Å›cieranie siÄ™ taÅ›my

Możliwość zapisu do 100GB danych na jednej taśmie.

6.3 Technologia DTL

Jest to jedna z najnowszych technik zapisu cyfrowego danych na taśmie magnetycznej. Charakteryzuje się ona bardzo dużą gęstością zapisu umożliwiającą zapis na jednej kasecie DLT do 40GB danych bez kompresji (DLT 8000) jak również znacznie większą prędkością transmisji danych, do 6,0 MB/s, co stanowi większą wartość niż w dotychczas stosowanych napędach. Było to możliwe do osiągnięcia dzięki odpowiedniemu mechanizmowi, nowym głowicom odczytująco-zapisującym jak również nowemu standardowi formatu zapisu. Technologia DLT jest obecnie postrzegana jako najbardziej profesjonalna i jest używana wszędzie tam gdzie backup-owane (archiwizowane) dane mają charakter strategiczny dla przedsiębiorstwa.

Budowę mechanizmu przedstawiono na rysunku . W kasecie znajduje się tylko jedna szpula na której nawinięta jest taśma, w momencie włożenia jej do mechanizmu jest ona wywlekana i zawijana na stałej szpuli znajdującej się w środku napędu. Przesuw taśmy odbywa się tutaj liniowo względem głowicy, analogicznie jak w technologii Travan.

Rys.6.3.1. Technologia DLT

Charakterystyka:

• prosta budowa,

• nie poruszajÄ…ca siÄ™ gÅ‚owica piszÄ…co/czytajÄ…ca,

• dÅ‚uga żywotność kasety,

• rolka nawijajÄ…ca znajduje siÄ™ w streamerze,

• taÅ›ma opuszcza kasetÄ™,

• krytycznie w wypadku awarii,

Możliwość zapisu do 80GB danych (z kompresją) na jednej taśmie.

6.4 Technologia SUPER DTL

Klasa napędów DLT skierowana była i jest głównie do dużych rozwiązań backup-owych. Powody to m.in.: duże pojemności (do 80 GB z jednego nośnika), duża szybkość (do 43 GB/godzinę) i dość wysokie koszty urządzeń w porównaniu z innymi technologiami (np. SLR, DAT, AIT). Jednakże niewątpliwymi zaletami tej technologii są: bardzo duża niezawodność napędów, wytrzymałość nośnika - do 15 tys. cykli zapisujących oraz do 30 lat czasu przechowywania. Te cechy spowodowały,
że urządzenia technologii DLT zdobyły i zdobywają dość znaczny rynek w dziedzinie
storage - napędy taśmowe.

Najnowsza technologia producenta DLT - Quantum, nazwana SuperDLT, nie dość, że jest kompatybilna w dół (czyta nośniki zapisane w standardzie DLT), to dodatkowo najmniejszy napęd ma 80 GB nieskompresowanej pojemności. Innymi słowy jest to ciąg dalszy technologii DLT, jednak uzbrojonej w kilka rozwiązań, które mają szansę zrewolucjonizować dotychczasowe pojęcie backupu i napędu taśmowego. Urządzenia technologii SuperDLT skierowane są na rynek średnich i dużych rozwiązań backup-owych Unix i NT.

Innowacje technologiczne zastosowane w SuperDLT:

• laserowo wspomagany zapis magnetyczny - LGMR Technology

• obrotowy naprowadzajÄ…cy mechanizm optyczny - Pivoting Optical Servo (POS)

• wiÄ…zka gÅ‚owic magneto-rezystywnych - Magneto-Resistive Cluster Heads (MRC Heads)

• niepeÅ‚ny sygnaÅ‚ - maksymalne prawdopodobieÅ„stwo odczytu - Partial Response Maximum Likelihood (PRML)

• mechanizm zapinania taÅ›my - Positive Engagement Tape Leader Buckling Mechanism,

• noÅ›nik pokryty warstwÄ… metalicznÄ… - Advanced Metal Powder (AMP)

Laserowo wspomagany zapis magnetyczny (Laser Guided Magnetic Recording)

Jest to istota technologii SuperDLT. Połączenie optycznych i magnetycznych technologii bardzo istotnie wpłynęła na zwiększenie pojemności przez maksymalne wykorzystanie powierzchni nośnej (zdolnej do zapisu) taśmy. Przez magnetyczny zapis danych na powierzchni nośnej i optycznym prowadzeniu głowicy przy pomocy drugiej strony taśmy, LGMR optymalizuje wydajność technologii S-DLT, aby dostarczać najefektywniejsze, najbardziej pewne, skuteczne i skalowalne rozwiązanie backupu dla klasy midrange i highend.

Obrotowy naprowadzajÄ…cy mechanizm optyczny (Pivoting Optical Servo (POS))

Technologia POS Å‚Ä…czy w sobie najlepsze technologie optyczne i magnetyczne,
by zwiększyć pojemność i trwałość nośnika. POS łączy ze sobą wysokiej gęstości zapis/odczyt magnetyczny i laserowe prowadzenie głowicy. W przeciwieństwie do innych napędów taśmowych opartych na starszych technologiach, SuperDLT wykorzystuje w 100% powierzchnię nośnika do zapisu danych. Przez zaimplementowanie optycznego mechanizmu prowadzenia głowicy przy pomocy nieużywanej strony taśmy SuperDLT eliminuje potrzebę rezerwowania części nośnej taśmy do zapisu ścieżek prowadzących głowicę.
POS zwiększa wygodę użytkowania i zmniejsza koszty nośnika, dlatego, że nośnik nie musi być pre-formatowany by zapisać ścieżki prowadzące głowicę (servo-tracking).

Wiązka głowic magneto-rezystywnych (Magneto-Resistive Cluster (MRC) Heads)

Głowice MRC w technologii SuperDLT dają wyższy transfer danych i większą gęstość niż tradycyjne głowice tego samego rozmiaru. Głowice MRC (wiązka małych, tanich taśmowych głowic magneto-rezystywnych) są gęsto upakowane przy użyciu technologii "thin film processing" i umożliwiają bardzo efektywne wykorzystanie powierzchni (płatka) jednej głowicy co powoduje znaczne obniżenie kosztów. Dodatkowo, głowice MRC są mniej wrażliwe na warunki zewnętrzne i środowiskowe.

Niepełny sygnał - maksymalne prawdopodobieństwo odczytu (PRML) (Partial Responsie Maximum Likelihood)

Technologia PRML umożliwia napędom SuperDLT istotne zwiększenie transferu danych i pojemności poprzez zapewnienie wysokiej wydajności kodowania danych zapisywanych, dzięki czemu zwiększa się gęstość upakowania danych na nośniku. Technologia ta częściowo przeniesiona z dziedziny dysków twardych została poprawiona i rozwinięta przy współpracy Quantum i Lucent Technology. PRML wychodzi poza tradycyjną technologię stosowaną w dyskach twardych przez co wyznacza nowe poziomy wydajności i pojemności dla liniowych napędów taśmowych.

Mechanizm zapinania taśmy (Positive Engagement Tape Leader Buckling Mechanism)

Systemy SuperDLT cechuje pewny i bezpieczny system wyciągania i zapinania taśmy
z cartrigea, który zwiększa żywotność nośnika i jest przystosowany do pracy
w środowiskach automatycznych. Ten nowy unikalny mechanizm wyciągania
i zapinania taśmy uruchamia prowadnice taśmy, kiedy cartridge jest ładowany do napędu i zwalnia je kiedy cartridge opuszcza napęd.
Wykorzystuje metalowy bolec, który jest przypięty do prowadnicy napędu, aby połączyć wyprofilowane klipsy - na stałe dołączone do prowadnic taśmy wewnątrz cartridgea. Jest to wbrew pozorom bardzo pewny mechaniczny system, który zapewnia długie i bezpieczne użytkowanie nośników. Dodatkowo ten mechanizm obsługuje również istniejące nośniki DLTtape IV, aby zapewnić wsteczną kompatybilność
w czytaniu.

Nośnik pokryty warstwą metaliczną (Advanced Metal Powder Media)

Ten typ nośnika zapewnia najwyższą gęstość ścieżek, maksymalną pojemność
i oczywiście zmniejsza całkowity koszt użytkowania. Nośnik pokryty jest bardzo trwałym proszkiem metalowym, dzięki któremu nośnik uzyskuje bardzo dużą gęstość zapisu danych. Tylna strona nośnika, która nie ma styku z głowicą jest pokryta specjalnie uformowaną powłoką, która ma zapisane na sobie ścieżki prowadzące głowicę (servo-tracks). Odczyt tych ścieżek dokonywany jest przy pomocy wiązki laserowej. Dzięki temu, że te informacje są zapisane na drugiej, tylne stronie nośnika cała przednią - nośną stronę można wykorzystać do zapisu danych, co zwiększa pojemność i eliminuje potrzebę pre-formatowania nośnika.

6.5 Technologia Ultrium LTO

Technologia oraz standard LTO (Linear Tape Open) oznaczający otwarty zapis linowy został zaprojektowany przez trzy wielkie koncerny branży IT: Hewlett Packard, IBM oraz Seagate. Głównym celem prac jakie podjęto przy Ultrium LTO było przezwyciężenie granic jakie stawiają wykorzystywane obecnie formaty

i technologie zapisu .

Niestety nadchodzi schyłek technologii DAT - model z serii DDS4 DAT40 to ostatni taki model na rynku oferujący zapis w tej technologii. Wychodząc naprzeciw potrzebom rynku i coraz szybciej rosnącym wielkościom dysków twardych serwerów

i komputerów.

Nowy format i technologia nie ma swoich poprzedników i jest jedyna w swoim rodzaju. LTO nie jest kompatybilne z żadnym istniejącym formatem zapisu na taśmie magnetycznej. Projektanci technologii LTO postarali się, aby wykorzystać to co najlepsze z dotychczasowych technologii.

Najważniejsze cechy LTO:

• WielokanaÅ‚owy zapis liniowy.

• Magnetorezystywne gÅ‚owice odczytujÄ…ce.

• Cienkowarstwowe, indukcyjne gÅ‚owice zapisujÄ…ce.

• Detekcja i korekcja bÅ‚Ä™dów.

• Kompresja danych.

• NoÅ›niki danych MP (metal particle).

• Kaseta z półcalowÄ… taÅ›ma magnetycznÄ… o jednej szpuli.

• LTO CM, kaseta z ukÅ‚adem pamiÄ™ci.

Rys.6.5.1 Charakterystyka napędu Ultrium LTO

Rys.6.5.2 Format zapisu Ultrium LTO

Zasady zapisu i odczytu danych Ultrium LTO:

- 384 ścieżki, podzielone na 4 pasma danych po 96 ścieżek

- pasma danych zapełniane są po kolei, tylko jedno na raz

- pasma zapisywane sÄ… sekwencyjnie

- 5 pasm danych servo, po 6 pozycji servo na każdym

- pasma servo powyżej i poniżej pasma danych

Rys.6.5.3. Schemat techniczny

Detekcja i korekcja błędów w Ultrium LTO

- istniejÄ… dwa poziomy kodu ECC dla ochrony danych

- 10-17 stopa błędów niekorygowalnych

- 10-27 stopa błędów niewykrywanych

- dane są możliwe do odzyskania nawet w przypadku awarii jednego kanału głowicy

- kod CRC dodawany jest do rekordów jeszcze przed kompresją dla dodatkowej ochrony

- ochrona przed przesłuchami spowodowanymi śladami poprzednich zapisów

- odczyt w trakcie zapisu RWW pozwala na wykrycie błędnie zapisanych bloków danych (CCQ - tzw. czwórki kodowe)

- błędny blok CCQ jest ponownie zapisywany na taśmie, z danymi przestawionymi
w taki sposób, aby żaden blok CCQ nie był zapisywany na tej samej co poprzednio ścieżce.

Mechanizm kompresji

Kompresja danych w Ultrium LTO jest oparta na ALDC (Adaptive Lossless Data Compression) z dwoma rozszerzeniami. Kompresja stosuje dwa schematy postępowania w celu zredukowania powiększania rozmiaru danych niekompresowalnych. Schemat jest wybierany automatycznie, w zależności od stopnia kompresowalności przetwarzanych danych.

Mechanizm DRM

Ultrium LTO posiada wbudowany mechanizm DRM (Data Rate Matching), czyli inteligentny system dopasowywania się napędu do prędkości napływania danych
z systemu. W napędzie Hewlett Packard Ultrium LTO bufor wynosi 16MB a system dopasowania prędkości taśmy działa w zakresie 6MB do 30MB na sekundę.

Zasady chwytania i nawijania taśmy w Ultium LTO

Ultrium LTO posiada dokładnie sprawdzony i bezpieczny mechanizm chwytania
i nawijania taśmy na szpule napędu taśmowego. Nie ma powodu do obaw, że nastąpi awaria związana z chwytaniem i nawijanie.

Rys.6.5.4. Zasada nawijania taśmy

Rys.6.5.5. Zasada chwytania taśmy

Charakterystyka kasety z taśmą

Zadaniem kasety Ultrium LTO jest przede wszystkim bezpieczne przechowywanie taśmy magnetycznej na której znajdują się przecież krytyczne dane. Taśma stosowana
w napędach Ultrium ma wielkość 1 cala i pojemność 100/200GB. Aby zastosować nowatorskie rozwiązania LTO konieczne było przygotowanie kasety do współpracy
z autoloaderami i bibliotekami taśmowymi. Dlatego kaseta została wyposażona
w specjalne zaczepy umożliwiające robotyce ładowanie i wyładowaywanie kaset.

Kaseta posiada standardowo blokadÄ™ zapisu danych oraz blokadÄ™ szpuli.
W technologii DLT (Digital Linear Tape) bardzo częstym przypadkiem awarii urządzenia i utraty danych było urwanie się specjalnego zaczepu mocowanego na początku taśmy, który służył do jej chwytania i wywijania z kasety.W technologii Ultrium LTO zamocowany na początku taśmy bolec wykorzystuje - LPA (Leader Pin Assembly) dzięki czemu bezpieczeńswto od tej strony mamy zapewnione.

Wbudowany w kasecie dodatkowy specjalny układ pamięci LTO-CM Cartridge Memory (4KB) jest wykorzystywany do zwiększenia prędkości zapisu i odczytu danych a także niezawodności całego napędu taśmowego. Ten specjalny moduł pamięci gromadzi i przechowuje informacje o użytkowaniu danego nośnika oraz dane identyfikacyjne. Czasem wolna pamięć kasety może zostać wykorzystana przez aplikacje do backup'u. Odczyt pamięci odbywa się poprzez częstotliwości radiowe RF. Kaseta wytrzymuje ponad 20 000 cykli ładowania i wyładowania taśmy.

W module pamięci Ultrium LTO-CM gromadzone informacje dzieli się na dwie grupy:

1.) Odczyt

- informacje o producencie układu pamięci LTO-CM

- informacje o producencie kasety (nr seryjny, typ, długość taśmy)

- informacje o producencie taśmy

- dane o inicjalizacji kasety

2.) Zapis

- informacje o stanie kasety (ilość załadowań)

- informacje o użyciu kasety (ilość zapisanych danych, liczba błedów R/W, ilość przejść)

- informacje katalogowe o taśmie (ilość rekordów w jednym przejściu, ilość rekordów od początku do końca)

Możliwa jest Obsługa Ultrium LTO przez następujące systemy operacyjne :

- Microsoft Windows NT 4.0 oraz Windows 2000

- Novell NetWare 4.2, 5.0, 5.1

- HP-UX 10.2 lub 11.x

Możliwa jest Obsługa Ultrium LTO przez następujące aplikacje do backup'u :

- CA ARCserve 2000 dla Windows 2000

- Veritas Backup Exec 2000 Edition

- Veritas NetBackup

- HP OmniBack II

- Legato NetWorker

7. Rynek pamięci masowych w latach 1999/2002

Rys.7.1. Rysunek pamięci masowych w latach 1999 - 2002

Od ok. 3 lat liczba wszystkich sprzedawanych magnetycznych napędów taśmowych na świecie jest stała i wynosi ok. 5 mln sztuk rocznie. Jedyne co się zmienia to liczba sprzedawanych napędów w poszczególnych segmentach rynku. Wpływ na takie wyniki ma przede wszystkim gwałtownie wzrastająca ilość danych, które powinno się zabezpieczać oraz zwiększanie się standardowych pojemności pojedynczych dysków twardych (w zeszłym roku było to jeszcze ok. 4 GB, w tym roku to już 9 GB, natomiast na najbliższe lata są prognozowane minimalnie 18 GB). A to oznacza, że rynek odbiorców skłania się powoli w kierunku urządzeń
o minimalnej pojemności 20 GB (bez kompresji). Według instytutów analitycznych (m.in. Data Quest i IDC) w tym roku największa będzie sprzedaż urządzeń
w segmencie 10-19 GB oraz gwałtownie wzrośnie sprzedaż urządzeń powyżej 20 GB. Będzie się to naturalnie odbywało kosztem segmentu do 9 GB, co ze względu na ograniczoną pojemność tych urządzeń jest faktem zrozumiałym.

Producenci napędów taśmowych dość szybko zareagowali na ten zmieniający się trend, co objawiło się wprowadzeniem na rynek urządzeń grubo przekraczających pojemność 25 GB (bez kompresji). Przykładem tego mogą być napędy SLR60 (30/60 GB), SLR100 (50/100 GB), DLT8000 (40/80GB), AIT-2 (50/100 GB) oraz Mammoth-2 (60/120 GB) a także zapowiadane jeszcze w tym roku do wprowadzenia na rynek nowe napędy SuperDLT (110/220 GB) oraz LTO (100/200 GB).

8. Zakończenie

W świetle przedstawionych materiałów można zaobserwować jaką ogromną rolę przyjmuje się w dobie technologii informacyjnych do problemu archiwizacji oraz, że potrzeba ochrony danych wywiera ogromne nakłady na rozwój i postęp technologii taśmowych, co widać w opisanym przez nas materiale.

Podczas pisania pracy natrafiliśmy na jeden zasadniczy problem - brak dostępu do fachowej literatury, w dostępnych publikacjach problem archiwizacji danych bądź same pamięci taśmowe opisane są dość powierzchownie i większość informacji zaczerpnęliśmy z internetu .

W przyszłości dla udoskonalenia naszej pracy można by stworzyć stanowisko komputerowe do archiwizacji danych.

9. Literatura

Internet:

www.chip.pl/pamiecimasowe

www.storg-flash.pl

www.enter.pl/archiwizacja

„UrzÄ…dzenia techniki komputerowej” 2002

„UkÅ‚ady mikroprocesorowe”

34

---