Ленточные устройства хранения данных — ключевой компонент стратегии защиты и эффективного хранения данных.

Перед отраслью хранения данных стоят непростые задачи: бюджеты компаний на ИТ не успевают за темпами роста объемов данных (ежегодно, по разным оценкам, на 30—50% и даже более). Так, в 2003 г. администратору хранения данных в западной компании приходилось управлять в среднем 1,4 Тбайт, а в 2004 г. эта цифра выросла до 2,5 Тбайт и, как прогнозируют специалисты отрасли, к 2006 г. достигнет 4,6 Тбайт. И все-таки возможности для контроля над массивами данных имеются даже у тех компаний, кто не располагает свободными средствами на приобретение дополнительных накопителей и увеличение штата квалифицированных сотрудников.

Потенциальные резервы кроются в повышении эффективности использования ресурсов хранения: в среде UNIX/Linux на сегодняшний день реально задействуется лишь 30—45% емкости носителей, в среде Windows — 20—40%. Именно на решение этой задачи нацелена столь пропагандируемая в последнее время концепция управления жизненным циклом данных (Information Lifecycle Management, ILM), суть которой кратко формулируется так: «Информация должна располагаться на соответствующих ей по стоимости носителях».

Важный аспект хранения данных — обеспечение их сохранности. Благодаря надежности и дешевизне хранения больших объемов данных одним из наиболее распространенных носителей информации по-прежнему остается магнитная лента. Запись на ленту представляет собой ключевой процесс в стратегии защиты и архивирования данных с возможностью их последующего восстановления. Современные системы архивирования данных, резервного копирования и восстановления после катастроф принадлежат к числу пользующихся наибольшим спросом приложений и по популярности уступают лишь средствам для работы с электронной почтой.

РОЖДЕНИЕ СТАНДАРТА DLTtape

Впрочем, так было не всегда: понадобилось более полувека, прежде чем магнитная лента стала выполнять присущие ей сегодня функции. В конце 1940-х гг. музыка все еще записывалась на пластинки со скоростью вращения 78 оборотов/мин, проволочные магнитофоны применялись в основном лишь в радиопромышленности, данные хранились преимущественно на бумаге, а самым передовым способом хранения информации были, пожалуй, перфокарты.

На перфокарте стандартно помещалось лишь 80 символов, а скорость считывания составляла всего 100 перфокарт/мин, или 133 символа/с, к тому же для их складирования требовалось много места. Например, для размещения шкафов с перфокартами, на которой хранились записи обо всех работающих гражданах Америки, организации Social Security System понадобились буквально акры помещений. При этом было очевидно, что за счет уменьшения размера отверстий в самой перфокарте и наращивания плотности перфорации радикального увеличения скорости считывания данных добиться невозможно.

На потребительском рынке аудиосистем лента нашла самое широкое применение, но многие инженеры относились к возможности записи информации на магнитную ленту с предубеждением. Тем не менее производители ленточных устройств для ПК решились адаптировать технологию магнитной ленты с наклонно-строчной записью, которая первоначально создавалась для нужд потребительского рынка. Цифровые аудиоленты формата DAT пришли, если можно так сказать, из музыкального мира, став самым маленьким накопителем в подсистемах хранения данных.

В 1988 г. DEC произвела революцию на рынке, предложив новый класс ленточных накопителей с линейной записью серпантинного типа, обладающих высокой емкостью и скоростью записи, а также обратной совместимостью по записи и чтению с их предшественниками. Ленточная система TF85 TK70 (позднее названная DLT 260) стала первым приводом DLT, способным вместить 2,6 Гбайт на полудюймовой ленте длиной 365 м. Менее чем через два года после ее появления инженеры DEC сумели увеличить емкость памяти почти десятикратно. Самая важная особенность нового устройства состояла в использовании записывающей/считывающей головки с шестью валиками (Head Guide Assembly, HGA). Траектория движения ленты исключала крутые изгибы и скручивания, что повышало срок службы компонентов привода и самой ленты.

Данная разработка специалистов DEC, известная в отрасли как DLTtape, получила широкое признание. С середины и до конца 1990-х гг. эта технология заняла лидирующее положение на среднем сегменте рынка ленточных накопителей. Ее применение вышло далеко за рамки резервного копирования, охватив архивирование, восстановление после катастроф, иерархическое управление хранением данных, резервное копирование в режиме реального времени, распределение видеопрограмм и графических файлов.

На рынке одиночных систем начального уровня (стримеров, автозагрузчиков, а также автоматизированных библиотек для небольших компаний) широкое распространение получил формат хранения данных Digital Data Storage (DDS), разработанный в 1989 г. компаниями Hewlett-Packard и Sony на базе технологии Digital Audio Tape (DAT). В последние годы эта технология, казалось бы, исчерпала свои возможности, однако после долгого перерыва появились картриджи и использующие их приводы нового поколения DAT72, емкостью 72 Гбайт в сжатом виде. Достоинства нового формата — почти вдвое большая вместимость данных по сравнению с предшественником DAT40/ DDS-4, совместимость по чтению/записи с системами DDS-3 и DDS-4 и относительно низкая цена. К недостаткам следует отнести невысокую скорость — 6 Мбайт/c со сжатием, а также меньшую надежность (из-за того, что лента изгибается вокруг вращающейся головки) и меньшую наработку на отказ. Тем не менее до сих пор технология DDS занимает бо?льшую часть рынка инсталлированных систем начального уровня и не собирается сдавать свои позиции ввиду того, что емкость картриджа будет увеличиваться при невысокой цене за 1 Кбайт хранимой информации. Между тем разрабатывается формат DAT160, который по своей емкости и скорости должен превзойти текущий формат DAT 72 минимум вдвое, но разработчики не дают разъяснений ни по срокам, ни даже по возможности появления данного накопителя.

Разработанная Sony технология AIT/SuperAIT помимо выпускаемых ею стримеров, автозагрузчиков и библиотек поддерживается также соответствующим оборудованием производства ADIC. Первые устройства AIT-1 емкостью 25 Гбайт со скоростью передачи данных 3 Мбайт/с появились в 1996 г., а к настоящему времени выпущено четвертое поколение AIT-4 емкостью 200 Гбайт и скоростью 24 Мбайт/c.

В 1994 г. корпорация Quantum приобрела у DEC технологию DLTtape. В процессе ее совершенствования был предложен новый формат хранения Super DLTtape (SDLT) на базе технологии Servo Tracking Optical Read and Write Magnetic (STORM). Благодаря использованию оптической полуавтоматической сервосистемы, STORM обеспечивает высокую плотность записи в соответствии с направляющим лазерным сервомеханизмом. В SDLT применяются недорогой магнитно-резистивный кластер головок и лента с более длительным сроком службы. По сравнению с DLTtape усовершенствованный формат предоставляет более быстрый доступ к данным и обратную совместимость по чтению с существующими картриджными системами DLTtape четвертого поколения.

ПРОТИВОСТОЯНИЕ

В 1997 г. Hewlett-Packard, IBM и Seagate, стремясь противостоять монополии Quantum, объединились для создания нового открытого формата хранения данных на ленте. Широкого распространения нового формата предполагалось добиться путем свободного лицензирования, чтобы он мог применяться любыми компаниями, специализирующимися на производстве накопителей или картриджей. Новый формат Liner Tape-Open (LTO) должен был обеспечить высокую скорость записи и чтения ленточными приводами файлов с картриджей высокой емкости.

Емкость картриджей LTO первого поколения составляла 100 Гбайт в несжатом виде, в каждом последующем поколении этот параметр удваивается (предполагается, что в LTO-4 он достигнет 800 Гбайт). Скорость записи и чтения несжатых данных, например в устройствах LTO-1, варьируется от 10 до 20 Мбайт/c, а в LTO-4 предполагается достигать значений от 80 до 160 Мбайт/c. Все картриджи LTO содержат дополнительную память 4 Кбайт, за счет чего обеспечивается быстрая одновременная передача специфических данных о самом картридже и тем самым минимизируется время доступа к файлам.

Устройство Quantum SDLT 320, представитель второго поколения приводов SDLT, появилось на рынке в июне 2002 г. Оно составило конкуренцию LTO — скорость записи достигла 16 Мбайт/c, а емкость картриджа SDLT-320 — 160 Гбайт. Однако довольно быстро приводы LTO-2, выпускаемые компаниями HP и IBM, вновь обогнали SDLT 320 как по емкости, так и по скорости передачи данных. «Перетягивание каната» между LTO и SDLT длилось довольно долго. В октябре 2003 г. Quantum выпустила привод SDLT 600, который превзошел LTO-2 во всех отношениях (300 Гбайт, 36 Мбайт/с). Большую емкость (500 Гбайт) обеспечивал только привод Sony формата SAIT, но он уступал по скорости (30 Мбайт/c).

К началу января 2004 г. «гонка вооружений» двух технологий на самом массовом рынке ленточных устройств среднего класса привела к тому, что LTO заняла 65%, а SDLT — остальные 35% рынка. Среди недорогих решений начального уровня доминирует технология DDS: более 50% автономных накопителей все еще комплектуется соответствующими картриджами. А вот технология Travan, по мнению специалистов, постепенно уходит со сцены. Если же рассматривать рынок в целом, включая одиночные устройства и сложные автоматизированные системы корпоративного уровня, то, по данным IDC, в первой половине 2004 г. 46% пришлось на поставки техники DDS/DAT, 16% — на LTO, 11% — на DLT, 6% — на SDLT, 10% — на Travan, 8% — на AIT/VXT.

На наиболее массовом среднем сегменте ленточных устройств происходит процесс перераспределения — SDLT вытесняет технологию DLT-4, а SDLT-2 приходит на замену SDLT-1. То же самое можно сказать о технологии LTO: уже в этом году LTO-3 (емкость картриджа 400 Гбайт, скорость передачи 80 Mбайт/с) выйдет на ведущие позиции, а с 2006 г. лидерство перейдет к LTO-4. Но, несмотря на внутренние перестановки, весь сегмент ленточных накопителей продолжает расти.

Относительно перспектив технологий SDLT и LTO существуют различные точки зрения. В январе 2005 г. Quantum приобрела производителя ленточных приводов LTO компанию Certance, специалисты рассматривают эту сделку как признание ключевой роли LTO в будущем. Выступая в мае на конференции SAN Accord 2005, организованной российским дистрибьютором ленточных систем Overland и Quantum компанией Storus, менеджер по продажам компании Quantum в регионе Центральной и Восточной Европы Юрген Стелтер озвучил позицию в отношении перспектив будущего развития двух технологий. В основной своей массе заказчики делятся на две категории — тех, кто в большей степени нуждается в хранении больших объемов данных, и тех, кому требуется более быстрый доступ к ним. В настоящее время обе технологии попеременно обеспечивают примерно равные показатели емкости хранения и скорости обмена данных. Однако в ближайшие несколько лет, как считают в Quantum, произойдет диверсификация: технология SDLT в большей степени будет нацелена на обеспечение емкости хранения, а LTO — на быстрый доступ к ним.

Рэнди Чалфант, вице-президент по развитию технологий компании StorageTek, полагает, что при создании продуктов нужно ориентироваться на те задачи, для выполнения которых предназначено устройство, правильно подбирая компоненты (например, носители и головки). Разумеется, если накопитель с циклом эксплуатации 4 ч в неделю будет использоваться для круглосуточной работы, очень скоро его компоненты начнут выходить из строя.

УПРАЖНЕНИЯ С ЛЕНТОЙ

Как утверждает Дмитрий Алексеев, представитель Fujifilm в России и странах СНГ, производители магнитных носителей ожидают всплеск спроса в России со стороны отечественных потребителей на системы резервного копирования и архивирования. Предпосылкой для этого служит принятие законодательных актов о необходимости хранения определенных категорий информации в течение длительного срока, а также планируемое вступление нашей страны в ВТО, что может вынудить многие компании с большими информационными массивами модернизировать свои ресурсы хранения.

Основными поставщиками картриджей DLT-4 являются компании Fujifilm, HP, IBM, Imation, Maxell, Quantum, Sony. Картриджи SDLT предлагают Maxell, Fujifilm, Quantum, HP, Sony, Imation, TDK; LTO-1 и LTO-2 — HP, IBM, Fujifilm, Imation, Maxell, Sony, Certance; DDS — HP, IBM, Maxell, Sony, Fujifilm, TDK, Certance; DAT72 — Fujifilm Maxell, HP; AIT — Sony, Maxell, Imation; VS160 — Sony, Quantum.

В подавляющей массе ленточные устройства среднего сегмента оснащаются накопителями DLT/ SDLT и LTO. Основной поставщик приводов DLT/SDLT — Quantum, а ведущие производители LTO — HP, IBM и Certance. (К недостаткам приводов Certance специалисты относят отсутствие внешнего интерфейса Native Fibre Channel.) Картриджи SDLT/DLT и LTO производят главным образом компании Fujifilm и Maxell с примерно равными долями рынка. Компания Imation, представленная в этом сегменте преимущественно на американском рынке, пока не сертифицирована производителями накопителей и автоматизированных библиотек.

Емкости в 320 Гбайт и скорость передачи в 32 Мбайт/c формата SDLT-1 уже не достаточно для обеспечения потребностей современных приложений. Поэтому на смену ему приходит новое поколение SDLT-2, обеспечивающее емкость 600 Гбайт и скорость 72 Мбайт/c. В настоящее время Quantum разрабатывает следующее поколение приводов SDLT, в качестве ориентира поставлена цель добиться емкости 3 Тбайт и скорости обмена 200 Гбит/с для одного ленточного картриджа SDLT.

Высокопроизводительные приводы для библиотек старшего класса имеют не менее 16 параллельных каналов для одновременного чтения и записи (для IBM 3592 — восемь каналов), в них используются дорогие картриджи повышенной надежности, а по стоимости эти магнитофоны намного превосходят ленточные накопители среднего класса. Такие приводы выпускают IBM и StorageTek. В этом классе продуктов StorageTek предлагает собственные приводы T9840 и T9940, а IBM — приводы IBM TotalStorage 3590 и IBM TotalStorage 3592. Устройство T9840 отличает короткое время загрузки картриджа и поиска нужной ленты, как и T9940, оно поддерживает подключение по каналам FICON, ESCON, Native FC, SCSI.

Приводы IBM TotalStorage 3590 поставляются с 1995 г., к настоящему времени установлено свыше 100 тыс. таких устройств в автоматизированных ленточных библиотеках компании IBM и других производителей. Разработанные позже приводы IBM TotalStorage 3592 комплектуются картриджами максимальной емкости 300 Гбайт в несжатом виде (коэффициент сжатия 1:3), а максимальная скорость передачи данных достигает 40 (120) Мбайт/c. Внешнее подключение по каналам ESCON, FICON, Native FC позволяет использовать эти устройства для установки в крупные автоматизированные библиотеки в среде мэйнфреймов или при подключении к крупным сетям хранения.

Следует заметить, что с точки зрения производительности библиотеки такой важный параметр, как скорость передачи данных накопителя, следует рассматривать в комплексе с другими показателями, поскольку неудовлетворительные параметры времени монтирования ленты, загрузки кассеты, поиска нужного блока данных, перемотки ленты, выгрузки и размонтирования могут нивелировать преимущества высокой скорости передачи данных. Например, накопители LTO-2 обеспечивают емкость 200 Гбайт и скорость передачи 35 Мбайт/c, а T9940 — 200 Гбайт и 30 Мбайт/c, однако общая производительность библиотеки, укомплектованной T9940, существенно выше, поскольку скорость доступа к блокам данных у этого привода в два раза превосходит аналогичный показатель приводов LTO-2.

С целью предотвращения уничтожения или перезаписи данных на ленточный картридж компания StorageTek предложила технологию безопасного хранения данных VolSafe (прототип технологии WORM). К записанным на ленту данным может быть добавлена дополнительная информация, однако VolSafe защищает сделанную на ленте запись от изменений, модификации или уничтожения.

Производители ленточных картриджей уже выпускают накопители LTO и SDLT с поддержкой технологии Write Once Read Many (WORM) в целях обеспечения физической невозможности изменения или удаления данных. Развивая линейку 3590, IBM представила специализированную модель J1A накопителя 3592, для которого Fujifilm разработала картриджи, выпускаемые и в обычном (340 Гбайт), и в экономичном варианте (60 Гбайт), в том числе с поддержкой технологии WORM. Пока технология WORM адаптирована для привода 3592 и LTO, а к концу 2005 г. или началу 2006 г. она станет доступна и для SDLT. Накопители T9840 предоставляют практически мгновенный доступ к данным WORM, сопоставимый по скорости с возможностями оптических дисков.

Производители магнитных лент и картриджей вкладывают большие средства в разработку новых технологий. Например, картриджи Fujifilm DLT-4, SDLT и LTO-1, LTO-2 выполнены с применением технологии ATOMM, где размер частиц магнитного слоя составляет 100—200 нм. Суть предложенной специалистами этой же компании технологии NANOCUBIC заключается в следующем. Чтобы запись была плотной и надежной, частицы должны быть как можно более мелкими и плотнее прилегать друг к другу. Чем больше частиц помещается на единицу поверхности и чем тоньше магнитный слой, тем выше плотность записи, и она в меньшей степени подвержена размагничиванию. Кроме того, технология NANOCUBIC не требует соблюдения жестких условий производства (стерильности и т. п.).

Новая технология совсем недавно была применена в картриджах для накопителей IBM 3592 и в LTO-3, размер частиц составляет 40—100 нм. Летом 2005 г. ожидается выпуск картриджей для специализированных накопителей старшего класса компании StorageTek. Специалисты убеждены, что в 2006 г., когда удастся добиться размера частиц по меньшей мере 4—40 нм, емкость сжатой информации картриджа LTO-4 достигнет 1,6 Тбайт, а скорость передачи 160 Мбайт/с.

ПОП-МЕХАНИКА

Когда компания оперирует информацией большого объема, во избежание путаницы с лентами требуется устройство для упорядочивания и ускорения доступа к данным. Все самостоятельные ленточные устройства можно разделить на три класса — стримеры, автозагрузчики и автоматизированные библиотеки. Стример — это одиночный привод с набором устанавливаемых вручную картриджей в одном корпусе. Автозагрузчик отличается наличием автоматического механизма выбора кассеты, правда, его плата управления не обладает развитыми интеллектуальными функциями, свойственными автоматизированным библиотекам.

Демонстрация работы автоматизированной ленточной библиотеки на любой выставке ИТ собирает множество зрителей. Ее роботизированный механизм способен развивать скорость поезда — свыше 80 км/ч. В каждом картридже имеется встроенная флэш-память, куда в целях оптимизации доступа к данным помещаются служебная информация о содержимом ленты и карта распределения данных. При инициализации библиотеки картриджи один за другим вынимаются из слотов и вставляются в накопитель, при этом считываемый идентификатор кассеты заносится в программу, которая устанавливает соответствие между слотами и лентами. Для более быстрого поиска и выбора нужной кассеты на внешнюю поверхность картриджа наносится штрих-код, а на робот крепится сканирующее устройство. Данный способ улучшает сохранность ленты благодаря тому, что для идентификации не требуется всякий раз считывать метку с ленты.

Способ перемещения робота в различных системах реализован по-разному. Например, при объединении библиотек ADIC Scalar i2000 боковые стенки снимаются, а роботизированный механизм помимо уже имеющейся вертикальной направляющей получает общее горизонтальное шасси, а вместе с ней и дополнительную степень свободы. Таким образом исключается обмен картриджами через Thru Ports (см. ниже) и повышается общая производительность библиотеки. По мере присоединения новых шкафов (максимально до четырех штук) горизонтальное шасси наращивается.

При необходимости расширения ленточной библиотеки ADIC 10K возможна установка дополнительного модуля с вращающейся «каруселью», которая для выбора кассеты поворачивается к роботу нужной стороной. Как пояснил Андрей Синютин, заместитель департамента сетевых технологий компании «Интерпроком ЛАН», в последней модели ADIC 10K при расширении библиотеки, дабы она не увеличивалась в длину, в центре могут быть установлены две крутящиеся башни, обслуживаемые соответственно двумя роботами.

Емкость и производительность библиотек HP StorageWorks MSL для среднего сегмента рынка можно наращивать путем объединения вертикально установленных друг на друга модулей (до восьми модулей 5U или до четырех модулей 10U). При этом роботизированный механизм внутри каждого устройства перемещается горизонтально, но управление всей конструкцией осуществляется централизованно и согласованно. Робот выдерживает до 2 млн операций загрузки и выгрузки кассет. При объединении библиотек HP StorageWorks ESL серии E (максимально до пяти шкафов) роботы обмениваются кассетами между шкафами посредством кросс-механизма, для чего в каждом устройстве предусмотрен сквозной внутренний порт.

Рисунок 1. До восьми роботов могут перемещаться по внутреннему пространству базового модуля StorageTek SL8500.

В крупной автоматизированной модульной библиотеке StorageTek SL8500 (см. Рисунок 1) слоты располагаются на четырех ярусах (полках) по периметру внутренних стенок корпуса, а также на установленной в центре шкафа панели. На каждой из полок для надежности и увеличения скорости могут быть установлены по два роботизированных устройства. При объединении шкафов обмен картриджами между шкафами происходит через специальные порты Pass Thru Ports, максимальное количество которых — 31. Один корпус SL8500 вмещает 1456 слотов и 64 привода и может наращиваться как вширь, так и вглубь, при этом управление всей конструкцией осуществляется как единым устройством.

Практически у всех производителей ленточных библиотек предусмотрен обмен кассетами с внешним миром в оперативном режиме. Если библиотека перегружена и нужно заменить ленты, не прерывая ее работу, то используется специальный «карман» Cartridge Access Ports (другое название — Mail Box), через который производится загрузка/выгрузка кассет в процессе резервного копирования, восстановления или архивирования. В крупных библиотеках усовершенствованные «карманы» могут вмещать сразу несколько десятков кассет с лентами.

Важная особенность устройства — возможность прямого внешнего подключения по Fibre Channel (Native Fiber). Это служит гарантией того, что для подключения библиотеки к сети хранения не придется задействовать дополнительный шлюз для перехода от SCSI к FC. В противном случае производительность библиотеки окажется неудовлетворительной при передаче интенсивных потоков данных.

Как правило, кроме интерфейсов SCSI или FC библиотеки имеют еще порт Ethernet, через который производится мониторинг библиотеки системами управления (HP OpenView, IBM Tivoli, CA BrightStor и т. д.). Если в библиотеке происходит сбой или нештатная ситуация, система управления посылает на консоль администратора тревожные сигналы. Вместе с библиотекой производители поставляют бесплатное или очень недорогое ПО управления, которое устанавливается на управляющую станцию администратора и позволяет более детально отслеживать, какие компоненты отказали или близки к этому. В интеллектуальных моделях предусмотрены средства проактивного мониторинга, анализа и предупреждения отказов.

Желательно, чтобы средства мониторинга обеспечивали полный контроль всех компонентов библиотеки: путей передачи данных, состояния приводов, картриджей, температуры, напряжения и прочих параметров. Для удобства работы администратора в системе управления обычно предусматриваются механизмы настройки правил: задания пороговых значений, учет пользовательских предпочтений, ведение журнала событий и т. д. Как правило, тревожные сообщения можно отправить по электронной почте, в виде сообщений SMS, на страницу Web службы поддержки и немедленно с ней связаться.

В чрезвычайно ответственных областях применения ленточных устройств, где выход оборудования из строя категорически недопустим, используются ленточные библиотеки повышенной надежности, с возможностью резервирования и «горячей» замены в оперативном режиме практически всех компонентов — накопителей, источников питания, вентиляторов, и даже устройств управления ввода/вывода при полном сохранении функциональности библиотеки.

РЫНОК ПРЕДЛАГАЕТ

На российском рынке представлен широкий спектр поставщиков ленточных библиотек, однако реальных производителей этих устройств не так уж много: ADIC, Exabyte, IBM, Overland Storage, StorageTek, Quantum и некоторые другие, продукты которых поставляются в рамках OEM-соглашений компаниями Dell, EMC, Fujitsu Siemens, HP, Sun Microsystems, Tandberg Data и проч.

В начале июня Sun Microsystems, в чьей линейке систем хранения до сих пор были представлены ленточные библиотеки L500, L180, L700, L8500 (StorageTek), позиционируемые для российского рынка как «тяжелые» системы, библиотеки среднего класса L25, L100 (Quantum) и «легкие» системы L8 (ADIC), объявила о намерении приобрести за 4,1 млрд долларов компанию StorageTek, оборот которой за 2004 г. превысил 2 млрд долларов. Благодаря этой сделке Sun Microsystems становится крупным игроком рынка систем хранения, в том числе в среде мэйнфреймов: все ленточные библиотеки StorageTek корпоративного уровня L180, L1400M, SL8500, PowderHorn 9310, L5500, куда могут устанавливаться накопители T984 (ESCON, FICON, Native FC), T9940 (ESCON, FICON, Native FC), удовлетворяют требованиям со стороны мэйнфреймов к их производительности и емкости.

В 2004 г. ленточные устройства StorageTek принесли 77% ее оборота. При всем разнообразии их линейки компания StorageTek более всего известна как ведущий игрок на рынке крупных автоматизированных библиотек. Ее флагманский продукт — виртуальная модульная ленточная библиотека StorageTek SL8500 — состоит из базового модуля и двух модулей расширения. Максимальная конфигурация при соединении нескольких шкафов вмещает до 300 тыс. слотов и до 2048 накопителей T9840, T9940, LTO Ultrium и SDLT в любой комбинации, а наибольшая емкость такой конструкции при использовании картриджей LTO-3 достигает 120 Пбайт.

Библиотека SL8500 стала первым в отрасли устройством, где можно свободно смешивать различные типы картриджей благодаря реализации архитектуры Any Cartridge Any Slot. Наличие универсальных слотов предоставляет большую гибкость и сохраняет инвестиции при миграции с одной технологии на другую. Доступ к библиотеке может осуществляться со стороны различных серверов и приложений, и при этом разделение всей емкости на разделы и закрепление разделов за теми или иными приложениями не требуется. Балансировку нагрузки между ленточными приводами и сетевыми устройствами выполняет Virtual Storage Manager — приложение, отвечающее за эффективное использование ресурсов устройства.

Управление всей электроникой системы интегрировано на единой плате, которая в том числе регулирует трафик между накопителями и, например, сетью хранения. Роботизированные механизмы, накопители, блоки питания, электронные платы SL 8500 могут заменяться в оперативном режиме без прерывания работы. Библиотекой можно управлять и удаленно: все основные функции, имеющиеся в распоряжении локального оператора, будут доступны через Ethernet. Путем варьирования компонентов можно подобрать практически любую конфигурацию для обеспечения требуемой емкости и производительности.

Рисунок 2. IBM TotalStorage 3494 масштабируется до 5,6 Пбайт.

IBM поставляет на российский рынок ленточные библиотеки IBM TotalStorage 3494 (см. Рисунок 2) и IBM TotalStorage 3584, предназначенные в основном для крупных вычислительных центров, для работы в среде мэйнфреймов и открытых систем. Модульная система IBM TotalStorage 3494 основана на архитектуре Multi-Path с поддержкой множественных путей доступа, поэтому благодаря делению на разделы сотрудники разных подразделений и филиалов одной компании могут пользоваться ею одновременно. Комбинируя модели IBM TotalStorage 3494, можно создать единую библиотеку, включающую до 16 конструктивов, общей численностью свыше 6000 перезаписываемых картриджей или картриджей WORM для накопителей IBM TotalStorage 3590 и 3592 емкостью до 5,6 Пбайт данных. Для библиотеки IBM TotalStorage 3584 поставляются накопители 3592 Tape Drive Model J1A, которые могут использоваться в смешанной конфигурации вместе с накопителями LTO Ultrium-3 (накопитель IBM TotalStorage 3588 модель F3A) в одной и той же системе, но в различных корзинах. Обратная совместимость с LTO Ultrium-1 и LTO Ultrium-2 обеспечивает защиту инвестиций.

Ленточные библиотеки среднего класса IBM поставляет по OEM-соглашению с ADIC. Кроме того, библиотеки ADIC в рамках OEM-соглашений предлагают компании Dell, EMC, Fujitsu Siemens Computers. В одном модуле библиотеки корпоративного класса ADIC Scalar i2000 можно установить до 360 слотов LTO, 255 слотов SDLT, минимальная конфигурация начинается со 100 картриджей. При расширении допускается объединение до восьми стоек, в которые можно поместить до 3492 картриджей LTO и до 48 накопителей, так что максимальная емкость библиотеки достигнет 2,8 Пбайт. Библиотеки Scalar i2000 и Scalar10K позволяют производить разбиение на виртуальные библиотеки, а также поддерживают смешанные носители, когда в одной библиотеке одновременно возможна работа с лентами разных технологий. Большинство компонентов iScalar дублировано и может заменяться в «горячем» режиме.

Рисунок 3. HP StorageWorks ESL E-Series Tape Library интегрируется в архитектуру HP StorageWorks ETLA.

Возможность использования накопителей и картриджей различных типов в одном устройстве реализована и в библиотеках HP StorageWorks MSL, но в рамках каждого из двух магазинов картриджи не смешиваются. Например, одна корзина может быть укомплектована перезаписываемыми картриджами LTO Ultrium 460, а другая — картриджами WORM. Устройство, ориентированное на средний сегмент рынка, готово к работе с технологиями HP LTO Ultrium 960 и SDLT 600. MSL 6000 может масштабироваться не только внутри одного семейства, но и наращиваться модулями семейства MSL 5000 до 240 слотов и 16 приводов в максимальной конфигурации.

Один шкаф HP StorageWorks ESL E-серии (см. Рисунок 3) способен вместить от 322 до 712 картриджей LTO или от 286 до 630 картриджей SDLT. В него допускается устанавливать накопители Ultrium 960 (FC), Ultrium 460 (SCSI), Ultrium 460 (FC), а также SDLT 600 и/или SDLT 320; для каждого типа картриджей используется свой магазин. Контроль над доступом к ресурсам библиотеки HP StorageWorks ESL E-Series со стороны серверов осуществляется посредством ПО Secure Manager. Возможность деления на разделы позволяет организовать до шести виртуальных ленточных библиотек. Обмен кассетами между модулями обеспечивает сквозной механизм Pass Thru.

Решения HP StorageWorks ESL и EML интегрируются в архитектуру HP StorageWorks Extended Tape Library Architecture (ETLA), обеспечивающую более простое выполнение резервного копирования благодаря усовершенствованному управлению всей библиотекой. ETLA реализует возможности удаленного управления, чем упрощаются конфигурирование, управление и мониторинг всех компонентов библиотеки из любой точки.

Потребность в организации надежного, эффективного и менее затратного процесса резервного копирования и восстановления данных нашла отражение в концепции ILM, для реализации компонентов которой производители предлагают аппаратные и программные решения (о внедрении стратегии ILM на предприятии нефтегазовой отрасли см. врезку «ILM для нефти и газа».). В частности, некоторые из них уже выпустили продукты на базе гибридной технологии, когда в едином конструктиве устанавливаются как дисковые накопители, так и ленточные картриджи. Такие решения, как Disk-to-Disk-to-Tape (D2D2T), обеспечивают иерархическое размещение данных: в зависимости от ценности информации ее хранят на соответствующих по стоимости носителях.

В начале июня StorageTek выпустила систему IntelliStore под кодовым названием Trinity, предназначенную для архивного хранения и поиска данных. Особенность интеллектуальной новинки, где используются как дисковые накопители, так и ленточные приводы и картриджи, заключается в возможности хранения и поиска данных по контенту. До появления на рынке этого архива подобный сервис обеспечивала лишь дисковая система EMC Centerra. Учитывая, что стоимость дискового пространства все еще существенно дороже ленточных аналогов (цена недорогих дисковых систем SATA колеблется в пределах 3—15 долларов за 1 Кбайт, стоимость же 1 Гбайт хранения данных на ленте составляет всего от 0,5 до 3 доллара), а в законодательных актах европейских стран и Америки ужесточены требования к архивному хранению данных, новинка появилась в нужное время.

ВЫБОР СИСТЕМЫ

Библиотека — это лишь верхушка айсберга, и само по себе приобретение ленточной библиотеки не решает всех проблем резервного копирования или архивирования, предупреждает Вячеслав Слободчук, руководитель отдела инженерной поддержки продаж компании «Классика». Для того чтобы после покупки библиотеки и ПО заказчик не обнаружил вдруг, что предполагавшаяся изначально схема резервного копирования реально не работает (слишком много времени занимает передача информации, плохая совместимость оборудования, необъяснимые эпизодические сбои, никто из поставщиков не берется поддерживать весь комплекс в целом) — необходима тщательная подготовка проекта с участием квалифицированных специалистов, которые могут взять на себя ответственность за работоспособность и заявленную функциональность предлагаемых конфигураций и схем.

Как поясняет Вячеслав Логачев, руководитель отдела серверных технологий российского системного интегратора «Белмонт Групп», специфика проектов, в рамках которых предполагается поставка ленточных библиотек, состоит в правильном расчете типов и количества накопителей и картриджей, а также соответствующих каналов передачи данных. Еще на начальном этапе следует определить объем и тип информации, частоту резервирования данных, размер окна резервного копирования и правила ротации носителей. Расчет библиотеки требует учесть и такие нюансы, как полное или инкрементальное копирование, а также необходимость максимальной автоматизации процесса резервного копирования.

Исходя из этого определяется количество считывающих/записывающих устройств и рассчитывается пропускная способность канала, по которому библиотека соединяется с внешней инфраструктурой. Выбор типа ленты представляется важным с точки зрения экономии. Если, к примеру, для резервной копии набора данных не требуется ленты емкостью в 300 Гбайт, а достаточно 70 Гбайт, то более целесообразно использовать модели приводов предыдущих поколений (DLT, LTO-1 и т. д.), что и практикуют подразделения ИТ многих компаний.

Ввиду того, что производительные дисковые системы становятся дешевле и на массовом рынке уже появился новый класс недорогих дисков FATA и SATA, способных со временем составить ценовую конкуренцию ленточным устройствам, некоторые специалисты поспешили сделать пессимистические прогнозы относительно будущего ленточных технологий. Однако цена хранения 1 Гбайт информации на магнитной ленте резко снижается по мере увеличения отношения количества картриджей к количеству накопителей, а емкость картриджей растет быстрее емкости дисков.

Оптические же носители разумно применять там, где требуется быстрый доступ к небольшим объемам данных: дороговизна единицы оптического носителя компенсируется невысокой ценой оборудования. Но там, где объемы данных огромны, — лучшего способа хранения, чем на ленточных носителях, пока еще не придумано.

Наталья Жилкина — научный редактор «Журнала сетевых решений/LAN». C ней можно связаться по адресу: nzil@lanmag.ru.


ILM для нефти и газа

Специфика нефтегазовой отрасли, особенно в области разведки месторождений, сопряжена с накоплением огромных объемов данных. За восемь лет работы тюменского предприятия «Сибирский научно-аналитический центр» и его подразделения «Недра Ямала» в Салехарде объем данных составил несколько сотен терабайт (компания занимается сбором, анализом, хранением и обработкой данных физической разведки нефтяных и газовых месторождений). В 1998 г. для резервного копирования и архивирования данных была приобретена ленточная библиотека StorageTek 9740 с 10 накопителями DLT и 490 слотами для картриджей (сейчас эта система уже не выпускается, но зарекомендовала себя в эксплуатации как надежное устройство). Со временем накопители DLT были заменены на более усовершенствованные SDLT.

Весь накопленный объем данных хранился частично на сервере Sun Solaris, а частично на локальных машинах. Библиотека, на которую производилось резервное копирование, была подключена напрямую к серверу, данные размещались как в самой ленточной библиотеке, так и в автономных хранилищах. Запись и восстановление данных, которые располагались на сервере Sun Solaris, осуществлялись с помощью ПО Legato Networker. В целом система была достаточно запутанная, поскольку локальное хранение больших объемов данных неизбежно сопряжено с трудностями администрирования и обеспечения их безопасности.

В 2003 г. было решено повысить эффективность хранения путем внедрения концепции ILM на базе иерархической схемы. Однако в то время, когда приобреталась библиотека, не предусматривалась возможность ее совместного использования несколькими процессами записи: имеющиеся ресурсы не позволяли выполнять запросы к библиотеке одновременно со стороны сервера резервного копирования и сервера ILM. Дабы сэкономить средства заказчика, специалисты российского отделения австрийской компании S&T International предложили решение по раздельному доступу различных приложений (резервного копирования и ILM) к единой библиотеке было реализовано с помощью программного продукта StorageTek ACSLS 7.1 (Automated Cartridge System Library Software).

Сервер ACSLS реализует виртуальный слой управления роботизированным механизмом, позволяя отделить путь управления библиотекой от пути передачи данных. Он осуществляет прием команд управления, постановку их в очередь и выдачу в правильном порядке на физическое устройство, т. е. реализует диспетчеризацию доступа к библиотеке. Поток данных между накопителем и внешними устройствами идет независимо от команд управления роботизированным устройством SCSI.

В процессе реализации проекта был установлен мост SCSI/FC, что позволило включить библиотеку в формируемую инфраструктуру сети хранения предприятия. Для промежуточного хранения данных в иерархической схеме была приобретена StorageTek BladeStor — не самая скоростная, но довольно емкая система хранения с дисками ATA. В качестве программного продукта «прото-ILM» выбрана система Legato DiskXtender, благодаря которой хранение данных организуется в виде прозрачного пула, откуда они перемещаются на более медленные диски и ленты.

В ходе выполнения проекта сервер резервного копирования заменили на сервер ACSLS, который самостоятельно передает данные в нужном порядке и имеет собственный командный язык для управления библиотекой. Тем самым было обеспечено одно из условий внедрения схемы иерархического хранения, а именно — сохранение имеющейся системы архивного хранения в сотни терабайт данных. Совместное использование роботизированной ленточной библиотеки двумя прикладными системами позволило сэкономить средства бюджета на ИТ: для целей внедрения ILM не пришлось закупать новую библиотеку, а для резервного копирования использовали уже эксплуатирующуюся на предприятии систему.

Как пояснил Роман Хмелевский, консультант S&T International, принимавший участие в реализации данного проекта, очень часто руководство предприятий с трудом соглашается на модернизацию имеющихся систем, и связано это не столько с затратами, сколько с необходимостью изменения начальных схем хранения бесценной информации и опасения ее потерять. Используя приведенную схему, функциональность можно добавлять без риска потери данных, и при этом серьезных затрат не потребуется.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями