Назначение и общая характеристика накопителей на магнитных лентах (стримерах)

Накопители на магнитных лентах являются одним из наиболее давно используемых в качестве массовой памяти типом устройств. Одинаковым успехом пользуются потоковые накопители, или стримеры. Первые такие накопители имелись уже в ЭВМ пятидесятых годов прошлого столетия. Технология для них так же, как и впоследствии для CD-ROM, была «подготовлена» звукозаписывающей техникой. В основе их конструкции лежит лентопротяжный механизм, работающий в инерционном режиме. Основными достоинствами накопителей на магнитных лентах были большая емкость и невысокая стоимость носителя информации: сначала бобины, кассеты, а затем картриджи магнитной ленты. Основным недостатком — последовательный доступ к данным, требующий большого времени. Накопители на магнитной ленте, применяемые вместе с компьютерами пришли на смену перфолентам и перфокартам. Еще одним достоинством накопителей на магнитной ленте является низкая стоимость хранения информации.

За время своего существования накопители на магнитных лентах только на начальных этапах успешно конкурировали со своими ближайшими «родственниками»: магнитными барабанами, которых им удалось пережить, и магнитными дисками, которые заняли ведущую роль примерно с начала 1960;х годов, оставив для накопителей на магнитных лентах лишь роль систем архивного хранения данных. Тем не менее, даже, несмотря на появление оптических дисков, накопители на магнитных лентах достаточно прочно удерживают свои позиции в качестве устройств резервного копирования больших объемов данных в секторе корпоративных решений. В своей современной версии накопители на магнитных лентах более известны под названием стримеры (транслитерация английского streamer, происходящего от слова «поток»). В этом своем виде они многое позаимствовали от кассетных аудиои видеомагнитофонов. Существует несколько разновидностей стримеров, различающихся размером используемых магнитных лент и особенностями размещения информации на них.

Стримером называется устройство, подключаемое к компьютеру, для записи и воспроизведения цифровой информации на кассету с магнитной плёнкой. Основное назначение — резервное копирование.

Теперь непростой вопрос: какой же стример приобретать? Стример для небольших локальных сетей, а также для «неорганизованного» пользователя должен отвечать стандартам QIC-40/80.

Во-первых, это гарантирует хоть какую-то совместимость. К тому же это качество в данном случае обеспечивается не только в пределах одной спецификации, но и предполагает совместимость устройств «снизу-вверх». Таким образом, картридж (кассета), записанный на стримере, соответствующем стандарту QIC-40, будет читаться на устройстве, выполненном по стандарту QIC-80. Во-вторых, при подключении к компьютеру стримеров, отвечающих спецификации QIC-40/80, как правило, не возникает особых трудностей и проблем. Такие устройства не зря называют «floppy-tape» -дело в том, что они могут подключаться к существующему в любом персональном компьютере контроллеру флоппи-дисков. Преимущества используемого технического решения часто просто очевидны. Тем не менее, фирмы-производители предусматривают и специальные контроллеры, которые позволяют увеличить скорость обмена данными. В-третьих, на каждом картридже рассматриваемых устройств может сохраняться от 120 до 250 Мбайт информации (если использовать сжатие данных), что, как правило, превосходит или соответствует объёмам имеющихся винчестеров. Немаловажным фактором является и то, что стримеры, отвечающие стандартам QIC-40/80, выпускаются целым рядом крупных промышленных фирм, а это в свою очередь ещё больше расширяет круг совместимых устройств. Характеристики накопителей на магнитных лентах могут существенно различаться в зависимости от их конструкции и технологии записи. Так, емкости стримеров варьируются в широких пределах, достигая 600 Гбайт, скорости передачи у лучших накопителей на магнитных лентах сравнимы с жесткими дисками, составляя до 60 Мбайт/с, время поиска (доступа) в некоторых моделях составляет до 10 секунд (при среднем — порядка 80−100 с).

Хорошо известны в мире стримеры Jumbo 120 (от 200 $) и Jumbo 250 (от 280 $).

Надо дать должное специалистам фирмы Colorado Memory Systems, Разработавшим эти модели, которые провели просто огромную работу, детально проверяя совместимость своих новых моделей стримеров с компьютерами разных фирм. Было исследовано более 400 различных моделей IBM-совместимых компьютеров.

Модели стримеров Jumbo 120 и Jumbo 250 отвечают спецификациям QIC-40 и QIC-80 соответственно. Пользователю предлагаются два варианта исполнения подобных устройств: встраиваемый и внешний. В последнем случае встраиваемое устройство «одевается» в изящный пластмассовый корпус, который вместе с кабелями и прочими аксессуарами входит в фирменный набор КЕ-10. Кстати, модель Jumbo 120 может использовать две скорости передачи информации — 250 и 120 Кбайт/с, что, как известно, совпадает со стандартными значениями для контроллеров флоппи-дисков компьютеров типа XT и AT. Стримеры Jumbo имеют программную поддержку для сжатия данных, причём фирменный алгоритм имеет соответствует стандарту QIC-122. По заявлению фирмы Colorado Memory Systems, использование эффективного кодирования информации позволяет сжимать данные в соотношении 6:1 и 1,3:1 при среднем значении 2:1. В основу алгоритма по QIC-122 был положен мощный алгоритм сжатия Лемнеля-Зива, который одной из первых эффективно начала использовать фирма Stac Electronic, разработав специальную микросхему кодера-декодера данных. Кстати, использование специального контроллера ТС-15 (ТС-15М для PS/2) вместо стандартного для флоппи-дисков позволяет увеличить производительность (скорость архивирования информации) моделей стримеров Jumbo-120 и Jumbo-250 с 2,2 до 4,4 и 8,8 Мбайт/мин соответственно. Поскольку алгоритм сжатия в данном случае реализуется аппаратно, то на его выполнение необходимо практически «нулевое» время. Для контроля передаваемых данных используется циклический избыточный код (CRC), а также коррекция ошибок (ЕСС) — алгоритм РидаСоломонова.

Особо хотелось бы отметить и то обстоятельство, что контроллеры фирмы Colorado Memory Systems не требуют ручной установки переключателей и сведений о свободных адресах, номерах прерываний IRQ и каналах прямого доступа DMA. Конфликта между аппаратными средствами не возникает, поскольку используемое при инсталляции программное обеспечение применяет особый алгоритм тестирования, который в 95% случаев сам определяет необходимые параметры для установки. В оставшиеся 5% случаев необходимые установки производятся пользователем «программными» переключателями, которые отображаются на дисплее компьютера.

Программное обеспечение, поставляемое с моделями стримеров Jumbo, полностью совместимо с пакетами таких фирм, как Novell, IBM, 3COM. Не стоит также забывать, что для устройств, соответствующих спецификации QIC-40/80, возможно использование программного обеспечения, например, пакета PC-Tools фирмы Central Point Software.

Jumbo-один из самых недорогих и быстрых стримеров, предлагаемых на отечественном рынке.

Перспективным направлением является использование в качестве стримера обычного видеомагнитофона.

В городе Зеленограде освоено серийное производство платы «Арвид-1020», открывающей всем пользователям IBM-совместимых персональных компьютеров доступ к системам архивации данных на кассетной видеоленте. Она стоит на немного больше, чем другие контроллеры шины ISA, а даёт возможность подключить к персональному компьютеру и использовать в качестве накопителя любой видеомагнитофон. Доступ к данным на ленте осуществляется в режиме подраздела накопителя жёсткого магнитного диска, при этом пользователь работает с дружественной программой-оболочкой, выполненной в стиле Norton Commander.

Достоинства ARVID:

a) относительно высокая скорость обмена;

b) надёжность хранения (усовершенствованный код Хемминга);

c) большая ёмкость, низкая стоимость носителя;

d) возможность использования любого видеомагнитофона.

Вместе с контроллером поставляется программное обеспечение, поддерживающее на ленте многоуровневую иерархическую систему. Элементами данных здесь могут служить произвольные файлы и каталоги, которые пользователь может копировать, переименовывать, удалять, объединять и сортировать, т. е. выполнять всё то же самое, что позволяет делать с файлами DOS. Для поиска информации в файловой системе используется собственное оглавление ленты. Его рабочая копия хранится на диске, а резервная — непосредственно на ленте. Имеется автоматизированная процедуры настройки на конкретный видеомагнитофон, контекстно-зависимые подсказки и подробная документация.

Плата «Арвид-1020» экономична и удобна в использовании, о чём свидетельствует опыт её применения для решения задач обработки изображений, геофизики, картографии, а также при комплектации профессиональных рабочих станций. На трёхчасовую кассету можно записать (со скоростью 200 Кбайт/с) до 2 Гбайт информации, причём её хранение обойдётся в 600 раз дешевле, чем на дискетах высокой плотности.

" Арвид-1020″ не предъявляет высоких требований к качеству ленты и параметрам видеомагнитофона. Он надёжно работает с импортными и отечественными аппаратами, обеспечивая при этом полную переносимость данных между компьютерами.

Эта плата использует 16-bit DMA, поэтому может работать с некоторыми материнскими платами (в которых эта функция не реализована). Один из недостатков этой платы — она очень сильно греется. Готовятся к серийному выпуску платы 1030 (без использования DMA) и 1040 (со встроенным собственным 286-микропроцессором).

Наиболее широко сегодня применяются такие технологии, как Travan, DLT (Digital Linear Type), DAT-DDS (Digital Audio Tape-Digital Data Storage), LTO (Linear Tape Open), Mammoth и AIT (Advanced Intelligent Tape). Для обоснованного выбора системы резервного копирования надо ясно представлять себе достоинства и недостатки разных устройств, которые во многом определяются емкостью системы, ее быстродействием, надежностью и ценой. Основные стимулы к повышению производительности ленточных устройств среднего и старшего класса — это широкое использование Интернета и распространение корпоративных интрасетей, увеличение числа серверов (нужных, чтобы обеспечить рост этих сетей), а также ужесточение требований к хранению информации и ее восстановлению в случае аварий. Спрос на системы резервного копирования и хранения данных особенно подстегивается все более активным использованием таких приложений, как мультимедиа, видео по запросу, звуковое информационное наполнение, обработка изображений и т. п.

На основе стримеров строятся также специальные автоматизированные библиотеки, в которых обеспечена возможность хранения многих картриджей с лентой и автоматической установки и замены их в накопителях. Причем в сложных системах может использоваться до нескольких сотен накопителей и храниться несколько тыс. яч картриджей. Кроме того, на базе накопителей на магнитных лентах организуются массивы, аналогичные RAID-массивам жестких дисков. Производители накопителей на магнитных лентах декларируют при этом возможность повышения пропускной способности такой системы в соответствующее количеству используемых накопителей раз.