Ленточный накопитель

редактировать
Ленточный накопитель DDS. Вверху слева направо: лента DDS -4 (20 ГБ), 112 м лента Data8 (2,5 ГБ), лента QIC DC-6250 (250 МБ), а 3,5-дюймовый гибкий диск (1,44 МБ)

A ленточный накопитель - это устройство хранения данных, которое считывает и записывает данные на магнитная лента. Хранение данных на магнитной ленте обычно используется для автономного хранения архивных данных. Ленточные носители обычно имеют приемлемую стоимость единицы и долгую архивную стабильность.

A Ленточный накопитель обеспечивает последовательный доступ к хранилищу, в отличие от жесткого диска, который обеспечивает прямой доступ хранилище. Дисковый накопитель может перемещаться в любое место на диске в несколько миллисекунд, но ленточный накопитель должен физически наматывать ленту между барабанами, чтобы прочитать любой конкретный фрагмент данных. В результате ленточные накопители имеют очень большое среднее время доступа . Однако ленточные накопители могут передавать данные очень быстро отключает ленту, когда требуемая позиция достигнута. Например, с 2010 года Linear Tape-Open (LTO) поддерживает скорость непрерывной передачи данных до 140 МБ / с, что сопоставимо с жесткими дисками.

Содержание
  • 1 Дизайн
    • 1.1 Сжатие данных
    • 1.2 Технические ограничения
  • 2 Носители
  • 3 История
  • 4 Емкость
  • 5 Примечания
  • 6 Ссылки
Дизайн
Внешний ленточный накопитель QIC.

Магнитные ленточные накопители емкостью менее одного мегабайта впервые были использованы для хранения данных на мэйнфреймах в 1950-х годах. По состоянию на 2014 год на картридж имелась емкость не менее 10 терабайт несжатых данных.

В ранних компьютерных системах магнитная лента служила основным носителем информации, потому что, хотя приводы были дорогими, ленты были недорогими. Некоторые компьютерные системы запускали операционную систему на ленточных накопителях, таких как DECtape. DECtape имел индексированные блоки фиксированного размера, которые можно было перезаписывать, не нарушая работу других блоков, поэтому DECtape можно было использовать как медленный диск.

Ленточные накопители данных могут использовать расширенные методы обеспечения целостности данных, такие как многоуровневое упреждающее исправление ошибок, шинглинг и линейный змеевик для записи данных на ленту.

Ленточные накопители могут быть подключены к компьютеру с SCSI, Fibre Channel, SATA, USB, FireWire, FICON или другие интерфейсы. Ленточные накопители используются с автозагрузчиками и ленточными библиотеками, которые автоматически загружают, выгружают и сохраняют несколько лент, увеличивая объем данных, которые можно хранить без ручного вмешательства.

В первые дни домашних компьютеров, гибкие диски и жесткие диски были очень дорогими. Многие компьютеры имели интерфейс для хранения данных через аудиомагнитофон магнитофон, обычно на компакт-кассетах. Простые специализированные ленточные накопители, такие как профессиональный DECtape и домашний ZX Microdrive и Rotronics Wafadrive, также были разработаны для недорогого хранения данных. Однако падение цен на диски сделало такие альтернативы устаревшими.

Сжатие данных

Поскольку некоторые данные могут быть сжаты до меньшего размера, чем исходные файлы, при продаже ленточных накопителей стало обычным делом указывать емкость с допущением со степенью сжатия 2: 1; таким образом, лента емкостью 80 ГБ будет продаваться как «80/160». Истинная емкость хранилища также известна как собственная емкость или необработанная емкость. Фактически достижимая степень сжатия зависит от сжимаемых данных. Некоторые данные имеют небольшую избыточность; например, большие видеофайлы уже используют сжатие и не могут быть сжаты дальше. С другой стороны, база данных с повторяющимися записями может позволить коэффициент сжатия лучше, чем 10: 1.

Технические ограничения

Неблагоприятный эффект, называемый чистка обуви, возникает во время чтения / записи, если скорость передачи данных падает ниже минимального порога, для которого были разработаны головки ленточных накопителей. для передачи данных на непрерывно работающую ленту или с нее. В этой ситуации современный быстродействующий ленточный накопитель не может мгновенно остановить ленту. Вместо этого накопитель должен замедлить скорость и остановить ленту, перемотать ее на короткое расстояние, перезапустить ее, вернуться в точку, в которой остановилась потоковая передача, а затем возобновить работу. Если условие повторяется, результирующее движение ленты вперед и назад будет напоминать движение обуви с тканью. Чистка обуви снижает достижимую скорость передачи данных, срок службы накопителя и ленты, а также емкость ленты.

В ранних ленточных накопителях прерывистая передача данных была нормальным и неизбежным явлением. Вычислительной мощности компьютера и доступной памяти обычно было недостаточно для обеспечения постоянного потока, поэтому ленточные накопители обычно разрабатывались для работы в режиме «старт-стоп». В ранних приводах использовались очень большие катушки, которые обязательно имели высокую инерцию и не запускались и не останавливались легко. Чтобы обеспечить высокую производительность при запуске, остановке и поиске, несколько футов свободной ленты разыграли и потянули всасывающим вентилятором в два глубоких открытых канала по обе стороны от головки ленты и шпилей. Длинные тонкие петли ленты, висящие в этих вакуумных колоннах, имели гораздо меньшую инерцию, чем две катушки, и их можно было быстро запускать, останавливать и перемещать. Большие катушки будут перемещаться по мере необходимости, чтобы удерживать провисание ленты в вакуумных колоннах.

Позже в большинстве ленточных накопителей 1980-х годов было введено использование внутреннего буфера данных для некоторого уменьшения количества ситуаций запуска и остановки. Эти накопители часто называют ленточными стримерами. Лента была остановлена ​​только тогда, когда буфер не содержал данных для записи или когда он был заполнен данными во время чтения. По мере того, как стали доступны более быстрые ленточные накопители, несмотря на то, что они были буферизованы, они начали страдать от идеальной последовательности остановки, перемотки и запуска.

В последнее время приводы больше не работают с одной фиксированной линейной скоростью, а имеют несколько скоростей. Внутри они реализуют алгоритмы, которые динамически сопоставляют уровень скорости ленты со скоростью передачи данных компьютера. Примеры уровней скорости могут составлять 50, 75 и 100 процентов от полной скорости. Компьютер, который передает данные медленнее, чем самый низкий уровень скорости (например, 49 процентов), все равно будет вызывать чистоту обуви.

Носитель

Магнитная лента обычно помещается в корпус, известный как кассета или картридж, например, 4-трековый картридж и Компактная кассета. Кассета содержит магнитную ленту для воспроизведения разного аудиоконтента с использованием одного и того же проигрывателя. Наружная оболочка, сделанная из пластика, иногда с металлическими пластинами и деталями, позволяет легко обращаться с хрупкой лентой, что делает ее гораздо более удобной и надежной, чем наличие катушек открытой ленты. Простые аналоговые кассетные аудиомагнитофоны обычно использовались для хранения и распространения данных на домашних компьютерах в то время, когда приводы гибких дисков были очень дорогими. Commodore Datasette был специальной версией данных, использующей тот же носитель.

История
ГодПроизводительМодельОбъемДостижения
1951Remington Rand UNISERVO 224 KBПервый компьютерный ленточный накопитель, использованный ⁄ 2" никелевый -покрытый фосфорная бронзовая лента лента
1952IBM 726 Использование пластиковой ленты (ацетат целлюлозы );

7-дорожечная лента, на которой может храниться каждый 6-битный байт плюс бит четности

1958IBM 729 Отдельные головки чтения / записи, обеспечивающие прозрачное последующее чтение -верификация записи.
1964IBM 24009-дорожечная лента, которая могла хранить каждый 8-битный байт плюс бит четности
1970-е годыIBM 3400Автоматическая загрузка катушек и накопителей без ручной заправки ленты

Запись с групповым кодированием для устранения ошибок

19723M Картридж с четвертью дюйма (QIC-11)20 МБКассета с лентой (с двумя барабанами)

Линейный змеевик запись

1974IBM3850 Лента картридж (с одной катушкой)

Первая ленточная библиотека с роботизированным доступом

1975(разные)Стандарт Канзас-Сити Использование стандартных аудиокассет
1977Commodore International Commodore Datasette 1978 KBТакже используются стандартные аудиокассеты
1980(F880?)RAM-буфер для маскировки задержек старта и остановки
1984IB M3480 200 МБВнутренняя приемная бобина с автоматическим механизмом приема ленты.

Тонкопленочная магниторезистивная (MR) головка

1984DEC TK50 94 MBЛинейка цифровых линейных лент (DLT)
1986IBM3480 400 МБАппаратное сжатие данных (алгоритм IDRC)
1987Exabyte / Sony EXB-8200 2,4 ГБПервый винтовой цифровой ленточный накопитель

Устранение системы кабстана и прижимных роликов

1993DECTx87 Каталог лент (база данных с номером первой метки ленты на каждом серпантинном проходе)
1995IBMСервоприводы - записанные на заводе дорожки для точного позиционирования головки (сервоуправление на основе времени или TBS)

Лента на выгрузка перемотки до середины - уменьшение вдвое времени доступа (требуется двухбарабанная кассета)

1996HP DDS3 12 ГБМетод считывания методом максимального правдоподобия частичного отклика (PRML) - нет фиксированных пороговых значений
1997IBMВиртуальная лента - кэш диска, имитирующий ленточный накопитель
1999ExabyteMammoth-2 60 ГБSmall обтянутый тканью диск для чистки ленточные головки.

Неактивные полирующие головки для подготовки ленты и отвода любых загрязнений или излишков смазки. Часть чистящего материала в начале каждой ленты данных

2000Quantum Super DLT 110 ГБОптический сервопривод для точного позиционирования головок
2000Linear Tape-Open LTO-1 100 ГБ
2003IBM3592 300 ГБВиртуальная обратная сцепка
2003Linear Tape-OpenLTO-2 200 ГБ
2003SonySAIT-1 500 ГБКартридж с одной катушкой для спиральной записи
2005IBMTS1120 700 ГБ
2005Linear Tape-OpenLTO-3 400 ГБ
2006StorageTek T10000 500 ГБНесколько узлов головок и сервоприводов на диск
2007Linear Tape-OpenLTO-4 800 ГБ
2008IBMTS1130 1 ТБШифрование возможность интегрирована в накопитель
2008StorageTekT10000B 1 ТБ
2010Linear Tape-OpenLTO-5 1,5 ТБЛинейная ленточная файловая система (LTFS), которая позволяет напрямую обращаться к файлам на ленте в файловой системе (аналогично дисковым файловым системам) без дополнительной базы данных ленточной библиотеки
2011IBMTS1140 4 ТБПоддерживается линейная ленточная файловая система (LTFS)
2011StorageTekT10000C 5 TBПоддерживаемая файловая система на ленте (LTFS)
2012Linear Tape-OpenLTO-6 2,5 ТБ
2013StorageTekT10000D 8,5 ТБ
2014IBMTS1150 10 ТБ
2015Linear Tape-OpenLTO-7 6 ТБ
2017IBMTS1155 15 ТБ
2017Linear Tape-OpenLTO-8 12 ТБ
2018IBMTS1160 20 ТБ
Емкость

Производители часто указывают емкость лент, используя методы сжатия данных; сжимаемость различается для разных данных (обычно от 2: 1 до 8: 1), и указанная емкость может быть не достигнута для некоторых типов реальных данных. По состоянию на 2014 год ленточные накопители большей емкости все еще находились в разработке.

В 2011 году Fujifilm и IBM объявили, что им удалось записать 29,5 миллиардов бит на квадратный дюйм с магнитной лентой, разработанной с использованием частиц BaFe и нанотехнологий, позволяет использовать диски с истинной (несжатой) емкостью ленты 35 ТБ. Ожидалось, что эта технология не станет коммерчески доступной по крайней мере в течение десяти лет.

В 2014 году Sony и IBM объявили, что им удалось записать 148 миллиардов бит на квадратный дюйм с магнитной лентой, разработанной с использованием новой вакуумной тонкой пленки. технология формирования, способная формировать чрезвычайно мелкие кристаллические частицы, что обеспечивает истинную емкость ленты в 185 ТБ.

Примечания
Ссылки
Последняя правка сделана 2021-06-09 09:51:41
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте