Magnetlindi Salvestustehnoloogiad

From ICO wiki

Magnetilindi andmesalvetus on süsteem, kus digitaalsed andmed salvestatakse magnetlindile kasutades digitaalset kirjutamistehnoloogiat. Seade mis teostab andmete kirjutamist või lugemist salvestamiseks on lindisalvestuseade. Autolaadijat ja lindikogumid automatiseerivad kassetide käistlemist. Näiteks, laialt levinud kassetide-põhinev formaat on Linear Tape-Open, mis saab olla erinevatega andmesalvetus tihedusega and toodetud mitu firmade poolt. Sony 2014. aastal teatas et nad töötasid välja lindisalvestus tehnoloogiad kõrgeima mõõdetud magnetlindiandmete tihedusega, 23Gbit/cm2, mis potentsiaalselt lubab kettat suurusega 185 TB.

Avatud kettad

Algselt, magnetlindi kandja standardiks oli ketas suurusega 27 cm diameetris. De facto see standard kestis kuni ’80 aastate lõpuni. Aastas 1984 IBM avaldas cartridge 3480, ja siis suured arvutisüsteemid hakkasid võtta kasutusele kassetid, ja loobosid avatud kettadest.

UNIVAC

Esimest korda kasutati magnetlindi digitaalandmete salvestamiseks 1951. aastal, Eckert-Mauchly UNIVAC I süsteemis. UNISERVO salvestusseade andmekandjaks oli õhuke fosfor-bronzist tehtud metallriba laisuega 12,7 mm, kaetud nikeliga. Salvestustihedus oli 128 märki tollile (198 mikromeetrit / märk) kaheksal radadel lineaarkiirusega 2,54m/s, saades andmeteedastuskiirust 12 800 märki sekundis. Kaheksast rajast 6 sisaldasid andmed, 1 oli paarisuskontroll ja 1 oli ajastuse rada.

IBM Formats

IBM Computers ’50 aastates kasutasid ferrit-oksiid kaetud lindid, mis olid väga sarnased helisalvetus lintidega. IBM tehnoloogia sai „de facto“ tööstusharu standardiks. Magnetlindi laius oli 12,7 mm paigaldatud teisaltavatele kettadele 267 mm diameetriga. Lindid olid kättesaadavad erinevates suurustes – 370 m ja 730 m. 80’ astates pikem lind sai kättesaadavaks, 1100 m, tänades palju õhukesema lindi kasutusele. Enamik lindiseadmeid toetas maksimaalse kettasuurust 267 mm. Niinimetatud mini-kettad (mini-reels) kasutati väiksemate andmekogumikute jaoks, näiteks tarkvara jaotuseks. Need olid 18 cm kettad, tavaliselt ilma fikseeritud lindi pukkuseta – lint oli tehtud pikkusega, mis oli piisav andmete salvestamiseks, et teha kettaid odamaks. Varajased IBM kettaseadmed, nagu IBM 727 ja IBM 729, olid mehhaniliselt väga keerulised põrandal-seisvad ajamid, mis kasutasid vakuumi kolonnid (vacuum columns) selleks et puhverdada pikkad U-kujulised lindi silmuseid. Selliselt kiire start ja stop oli võimalik saavutada: 1,5 m/s seisva lindist, kuni täis kiiruse 2,86 m/s. Selline kiirendus oli võimalik tänades sellele, et lindi mass vakuum kolonnis oli väga väike; kolonnis puhverdatud lint andis aega selleks et kiirendada suure inertsiooniga kettaid. Varajsed ½ tollise lindil oli 7 parallelset teed, 6-bitised tähemärke pluss 1 bit paarisus kontroll. See oli teatud nagu 7-teed lint. Koos IBM System 360 mainframe kasutuselevõtmisega, 9-teed lindid võeti kasutusele, et toetada uued 8-bitised tähemärke, mis see mainframe kasutas. Effektiivne salvestamise tihedus suurenes aja jooksul. Tavalised 7-teed tihedused algasid 200, pärast 500 ja piirdus 800 cpi, aga 9-teed omasid tihedus 800, 1600 ja 6350 cpi. See on kasv alates 5 MB kuni 140 MB standartse pikkusega lindi jaoks. Faili lõpp (EOF) oli määratud linditähisega, lindilõpp kahe linditähistega. Füüsilesed lindi algus ja lõpp oli määratud peegeldava ja kleepiseva aluminiiumfooliumiga. Tänades S/360 edule ja 8-bitise tähemärkide ja baiti addresserimise standardisemisele, 9-teed lindid olid väga levinud arvutimaailmas 70’ ja 80-tes aastates.

Kartridz ja kassetid

Magnetlindi suhtes, mõiste „kassett“ tavaliselt tähendab korpust milles sees on kaks ketta ühe lindiga. Mõiste „kartridz“ on natukene laiem ja tavaliselt tähendab ühe lindiketast plastmass korpuses. Pakendi tüüp mõjutab kõvasti masina laadimis aega lindiga. Masinad mis kasutavad kartridzid tavaliselt omavad vastuvõtu ketta, masinad kassetid juba omavad teist ketta sees.

Technial Details

Tape Width

Kandja laius on peamine kriteerium linditehnoloogiates. Pool-tollise (1/2 inch) ajalooliselt on kõige levinum laius kõrge tihedus lindiandmesalvestuses. Aga teised suurused on ka olemas, mis oli arendatud väiksema pakendi suuruse või suurema mahtuvuse jaoks.

Kirjutamis meetodid

Kirjutamis meetodid on ka väga tähtis kriteerium linditehnoloogia klassifikatsioonis, tavaliselt see jagatakse kaheks põhimeetodideks.

Lineaarne (Linerar)

Lineaarne meetod paigaldab andmeid pikadele paralleesetele teedele kogu lindi pikkusel. Mitu lindi pead samaaegselt kirjutavad parallelsed teed lindi peale. See meetod oli kasutatud varajasel kettaseadmetel. See on kõige lihtsam kirjutamis meetod, aga madalama andmete tihedusega.

Skaneerimine (scanning)

Skaneerimise meetod kirjutab lühikesed tihedad teed lindi laiusel, ehk lindi ristipidi. Lindi pead on asutatud trumli või ketta peale, mis kiiresti pöörleb ajal kui lint aeglaselt liikub selle mööda. Selline meetod lubab suurema andmetihedust.

Plokkpaigutus (Block Layout)

Tüüpilises formaatis andmed on kirjutatud lindile plokkidena, mis on eraldatud plokkivahedega. Iga plokk in kirjutatud ühe operatsiooniga lindi jooksmisel. Aga kuna kiirus millega andmed on kirjutatud ja loetud lindilt ei ole determeneeritud, lindiseadme peab hakkama saama kirjutamis- ja lugemiskiiruse erinevusega. Erinevad meetodeid on kasutatud üksinda ja kombinatsioonis et selle probleemiga toime tulla. Seadme saab peatada, varundada ja uuesti käima panna (nn. kinga-särav (shoe-shining), nimi on põhjustatud sellega et antud meetodil on suurem lindi ja kirjutamis pea kulumine). Suur mälupuhver võib kasutada et andmete kiiruse erinevused kompenseerida. Kaasaegsed lindiseadmed pakkuvad kiirusesobitamise funktsiooni, mille abil seadme saab dünaamiliselt muuta kiirust kuni 50% et vältida kinga-särava effekti. Plokkivahe suurus on konstantne, aga plokkide suurus sõltub baitide kogusest, mis plokk sisaldab. Selliselt, sama pikkusega lint hoiab palju vähem andmeid, kui need on kirjutatud väikeste plokkidega.

Ligipääsu aeg

Lindil on päris pikk latentsus juhusliku juurdepääsu jaoks, kuna seadme peab keerama ketta vajaliku positsioonile (keskmisel üks kolmandik lindi pikkusest) et liikuda ühest suvalisest plokkist teisele. Enamik lindisüsteemidest püüavad leevendada pikk latentsust, kasutades kas indekseerimine, kus eraldi hoiakse kataloog, mis hoiab info kus asub plokk teatud numbriga või kasutades plokimärgistamist koos linditähistega, mida saab tuvastada lindi jooksutamisel suurel kiirusel.

Kasutatavus

Keskmised ja suured andmekeskused kasutavad kui HDD ja lindi formaadid. Kulud HDD’le salvestamiseks kukkuvad kiiremini, kui linditehnoloogia jaoks, ja praegu andmeühiku hind salvestamisel HDD’le on ekonoomsem kui lindile. Kuid peamine erinevus on see, et lindiseadmed saavad vahetada lindikandjad (kassetid) sageli, samas magnetmeedia paigaldamine iga kõvaketta on fikseeritud ja seda ei saa vahetada nii lihtsasti. Mainframe klassi lindiseadmed on alati installeritud koos robotiseeritud kassetikogudega, mis on tavaliselt hästi suur ja võib hoida tuhandeid kassette. Oracle Sun Storage Tek SL8500 on üks näidis. Kõige väiksem SL8500 kassettikogu hoiab 1448 kettaid, mis annab 1.4 Petabytes arhiveerimata andmeid. Samaväärne HDD põhinev andmekeskus maksaks 100 000 USD ainult kettade eest. Lindil põhinev andmekeskuses media ei vaja nii karmid hoiustamis keskonna (lindid saab salvestada halvemas kliimas), lint hoiab andmed kümneid aastaid ilma probleemideta, ja andmekeskuse konditsioneerimis ja elektritoide nõuded on palju madalamad. Ekonoomilised arvutused on keerulisem kui otsene võrdlus lindi ja HDD andmeühiku salvetamishindade vahel. Võrdlus tuleb alati teha konkreetste andmekeskuse jaoks, võttes arvesse selle andmesalvetamisnõued.