En bandenhet ( eng. Tape drive ), eller streamer [1] ( eng. streamer ), är en lagringsenhet baserad på principen om magnetisk inspelning på band , med sekventiell tillgång till data, funktionsprincipen liknar ett hushåll bandspelare .
Huvudsyftet: inspelning och uppspelning av information, arkivering och säkerhetskopiering av data.
Tekniken för datalagring på magnetband har genomgått betydande förändringar under utvecklingen av datorteknik och kännetecknades under olika perioder av olika konsumentegenskaper. Användningen av moderna bandenheter har följande särdrag.
Fördelar:
Brister:
Det finns två grundläggande metoder för att spela in information på magnetband i bandenheter:
Med denna inspelningsmetod skrivs data till bandet som flera parallella spår. Bandet har förmågan att röra sig i båda riktningarna. Det magnetiska läshuvudet är stationärt under läsning, precis som inspelningshuvudet under inspelning. När slutet av bandet nås, flyttar läs-/skrivhuvudet till nästa spår, och bandet börjar röra sig i motsatt riktning. Tekniken liknar i huvudsak en ljudinspelare för konsumenter . Det är möjligt att använda flera heads som fungerar med flera spår samtidigt ( multi-track streamer ). I moderna enheter dominerar denna metod.
Om denna metod används, placeras inspelningsuppspelningshuvudenheten ( RHR ) på en roterande trumma, förbi vilken mekanismen drar bandet, när man läser och skriver. Inspelningen utförs i en riktning. Beroende på vilket inspelningsformat som används passerar bandet runt BVG i en viss vinkel, och själva BGZV-cylinderns axel lutar också i en liten vinkel mot bandet. Bandet läser och skriver åt ett håll. Denna inspelningsmetod förutsätter närvaron av lutande spår på bandets yta. En liknande teknik används i videobandspelare . Den lutande linjemetoden uppfanns för att uppnå en högre inspelningstäthet än den linjära metoden, utan att behöva minska gapet i huvudena och öka hastigheten på bandet (däremot är dessa tekniska begränsningar nu övervunna med den linjära metoden).
Magnetband användes först för att spela in datordata 1951 av Eckert-Mauchly Computer Corporation på UNIVAC I -datorn . Stödet som användes var en 12,65 mm bred tunn metallremsa sammansatt av nickelpläterad brons (kallad Vicalloy). Registreringstätheten var 128 tecken per tum (198 mikrometer/kol) över åtta spår.
I datorer , tillverkade före tillkomsten och den utbredda användningen av hårddiskar , användes magnetiska bandenheter (NML), liknande bandenheter, som det huvudsakliga långtidslagringsmediet. Senare i stordatorer började NML användas i hierarkiska mediahanteringssystem för att lagra sällan använda data. Under en tid användes de ofta som ett flyttbart minne vid överföring av en stor mängd information .
Den utbredda användningen av bandenheter har förknippats med stordatorer och i synnerhet IBM stordatorer . Från och med introduktionen av IBM System/360 - familjen 1964, antog IBM den 9-spåriga linjära bandstandarden, som sedan spred sig till system från andra tillverkare och användes flitigt fram till 1980-talet. I Sovjetunionen dominerade denna standard av magnetband absolut, tack vare användningen av bandenheter från ES-datorfamiljen , inklusive som en del av datorer med andra arkitekturer.
I hemdatorer från 1970-talet och början av 1980-talet (fram till mitten av 1990-talet ), i många fall en konventionell hushållsbandspelare eller, ibland, speciella enheter baserade på den med automatisk kontroll (till exempel Commodore dataset ). Denna teknik var inte tillräckligt anpassad för datorbehov, men den var väldigt billig och prisvärd för hemanvändaren (eftersom många av dem redan hade en ljudinspelare). För industriella datorer användes bandenheter, som TEAC MT-2ST med 50 respektive 60 MB kassetter CT-500H, CT-600H.
Datalagringsformatet DDS ( Digital Data Storage ) utvecklades 1989 av Hewlett-Packard och Sony baserat på DAT-formatet ( Digital Audio Tape ) som utvecklades av Sony och Philips i mitten av 1980-talet . Till utseendet påminner den om en ljudkassett reducerad till hälften, eftersom det är ett fyra millimeters magnetband inneslutet i ett skyddande plastfodral som mäter 73 mm × 54 mm × 10,5 mm. Som namnet antyder spelas band in digitalt, inte analogt, med 16-bitars okomprimerad pulskodmodulering ( PCM ) som en CD , och samplingshastigheten kan vara lika hög som för en CD (44,1 kHz ), eller mindre , nämligen: 48, 44,1 eller 32 kHz . Detta innebär att inspelningen görs utan att kvaliteten på originalsignalen förloras, till skillnad från de senare formaten DCC ( Digital Compact Cassette ) och MD ( MiniDisc ) . DDS-enheter använder en inspelningsteknik som liknar den som används i DAT-ljudinspelare och baseras på både medias rörelse i horisontell riktning och läs-skrivhuvudena i vertikal riktning.
På 1990-talet var standarderna QIC-40 och QIC-80 populära för säkerhetskopieringssystem för persondatorer, med små kassetter med en fysisk kapacitet på 40 respektive 80 MB. Hårdvarudatakomprimering som stöds. Enheter med dessa standarder installerades i en standard 5-tumsfack och anslutna till diskettstyrenhetens gränssnitt. Därefter dök ett stort antal liknande standarder upp under varumärkena QIC och Travan, som definierar media med en kapacitet på upp till 10 GB.
DLT introducerades av Quantum början av 1990-talet, baserat på Digital Equipment Corporations tidigare CompacTape- teknologi för VAX -datorer , vars banddivision förvärvades av Quantum. En vidareutveckling av DLT var Super DLT-tekniken (SDLT).
CompacTape/DLT/SDLT-serien av standarder definierar media med fysisk kapacitet från 100 MB till 800 GB.
Sedan 2007 har utvecklingen av SDLT-standarden av Quantum avbrutits till förmån för LTO, men utrustning och inspelningsmedia produceras fortfarande.
Moderna bandenheter ansluts vanligtvis via ett högpresterande SAS -gränssnitt som ger dataöverföring med 3 eller 6 Gb/s. Äldre IBM-modeller har möjlighet att ansluta via FICON -gränssnittet .
För närvarande domineras marknaden av bandenheter som överensstämmer med standardlinjen LTO (Linear Tape-Open).
Bandenheten LTO-5 TS2350 som presenteras av IBM är utrustad, förutom två SAS-gränssnitt, även med ett Ethernet-gränssnitt. Men för närvarande (juni 2010) kan detta gränssnitt inte användas, det förklaras reserverat för framtida firmwareversioner [2] .
IBM levererar för närvarande, förutom LTO-utrustning, bandenheter av sin egen slutna standard IBM 3592 (Jaguar), representerad av den moderna IBM TS1140 [ 3] -modellen , samt kompatibla bandbibliotek. Denna hårdvara används i servrar och stordatorer . IBM 3592-serien inkluderar modeller av korrekta bandenheter 3592 (1:a generationen), TS1120 (2:a generationen), TS1130 (3:e generationen) och TS1140, såväl som bandbibliotek baserade på dem. Patroner har en fysisk kapacitet på upp till 4 TB.
Eftersom IBM 3592-standarden, till skillnad från LTO-standarden, inte bara fokuserar på arkivering och säkerhetskopiering, utan också på slumpmässig tillgång till data, ger IBM 3592-standarden strängare krav på antalet medieöverskrivningar. IBM 3592 använder också ett antal lösningar för att optimera prestandan i start-stop-skrivläge, såsom djup datacaching och multi-speed bandrörelse (6 eller 7 hastigheter, beroende på bandenhetsmodell).
IBM 3592 använder den linjära inspelningsmetoden.
En utmärkande egenskap hos IBM 3592-standarden är möjligheten att formatera om den gamla generationens magnetiska media till formatet för nyare enheter med en motsvarande ökning av informationskapaciteten (till skillnad från andra moderna standarder som säkerställer kompatibilitet mellan nya enheter och gamla medier endast i det gamla formatet ). I det allmänna fallet tillhandahålls kompatibilitet för 2 generationer framåt, specifika tillåtna lägen för att använda en viss bärare i en viss enhet bestäms av tabellen:
| Tejplängd (m) | 3592 J1A | TS1120 | TS1130 | TS1140 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Patron 3592 JJ/JR | 610 m | 60 GB | 100 GB | 128 GB | |
| Patron 3592 JA/JW | 610 m | 300 GB | 500 GB | 640 GB | |
| Patron 3592 JB/JX | 825 m | 700 GB | 1 TB | 1,6 TB | |
| Patron 3592 JC/JY | 4TB | ||||
| Patron 3592 JK (kort JC) | 500 GB |
2010 introducerade IBM Research och FujiFilm en teknik som tillåter inspelning av upp till 35 terabyte data på en bandkassett som är jämförbar i storlek med LTO. Frågan om att säkerställa tillräcklig bandbredd för enhetens anslutningsgränssnitt och själva enhetens block förblir dock öppen: moderna LTO-5-enheter fokuserade på att ansluta via ett 6 Gb/s SAS-gränssnitt med en faktisk genomströmning på 140 Mb/s skulle ta cirka 3 dagar för att registrera 35 terabyte data [4] .
2015 slog samma företag världsrekordet för bandtäthet och nådde 123 miljarder bitar per kvadrattum (cirka 19 miljarder bitar per kvadratcm). Således kan kapaciteten för en standard 10 cm patron nå 220 terabyte [5] .
2017 tillkännagav IBM Research ytterligare ett rekord för inspelningstäthet - 201 Gbps per kvm. tum (något mer än 31 gigabit per kvadratcentimeter), vilket ger kassettens möjliga volym till 330 terabyte [6] . Om dataöverföringshastigheten med bandenheten är lika med den maximalt möjliga USB 3.0- porten (600 MB/s), kommer det att ta mer än sex dagars kontinuerlig inspelning att fylla kassetten.
År 2020 lyckades Fujifilm och IBM öka kapaciteten på bandenheter till 580 TB, med en inspelningstäthet på 317 Gbps per kvadrattum (~49 gigabit per kvadratcentimeter). [7] .
På Unix-liknande operativsystem stöds den enklaste, men tillräckliga i många fall, drift med en bandenhet från kommandoraden med kommandona tar och mt (undantaget är Mac OS X , som inte har mt , och tar gör det stöder inte bandenheter). Mer avancerade säkerhetskopieringsverktyg tillhandahålls av specialprogram som är tillgängliga för alla vanliga operativsystem.
2010 introducerade IBM det fritt distribuerade LTFS -filsystemet för bandenheter som stöder partitionering, vilket inkluderar LTO-5-bandenheter, samt IBM 3592/TS1120/TS1130 [8] . Detta filsystem låter dig komma åt innehållet på bandet, som ett vanligt katalogträd med filer. LTFS implementeras för närvarande av IBM för Linux- och Mac OS X-plattformarna, och arbetet pågår med en Windows-implementering.
En bandenhet som kan komma åt flera band samtidigt kallas ett bandbibliotek. Robotiska bandbibliotek kan innehålla lagringar med tusentals magnetband, från vilka roboten automatiskt extraherar de nödvändiga banden och installerar dem i en eller flera läsare och skrivare. Ur mjukvarusynpunkt ser ett sådant bibliotek ut som en enda enhet med en enorm kapacitet och betydande slumpmässig åtkomsttid. Kassetterna i bandbiblioteket identifieras av speciella streckkodsetiketter , som läses av roboten. För närvarande (2010) finns bandbiblioteksmodeller kommersiellt tillgängliga med en kapacitet på upp till 70 petabyte med användning av 70 000 kassetter [9] .
Bandbiblioteket har betydande fördelar jämfört med diskarrayen vad gäller kostnad och strömförbrukning med stora mängder lagrad data. Till exempel, enligt beräkningarna av 2008 års upplaga av Clipper Notes [10] , för att upprätthålla ett 6,6 petabyte arkiv i konstant åtkomst i 5 år, kostnaden för ett disksystem (RAID-arrayer, kontroller, splitters, diskar, ström, kylning , etc.) kommer att vara 14,7 miljoner USD (inklusive 550 000 USD i el), medan kostnaden för ett bandbibliotek är mindre än 700 000 USD (inklusive 304 USD i el). Nackdelen med ett bandbibliotek är den slumpmässiga åtkomsttiden till data, som i normal drift kan uppgå till flera minuter, samt en minskning av prestanda i storleksordningar när antalet olika samtidiga förfrågningar ökar mer än antalet tillgängliga läs- skrivenheter (när kassetterna visar sig stå i kö för att läsa/skriva ).