Embed Size (px)
Citation preview
© 2014 IBM Corporation
Ренессанс магнитной ленты
Александр Рейтман
18 сентября 2014
© 2014 IBM Corporation
Ренессанс?
Период истории Европы, 14й век, также Возрождение
– Изобретение бумаги и печатного процесса
– Публикации на латыни и языке народа
– Возрождение обучения на основе классики
– Разработка линейной перспективы
– Научное знание основанное на наблюдении
Что бы это могло сделать с магнитной лентой?
2
© 2014 IBM Corporation
Может ничего не и произойти, но может быть … всё что угодно
Ренессанс магнитной ленты …
– Инновационные технологии не позволяющие ленте устареть
– LTFS еще увеличила эффективность использования ленты
– Текущие тренды в индустрии СХД благоволящие ленте
– Экономические метрики обеспечивающие выигрыш ленте
Давайте начнем с начала…
3
…может быть,и не с такого далекого.
© 2014 IBM Corporation
В начале было …
Первое использование для данных – 1951 Eckert-Mauchly UNIVAC 1
– 8 дорожек (6 - данные, 1 - четность, 1 - синхро),
128 символов на дюйм, линейная скорость 100 in/s,
скорость - 12,800 символов в секунду.
Средняя скорость - 7200 символов в секунду
ЭВМ производства IBM из 50х:
– Носители
• Лента с покрытием на основе оксида железа, аналогичная
применяемым для звука, стала стандартом de facto
• Ширина - ½ дюйма, внутренний диаметр катушки 10.5 дюйма.
Использование разных длин (короткие ленты для распространения ПО)
– Накопители
• Две крутящихся катушки часто изображали ЭВМ
в фильмах
• Главное новшество IBM 727/729 - вакуумные карманы
Компьютеры IBM из 80х
– Носитель: четвертьдюймовый картридж (QIC)
– Накопители: улучшения дизайна
и заимствования технологий жестких дисков
4
© 2014 IBM Corporation
Забудьте что вы слышали о магнитной ленте…
Смерть ленты провозглашалась в ’70х, из-за полной автоматизации в магнитных дисках
− Затем появились автоматизированные ленточные библиотеки…
Смерть ленты провозглашалась в ’80х, с заменой на RAID и репликацией СХД
− Затем стали ясны ограничения WAN…
Смерть ленты провозглашалась в ’90х, с заменой на SAN
− Но причиной №1 внедрения SAN стала необходимость совместного использования ленточной библиотеки…
Смерть ленты провозглашалась в ’00х, с появлением технологий дедупликации в VTL
– Но никто не достиг эффективности дедупликации обещанной производителями
Смерть ленты провозглашалась в ’10х, вытесненная облаком
– Недавняя цитата в CIO magazine – “60% перейдут на использование облаков для хранения резервных копий и архивов в течении трех лет…”
5
© 2014 IBM Corporation
Защитникам облаков необходимо помнить про Nirvanix…
Компания анонсировала прекращение сервиса 16 сентября 2013, с возможностью
забрать свои данные до 30 сентября …
Все клиенты могли использовать только существующий канал, но из десятка петабайт
информации многие не получили ничего – даже с подключением OC192, 10TB за 2.25
часа будет номинальное ограничение линка …
6
Вывод: Облачные провайдеры должны предлагать
выгрузку данных на ленту, или … IPoAC*!
*IPoAC: Internet Protocol over Avian Carrier
© 2014 IBM Corporation
Технологии магнитной ленты менялись со временем…
7
1964-84
½” 9-Track
800-6250 bits/in/track
5 - 140 MB
1984-96
½” Cartridge Tape
128-384 Tracks
200MB - 60GB
1996-2010
½” Cartridge Tape
124K bits/inch -
800 Mb/inch
60GB - 1TB
2014-Future
½” Cartridge Tape
BaFe Media Type II PMR
29.5 to 100B Gb/in2
от 32TB и до ???
© 2014 IBM Corporation
Часто перенимая технологии дисков…
2001 – метод Partial Response
Maxium Likelihood (PRML) стал
ведущим в магнитных дисках
обеспечив декодирование слабых
сигналов и предоставив
технологии для ленты
(начиная с LTO2 в 2005)
2008 - Gigantic Magneto-Resistive
(GMR) головки применяются в
накопители IBM TS1130, увеличив
емкость ленты и плотность записи,
сократив количество ошибок
Суперпарамагнитный эффект для
увеличения емкость будущих
дисков и потом лент…
8
© 2014 IBM Corporation
Как насчет Perpendicular Magnetic Recording?
Изобретена в 1976 профессором
университета Тохоку Шун-Ичи Ивасаки
(Shun-ichi Iwasaki)
через 13 лет в 1989, Toshiba поставила
первый гибкий диск с использованием PMR
(2.88MB capacity) и потом 1.8” HDD емкостью
80GB (через 29 лет).
Через 35 лет, в 2011 Seagate Technology
поставила первый 2.5’ жесткий диск Cheetah
15K (300GB) и потом Barracuda 7200 3.5’
(750GB)
С тех пор Hitachi, Western Digital, Seagate
использовали PMR чтобы сделать диски
более ёмкими
В лентах не применялись так как требовали
специального покрытия…
9
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume
287, Feb 2005, Pages 1-8
© 2014 IBM Corporation
Через 34 года после изобретения Ивасаки
2010 – FUJIFILM и IBM
продемонстрировали Type II PMR
на ленте с покрытием на основе
Barium Ferrite (BaFe): в LTO
картридже умещалось 32 TB
PMR поддерживается
кристаллической структурой
покрытия BaFe.
10
Magnetic
Particle
BaFe
Pre-PMR
BaFe
With PMR
© 2014 IBM Corporation
Надежный носитель…
Всестороннее тестирование:
– Размагничивание с течением
времени (60°C, влажность
90%)
– Поверхности и коэффициента
трения (частицы от движения
вокруг головки)
– Агрессивный газ (коррозия за
14 дней)
Значительное превосходство над
стандартными (Metal Particle)
лентами
Гарантирует сохранность данных
в течении 30 лет
11
M. L. Watson, R. A. Beard, S. M. Keintz, and T. W. Feebeck,
“Investigation of Thermal Demagnetization Effects in Data
Recorded on Advanced Barium Ferrite Recording Media” IEEE
Transaction on Magnetics, Vol 44, No. 11, Nov 2008.
© 2014 IBM Corporation
Непревзойденная целостность данных…
Провайдеры облачных услуг часто
говорят о ленте – “после года
эксплуатации 72% сбоев,” “1 из 10
ошибок при восстановленнии,” и т.д.
– УСТАРЕЛО И НЕ ПРАВДА
Факты: преимущества
– Коррекции ошибок на лету
– Бесконечно малое количество
некорректируемых ошибок
– Головки не разрушаются (лента
LTO специально разработана
для контакта с головкой)
12
Uncorrectable bit error rate of BaFe
tape is 10,000 times lower than disk.
© 2014 IBM Corporation
Свежие новости …
5 Мая -- Sony продвигает кассету с 185TB
с использованием наночастиц в покрытии
ленты
– “Оптимизация нанесения покрытия с
использованием ионов аргона для
создания ленты с плотностью записи в
75 раз превышающей существующие
технологии …”
– Информации о том как скоро
технология будет запущена в
производство – нет.
Аналогичные концепции
продемонстрированы Hitachi Maxell/Tokyo
Institute of Technology в нано-
структурированной ленте в 2010 году с
плотностью 50ТБ на картридж … если
дойдут до производства.
Maxell и TDK недавно объявили о
прекращении бизнеса магнитных лент,
оставив его FUJIFILM и SONY
13
© 2014 IBM Corporation
Возможно наиболее важной инновацией является …
Файловая система Linear Tape File System
разработки IBM
Разработана в 2011 году
Еще одна файловая система на ленте, но
особенная, так как …
– предлагает уникальную технологию
разделов на ленте
– легко развертывается самостоятельно
или с помощью готовых приложений
– свободный (более или менее) формат и
скоро будет закреплен как стандарт
SNIA
14
• LTFS Single Drive Edition (SDE)
• LTFS Library Edition (LE)
• LTFS Enterprise Edition (EE)
• Partition-capable Tape Media
• Partition-capable Tape Drives
• Server with Supported OS (Linux,
Windows, Apple)
© 2014 IBM Corporation
Функционирует как NAS или файловый сервер…
Использует штрих-код метки как имя папки
Дружественнее чем традиционные каталоги содержимого
15
© 2014 IBM Corporation
Необходимо вернуться к иерархическому хранению данных (HSM) и архивам…
Требования регуляторов и бизнеса к хранению данных заставляют
использовать иерархии для того чтобы справиться с ростом
требуемой емкости
16
Per Fred Moore
Horison Information
Strategies
Около 40-60% данных в ленточных библиотеках и удаленных хранилищах:
архивы, неизменяемые данные, требования регуляторов
Около 20-25% данных на СХД среднего уровня SAS и SATA:
данные, важные для бизнеса
Около 12-20% данных на СХД корпоративного уровня:
Mission critical, OLTP, финансы
Около 1-3% данных на SSD: минимальное время отклика,
огромное количество I/O операций
© 2014 IBM Corporation
Сегодня может и не так много…
17
Для хранения 100 TB …
– С использованием только уровни 1 и 2: $765,000
– Используя уровни от 1 до 3: $359,250
– Используя уровни от 0 до 3 : $482,250
Per Fred Moore
Horison Information
Strategies
http://www.horison.com/OracleTieredStorageTakesCenterStage.pdf
Расчет для 42 Exabytes:
$202,545,000,000 (4 уровня)
$321,300,000,000 (2 уровня)
(использовался прогноз IDC о годовом росте
скорости наращивания емкости в 40% –
мировой объем данных в серверах
с малым коэффициентом виртуализации)
© 2014 IBM Corporation
Но давайте не забывать о других расходах…
18
“Только цена электричества за 12 лет
для дисков больше, чем вся TCO ленты за тот-же период:
Диски обходятся в 500 дороже чем лента, если посчитать только электроенергию.”
© 2014 IBM Corporation
С LTFS запуск миграции файлов с дисков (или FLASH) на ленту требует только файловой системы и сервера (data mover)
Файлы – это около 55% всех данных внутри организаицй
LTFS обеспечивает легкий путь для миграции файлов на ленту и для доступа к
ним во время хранения в ленточном архиве
Минимальная сложность: Единое пространство имен – сильная вещь!
– Можно использовать дополнительное ПО для миграции по критериям
атрибутов DATE LAST ACCESSED/DATE LAST MODIFIED (для организации
архива)
– Можно сделать хранение прозрачным для пользователя, оставляя
“заглушки” вместо перемещенных файлов
Во всех случаях, LTFS сделает проще
организацию HSM и архивов
По правде говоря, вы можете вернуть
70% емкости проведя небольшую
“чистку” архивов и, тем самым,
справиться с ростом требуемой
емкости
19
© 2014 IBM Corporation
Вариант: Используем LTFS чтобы справиться с бекапами
Проблемы резервного копирования связанны не столько с лентой, сколько с ПО
В чрезвычайной ситуации восстановление с ленты требует времени и ресурсов,
включая разворачивание ПО с помощью которого производилось резервное
копирование
С помощью LTFS можно использовать файловую систему вместо фирменных
форматов
20
BACKUP DATA
(PROPRIETARY BU CONTAINERS)
WRITTEN TO DISK BACKUP PROCESS
FILES
BACKUP
FILES
PRODUCTION DATA
(MOSTLY FILES)
WRITTEN TO TAPE COPY PROCESS
COPIED
BACKUP DATA
(NON-PROPRIETARY FILES)
© 2014 IBM Corporation
В заключении…
Лента стоит на пороге Ренессанса:
– Емкость, идущая в ногу с другими носителями и даже
опережающая их
– Отказоустойчивость растет и целостность данных на ленте
опережает диски в терминах Bit Error Rate
– LTFS упрощает использование ленты для защиты данных,
в архивах и иерархическом хранении и даже в хранении
активных данных
Сегодняшние условия также помогают:
– Цена хранения данных растет, бюджеты - нет
• С архивом на ленте значительные затраты на
инфраструктуру могут быть сокращены, а
операционные процессы - оптимизированы
• Экономия энергии при переходе с дисков - поражает
– Многие новые IT операторы могут обнаружить ленточные
технологии как что-то принципиально новое - только не
говорите им, что это магнитная лента
– Возможно, именно поэтому улыбка Моны Лизы загадочна?
21
