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磁带库技术发展趋势

  51cto.com丨2006-01-13 17:23 标签:磁带 

前言

一种技术的生命周期能否长久的一个重要因素在于它适不适合应用系统的发展,以及为应用所带来的价值大小。随着信息技术的迅猛发展,数据的高速增长带来了存储领域的崛起,数据的重要性又促使存储应用不断拓展,而这些都为磁盘和磁带技术的发展带来了前所未有的大好机遇,并使两者之间的竞争进一步加剧。竞争导致发展,落后就会被淘汰,这是任何事物发展的必然。从IBM发明的世界上第一台磁带驱动器IBM 726开始算起,磁带技术发展到今天已经超过了50年的历史。可以说是圆满完成了一种技术发展所担任的历史使命,越来越多的新技术、新产品开始不断冲击着磁带技术,但是很“遗憾”的是到今天为止它也没有被取代,依然散发着活力,勇于接受着来自各种新崛起的技术的挑战,虽然竞争的过程中起起伏伏,然而终以其独有的魅力向人们证实着它的不可替代性。

在这里,我们以公正客观的眼光对磁带库技术的发展趋势作一次探讨。

敢问路在何方

磁带库是一种机柜式的、将多台磁带机整合到一个封闭系统中的数据备份设备,是离线存储系统中的关键设备之一。它主要由磁带驱动器、机械臂和磁带构成,可实现磁带自动卸载和加载,可以在存储管理软件的控制下实现智能备份与恢复和监控统计等功能,能够满足高速度、高效率、高存储容量的要求,并具有强大的系统扩展能力。

磁带库的技术指标包括存储容量、驱动器数量、单盘磁带容量、驱动器存取速度、连接方式和支持的管理软件等。通常,磁带库按照容量大小分成三个级别:入门级、部门级和企业级,也就是我们平常说的低端、中端和高端。其中,入门级磁带库可以提供几百GB至几个TB容量,部门级磁带库的容量在几个TB至几十TB,而企业级磁带库的容量在几十TB至几百TB甚至更高的PB级。

不过很长一段时间,磁带库给人的感觉就是多个磁带驱动器的物理集合,许多工作都需要人工的干预并操作管理比较复杂,这些因素也极大的限制了它的发展。怎样才能满足日新月异的应用系统以及网络存储技术的发展,磁带库如何能够在这种激烈的竞争中保持自己的实力并继续带动存储系统的发展,如何更加满足应用系统的要求,进一步加强对数据的保护等方面问题摆到了各个磁带库厂商的面前。

从去年9月份开始,主要的磁带库厂商都推出了最新一代的磁带库产品,如IBM 3592、昆腾MAKO、ADIC Scalar i2000、StorageTek Stream Line 8500、Spectra Logic T950,以及HP发布的下一代磁带库体系架构——HP StorageWorks扩展磁带库架构。 上述新品并不是简单地对现有产品的升级,而是采用了全新的架构或突破性的技术。比如IBM 3592容量更大,且磁带介质可根据用户需求进行初始化,可同时满足用户对容量和访问速度的双重要求。HP公布的StorageWorks下一代磁带库体系架构,该架构进一步满足了特定企业存储区域网络(SAN)对可靠性、互操作性及更先进功能的需求。

从磁带库产品的发展来看,除了容量更大、访问速度更快以外,磁带库的混装驱动器功能、iSCSI连接、虚拟分区、数据特殊保护、智能管理、多机械臂技术等方面将更适合网络存储环境中的应用,成为未来的技术发展趋势。

从用户实际的应用角度来看,根据自己的应用系统的运行要求,选择什么样的磁带驱动器,什么样的连接技术(光纤、SCSI、iSCSI等),混合环境的应用方式(虚拟磁带库分区功能)以及一些数据的特殊保护方式(WORM功能)等方面都会成为每个用户特有的需求。

混装磁带驱动器

混装磁带驱动器并不是全新的技术,但在用户的实际应用中基本没有真正使用过,其实每一种磁带驱动器都有自己的特性和适合的应用模式。用户的应用系统也存在着多样性,因此选择多种磁带驱动器混合使用将能够提高应用系统的生产效率。在磁带驱动器选择方面,目前市场上主流的磁带机产品,如LTO、SDLT/DLT,再加上AIT/SAIT以及STK公司的T9840和T9940等产品,种类繁多。磁带驱动器的读、写性能是一对矛盾,不可兼得。如果某种需求主要考验磁带机写的功能,而读的性能成为次要因素,则选择磁带长、单轴的LTO或SDLT就比较适合;如果用户的数据需要归档,则主要考验磁带机读的功能,要求磁带的加载快、定位快、多轴的T9840/T9940或者AIT/SAIT就比较适合;

iSCSI连接

在连接方式上,人们利用很熟悉的光纤(Fabric)和SCSI技术,将磁带库广泛应用于SAN、NAS等网络存储环境之中。鉴于目前复杂和多样的市场环境和存储方案,兼容性已经成为产品适应市场的主要课题。一些技术领先的磁带库厂商一直致力于高性能接口技术的研发,以使其产品可以在NAS、SAN网络环境下提供多种接口的选择,同时还要保证用户在不需要第三方设备的情况下实现多种接口的快速支持。

随着技术的发展,目前磁带库厂商在接口技术方面都不约而同的提出支持iSCSI技术连接方式,以适应今后IP SAN的发展。不难看出,这也是磁带库发展的技术趋势之一。分析机构曾对网络存储市场进行调查研究,并预测光纤通道在2007年将被基于其主要竞争技术iSCSI的IP SAN超过。对于具有如此美好前途的新技术,磁带库当然不会拒绝。2003年Spectra Logic新推出的T950产品可以提供基于光纤、SCSI和iSCSI等不同技术的连接模块,用户可以根据情况混合使用。随着iSCSI标准的出台,其他磁带设备制造商也在积极研发相关技术,以使其产品能够提供对iSCSI接口的支持。相信不久的将来,会有越来越多的磁带库厂商都支持iSCSI。

虚拟分区

磁带库虚拟分区技术其实也并不是最新的技术,但在实施和管理方面存在一定的难度。随着用户环境越来越复杂,往往在应用系统中DAS、NAS和SAN并存,因此通过简单的设置在一台磁带库中就实现对不同环境的支持也将会成为磁带库管理技术的一个重要的特点。划分一定数量的驱动器,一部分的磁带数量以及通过那一种方式进行连接等主要三方面将一台磁带库可以虚拟成多台磁带库供多个系统共同使用,当然虚拟磁带库之间也可以通过软件控制使他们变成逻辑上独立的设备以保护彼此系统之间的数据安全性。

数据特殊保护

WORM(Write Once Read Many)技术即磁带只能写入一次数据而不能重复写入,这种技术保证了特殊的重要数据的备份安全。现在,不仅磁盘阵列厂商开始将WORM技术作为新产品的卖点,磁带厂商也开始将目光投向WORM。SONY公司在去年12月发布的SAIT磁带机中,已经开始提供WORM功能,IBM发布3592磁带机时也提供了WORM功能。 所有这些都使得磁带库在广阔的固定内容存储领域占有了一席之地。未来,WORM功能也许会成为磁带库设备的必备功能。

智能管理

磁带库的智能管理是充分发挥管理软件的功能,加强磁带库的管理,以及连接性能,使得数据备份更安全更可靠。智能化是分层次的,并不是硬件设备的完全自动化。其最终要实现的目标是:无论用户过去或将来使用什么样的主机平台、存储设备以及网络连接方式,都可以轻松地加入进来,并与用户原有的环境融合。用户对于设备的管理始终是透明的,硬件产品的差异性已经不再重要。用户现有的应用软件和将来新增的软件都可以与硬件设备无缝连接,不需要额外的开发。存放到智能磁带库上的数据,其迁移复制的可靠性很高,数据会自动从旧的介质上迁移到新的介质上,或复制到多盘磁带中,用户可以随时安全地取回所要的数据。智能存储对于用户意味着更低的总体拥有成本、更高的性能、更高的可靠性、更加简便的管理和无缝的互操作性。这一点在ADIC公司推出的全新架构产品Scalar i2000上得到了很好的体现。

i2000是围绕ADIC 的 iPlatform? 体系结构设计的,它将先进的智能管理功能集成到磁带库之中,可在总体上加强系统的可靠性,简化管理,减少对外部服务器和软件的需求。iPlatform?是围绕一台服务器级主控制器和一系列分布式控制节点设计的,所有这些设备均通过一个嵌入式通信区域网络连接在一起。该体系结构集成了以前产品中需要外部服务器和外部软件的先进功能。集成的功能包括磁带库分区、混合介质操作、主动式系统监控和基于策略的用户报警。

多机械臂技术

磁带库最重要的四个模块就是磁带驱动器模块、连接模块、电源和风扇模块以及机械臂模块。为避免单点故障的发生,每一个的重要模块都需要具有冗余性,我们可以看到前三种模块都已经基本解决。但由于机械臂的特殊性,它的冗余问题一直都没有得到真正的解决,我们知道机械臂的速度是影响磁带库性能的主要因素之一,因此多机械臂并行工作不仅可以保证机械臂的冗余性,同时也会将磁带库性能提高到一个新的层次。这方面StorageTek公司新推出的Stream Line 8500是一个很好的证明。

STK Stream Line 8500是一种全新架构的新一代磁带库产品,与其他厂商相比,除了在智能管理、虚拟化存储等方面的技术发展之外,将多机械臂技术作为主要的技术提供给用户。它在一个库体中最多可以支持到八个机械臂并行工作,同时可以通过彩色的触摸屏就可以方便的对它进行管理和操作。这在性能的系统的安全性等方面对其他磁带库来讲是一个很大的竞争优势。

迎接磁盘系统备份的挑战

磁盘和磁带是两种不同的存储设备,应该说,它们不是对立的,它们各自有其鲜明的特点,因此决定了它们应该应用在存储系统的不同方面,它们是互补的。不过,磁盘成本的不断下降,特别是SATA技术的出现,可以提供了大容量、低成本、相对较高性能的磁盘存储介质,引起了人们的惶恐:如此发展下去,磁带是否会被取代? 其实早在20年前,面对磁盘等新存储技术的迅速崛起和发展,有人就已经开始预言磁带技术早晚要被更先进的存储介质取代。不可否认,磁盘技术的发展速度令人瞩目,但磁带技术也是今非昔比,体积不断缩小,性能不断提高,而价格却不断降低,其诱人的高性价比远远优于磁盘,因此时至今日磁带技术依然具有旺盛的生命力,仍以其独有的魅力屹立于存储市场。

磁盘是重要的存储设备,它有许多优点,速度快、高可用是其中最主要的特点。但在数据保护和数据迁移应用中,磁带的优势非常明显,它主要集中在两方面,一是具有高可靠性,它是实现脱机备份的最有效的手段,而这种独立的脱机备份杜绝了数据丢失的一切可能性;二是成本低,虽然磁盘存储的成本一再降低,不断对磁带存储构成威胁,但令磁带拥护者欣慰的是,至今一台典型磁带库每GB的成本较之一套RAID系统还是要低得多,它们之间的比例大约是11美元比41美元,而磁带存储的平均成本甚至每MB仅半美分。

据IBM磁带专家预测,未来,磁带的基本介质成本不会增加,而单位密度将达到与磁盘相当,到2006年,每GB的成本将有望降到5美分以下。同时,磁带的便捷性和可实现的“无限容量”使它在数据归档、数据安全和灾难恢复中所体现出来的价值越来越高。

磁盘系统备份始终属于在线方式,依然受到电力因素、硬件设备故障等因素的影响,不能百分之百的数据安全。磁带备份从起初设计出来的时候就注定是离线方式,备份出来的数据可以拿到任何地方,通过相对应的设备即可读出,及时当磁带库出现了故障,也不会影响到数据的错误和丢失。据分析,在导致数据丢失的基本因素中,单纯以磁盘为基础的备份方式只能避免其中约占41%的硬件、软件和电源方面的问题,而这种方式对于由人为失误、病毒、黑客入侵以及自然灾害引起的约59%的数据丢失则无法完全避免。因此,用户在搭建存储系统时,只有根据需求,选择相应的磁带和磁盘存储设备,才能最有效地实现应用的高可靠性。

技术总是在不断发展和进步,磁带技术之所以50年不衰,同样源于它的不断更新换代,积极发展新技术,从而使磁带的性能,包括容量、速度、体积和价格已今非昔比,因此才具有如此长久的生命力,也正像专家们所断言的,至今还没有任何一种技术和解决方案能完全取代磁带的地位。


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