Технологии: "Магнитная лента" сферы применения
Магнитная лента не исчезла насовсем и до сих пор используется в дата-центрах.
Высокая ёмкость
Это — одно из главных преимуществ магнитных лент. Когда в середине девяностых на прилавках магазинов появились коммерческие винчестеры объёмом в 1 ГБ, ленточные картриджи модели DDS-3 уже вмещали в двенадцать раз больше информации.
Немного истории
Некоторые исторические данные о ценах, чтобы увидеть, как менялась стоимость гигабайта. Конечно, гигабайт был смехотворной концепцией для всех, кроме true 13375 в 80-х.
Данные это подтверждают: существует очень сильная экспоненциальная корреляция в соотношении пространства/стоимости (r=0,9916). За последние 30 лет стоимость единицы пространства удваивалась примерно каждые 14 месяцев (увеличиваясь на порядок каждые 48 месяцев). Уравнение регрессии имеет вид:
Несколько терабайтных+ накопителей недавно преодолели барьер в $0,10/гигабайт, установив следующую веху в $0,01/гигабайт или $10/терабайт. Это вызывает скептицизм даже у самых ярых сторонников экспоненциального прогресса технологий. Как долго может продлиться эта тенденция? Приближаемся ли мы к концу эпохи закона Мура?
Наше время
В наше время сложилась аналогичная ситуация. Современные картриджи содержат больше километра ленты шириной в 12,6 миллиметра. На неё можно записать до 580 ТБ сжатых данных. При этом объём жёстких дисков для enterprise-сегмента лишь недавно побил отметку в 30 ТБ.
По сегодняшним потребительским стандартам магнитные ленты медленные, неудобные в использовании и относительно дорогие. Как оказалось, магнитная лента может предложить емкость, недоступную для современных жестких дисков. По крайней мере, IBM и Fujifilm считают, что их недавно разработанный магнитный слой из феррита стронция (SrFe) позволит лентам LTO-8 хранить до 580 ТБ данных. Речь идет о плотности записи 317 ГБ/кв.дюйм, при длине ленты 1255 метров и общей емкости 580 ТБ.
Магнитная лента развивается подобно жестким дискам. Разработчики стремятся уменьшить ширину дорожки, чтобы увеличить плотность записи, уменьшить толщину ленты, чтобы увеличить длину ленты в картридже, и внедрить новые методы для надежной записи и последовательного чтения данных.
Низкая стоимость хранения данных
Стоимость хранения данных на магнитной ленте значительно ниже, чем у любых других накопителей. Один гигабайт на жёстком диске обходится примерно в $0,025. Для ленты этот показатель составляет $0,008. Известен случай с одной крупной генетической лабораторией, когда переход на магнитную ленту сократил расходы на хранение данных с $800 тысяч всего до $7 тысяч. При этом крупные ИТ-компании сегодня продолжают разрабатывать технологии, расширяющие возможности магнитных лент.
Долговечность
Известно, что ошибки на магнитной ленте возникают на четыре–пять порядков реже, чем в HDD. При правильном хранении они могут прослужить около 30 лет. Это больше, чем любые другие популярные сегодня накопители — HDD или SSD. Согласно статистике одного из крупных облачных провайдеров средний срок службы жёстких дисков редко превышает четыре года. Что касается твердотельных накопителей, по некоторым данным, они проживут порядка десяти лет, но только если устройствами регулярно пользоваться.
ИТ-компании по-прежнему разрабатывают технологии, задача которых — продлить срок жизни магнитной ленты. Два года назад IBM совместно с Sony представили плёнку, покрытую дополнительным смазочным слоем. Он защищает поверхность ленты от повреждения при её движении на скорости десять метров в секунду во время чтения.
Технологический прогресс
Одной из главных причин «ренессанса» магнитной ленты является тот факт, что многие недостатки, которыми она обладала в свои ранние годы, сегодня удалось исправить. Ранее накопитель подразумевал лишь последовательный доступ к данным, поэтому на поиск и чтение информации уходило 50–60 секунд. Для сравнения, у жёсткого диска этот показатель равен 5–10 миллисекундам.
Современные технологии нивелировали влияние этого недостатка. Новые картриджи поддерживают файловую систему LTFS. Она индексирует содержимое ленты, что ускоряет чтение данных и создаёт иллюзию произвольного доступа к ним.
Более того, ленточные хранилища, устанавливаемые в дата-центрах, автоматизированы. Масштабные роботизированные библиотеки могут занимать целый машинный зал. Особые манипуляторы выполняют автоматический поиск необходимых картриджей и оперативно загружают их в считывающие устройства.
Кто использует магнитную ленту
Компании, которым необходимо обрабатывать (и архивировать) большое количество данных. В первую очередь — ИТ-гиганты и облачные провайдеры. Ленты хранят бэкапы и другие редко используемые данные. К примеру, в 2011 году баг в системе привёл к удалению писем пользователей Gmail. Тогда компания Google восстановила данные именно с магнитных лент.
Магнитными лентами пользуются и исследовательские организации, например CERN. Каждую секунду Большой адронный коллайдер генерирует один гигабайт данных. Суммарный объём информации, собранной институтом по сей день, превышает 330 петабайт.
Для их хранения организация использует систему CASTOR на магнитной ленте, разработанную инженерами CERN. Её регулярно обновляют и переводят на более совершенные типы картриджей, чтобы увеличить ёмкость, надёжность и скорость работы. Вышедшие из эксплуатации накопители организация отдаёт инвесторам в качестве сувениров.
Также среди пользователей магнитной ленты можно выделить ИТ-компании, которые работают в области Big Data и разрабатывают системы искусственного интеллекта. Накопитель используют для хранения данных, генерируемых IoT-устройствами. К примеру, всего один беспилотный автомобиль может собирать до 30 ТБ данных в день.
Каждый год количество данных, которые генерирует человечество, экспоненциально растёт. Распространение IoT-устройств, систем искусственного интеллекта это только усугубляет. Количество компаний, использующих решения на основе магнитной ленты, будет расти вместе с этими рынками. Есть технологии вроде ДНК-хранилищ, которые в перспективе заменят магнитную ленту на посту «холодного хранилища», но об их практической реализации в крупных масштабах пока говорить не приходится.
