Nauha-asema ( eng. Tape drive ), tai streamer [1] ( eng. streamer ), on tallennuslaite, joka perustuu magneettitallennukseen nauhalle , jossa on peräkkäinen pääsy dataan, toimintaperiaate on samanlainen kuin kotitaloudessa nauhuri .
Päätarkoitus: tietojen tallennus ja toisto, tietojen arkistointi ja varmuuskopiointi .
Magneettinauhalle tallentamisen tekniikka on kokenut merkittäviä muutoksia tietotekniikan kehityksen aikana, ja eri aikoina sille oli ominaista erilaiset kuluttajaominaisuudet. Nykyaikaisten nauha-asemien käytössä on seuraavat erityispiirteet.
Edut:
Virheet:
On olemassa kaksi perusmenetelmää tietojen tallentamiseen magneettinauhalle nauha-asemissa:
Tällä tallennusmenetelmällä tiedot kirjoitetaan nauhalle useana rinnakkaisena raidana. Nauhalla on kyky liikkua molempiin suuntiin. Magneettinen lukupää on paikallaan lukemisen aikana, aivan kuten tallennuspää tallennuksen aikana. Kun nauha loppuu, luku-/kirjoituspää siirtyy seuraavaan kappaleeseen ja nauha alkaa liikkua vastakkaiseen suuntaan. Tekniikka on olennaisesti samanlainen kuin kuluttajaäänitallennin . On mahdollista käyttää useita päitä, jotka toimivat useiden kappaleiden kanssa samanaikaisesti ( multi-track streamer ). Nykyaikaisissa laitteissa tämä menetelmä hallitsee.
Jos tätä menetelmää käytetään, nauhoituspääyksikkö (RHR) asetetaan pyörivälle rummulle, jonka ohi mekanismi vetää nauhaa lukemisen ja kirjoittamisen aikana. Tallennus suoritetaan yhteen suuntaan. Käytetystä tallennusmuodosta riippuen nauha kulkee BVG:n ympäri tietyssä kulmassa, ja itse BGZV-sylinterin akseli on myös kallistettu pieneen kulmaan nauhaan nähden. Nauha lukee ja kirjoittaa yhteen suuntaan. Tämä tallennusmenetelmä olettaa, että nauhan pinnalla on vinoja raitoja. Samanlaista tekniikkaa käytetään videonauhureissa . Vinoviivamenetelmä keksittiin saavuttamaan suurempi tallennustiheys kuin lineaarisella menetelmällä, ilman tarvetta pienentää päissä olevaa rakoa ja lisätä nauhan nopeutta (nämä tekniset rajoitukset on kuitenkin nyt voitettu lineaarisella menetelmällä).
Eckert-Mauchly Computer Corporation käytti magneettinauhaa ensimmäisen kerran tietokonetietojen tallentamiseen vuonna 1951 UNIVAC I -tietokoneella . Käytetty tuki oli 12,65 mm leveä ohut metallinauha, joka koostui nikkelipinnoitetusta pronssista (nimeltään Vicalloy). Tallennustiheys oli 128 merkkiä tuumalla (198 mikrometriä/merkki) kahdeksalla raidalla.
Ennen kiintolevyjen tuloa ja laajaa käyttöä valmistetuissa tietokoneissa magneettinauha-asemia (NML) käytettiin pääasiallisena pitkäaikaisena tallennusvälineenä . Myöhemmin keskuskoneissa NML:ää alettiin käyttää hierarkkisissa medianhallintajärjestelmissä harvoin käytetyn tiedon tallentamiseen. Jo jonkin aikaa niitä käytettiin laajalti siirrettävänä muistina siirrettäessä suuria määriä tietoa .
Nauha-asemien laaja käyttöönotto on liitetty keskuskoneisiin ja erityisesti IBM -keskikoneisiin . IBM System/360 -perheen käyttöönotosta vuonna 1964 lähtien IBM otti käyttöön 9-raitaisen lineaarinauhastandardin, joka levisi myöhemmin muiden valmistajien järjestelmiin ja oli laajalti käytössä 1980-luvulle asti. Neuvostoliitossa tämä magneettinauhojen standardi hallitsi ehdottomasti ES-tietokoneperheen nauha-asemien käytön ansiosta , myös osana muiden arkkitehtuurien tietokoneita.
1970-luvun ja 1980-luvun alun (1990-luvun puoliväliin asti ) kodin henkilökohtaisissa tietokoneissa monissa tapauksissa tavanomainen kotitalouksien nauhuri tai satunnaisesti siihen perustuvat erikoislaitteet automaattiohjauksella (esim. Commodore-datasarja ). Tämä tekniikka ei ollut riittävästi mukautettu tietokonetarpeisiin, mutta se oli erittäin halpa ja edullinen kotikäyttäjälle (koska monilla oli jo ääninauhuri). Teollisuustietokoneissa käytettiin nauha-asemia, kuten TEAC MT-2ST 50 ja 60 MB kasetteilla CT-500H, CT-600H, vastaavasti.
Hewlett - Packard ja Sony kehittivät DDS ( Digital Data Storage ) -tietojen tallennusmuodon vuonna 1989 Sonyn ja Philipsin 1980-luvun puolivälissä kehittämän DAT ( Digital Audio Tape ) -formaatin perusteella . Ulkonäöltään se muistuttaa puoleen pienennettyä äänikasettia, koska se on neljän millimetrin magneettinauha, joka on suljettu suojaavaan muovikoteloon, jonka mitat ovat 73 mm × 54 mm × 10,5 mm. Kuten nimestä voi päätellä, nauha tallennetaan digitaalisesti, ei analogisesti, käyttäen 16-bittistä pakkaamatonta pulssikoodimodulaatiota ( PCM ), kuten CD -levy , ja näytteenottotaajuus voi olla yhtä suuri kuin CD-levyllä (44,1 kHz ) tai vähemmän. , nimittäin: 48, 44,1 tai 32 kHz . Tämä tarkoittaa, että tallennus tehdään menettämättä alkuperäisen signaalin laatua, toisin kuin myöhemmissä DCC ( Digital Compact Cassette ) ja MD ( MiniDisc ) -muodoissa . DDS-asemat käyttävät tallennustekniikkaa, joka on samankaltainen kuin DAT-äänitallentimissa, ja perustuu sekä median vaakasuunnassa liikkumiseen että luku- ja kirjoituspäihin pystysuunnassa.
1990-luvulla QIC-40- ja QIC-80-standardit olivat suosittuja henkilökohtaisten tietokoneiden varmuuskopiointijärjestelmissä, joissa käytettiin pieniä kasetteja, joiden fyysinen kapasiteetti oli 40 ja 80 MB. Tuettu laitteistotietojen pakkaus. Näiden standardien mukaiset asemat asennettiin tavalliseen 5 tuuman asemapaikkaan ja liitettiin levykeohjaimen liitäntään. Myöhemmin tavaramerkeillä QIC ja Travan ilmestyi suuri määrä samanlaisia standardeja, jotka määrittelivät mediat, joiden kapasiteetti on jopa 10 Gt.
Quantum esitteli DLT :n -luvun alussa, ja se perustuu Digital Equipment Corporationin aikaisempaan CompacTape- tekniikkaan VAX -tietokoneille , jonka nauhaosaston Quantum osti. DLT:n jatkokehitys oli Super DLT (SDLT) -tekniikka.
CompacTape/DLT/SDLT-standardit määrittelevät mediat, joiden fyysinen kapasiteetti vaihtelee 100 Mt:sta 800 Gt:iin.
Vuodesta 2007 lähtien Quantumin SDLT-standardin kehittäminen on keskeytetty LTO:n hyväksi, mutta laitteita ja tallennusvälineitä tuotetaan edelleen.
Nykyaikaiset nauha-asemat muodostavat tyypillisesti yhteyden tehokkaan SAS -liitännän kautta , joka tarjoaa tiedonsiirron nopeudella 3 tai 6 Gb/s. Vanhemmissa IBM-malleissa on mahdollisuus muodostaa yhteys FICON -liitännän kautta .
Tällä hetkellä markkinoita hallitsevat nauha-asemat, jotka ovat LTO (Linear Tape-Open) -standardien mukaisia.
IBM:n esittämä LTO-5 TS2350 -nauha-asema on varustettu kahden SAS-liitännän lisäksi myös Ethernet-liitännällä. Tällä hetkellä (kesäkuu 2010) tätä liitäntää ei kuitenkaan voi käyttää, vaan se on varattu tuleville laiteohjelmistoversioille [2] .
IBM toimittaa tällä hetkellä LTO-laitteiden lisäksi oman suljetun standardin IBM 3592 (Jaguar) nauha-asemia, jota edustaa moderni IBM TS1140 [ 3] -malli , sekä yhteensopivia nauhakirjastoja. Tätä laitteistoa käytetään palvelimissa ja keskuskoneissa . IBM 3592 -sarja sisältää mallit nauha-asemista oikeat 3592 (1. sukupolvi), TS1120 (2. sukupolvi), TS1130 (3. sukupolvi) ja TS1140 sekä niihin perustuvat nauhakirjastot. Kasettien fyysinen kapasiteetti on jopa 4 TB.
Koska IBM 3592 -standardi, toisin kuin LTO-standardi, keskittyy paitsi arkistointiin ja varmuuskopiointiin, myös tietojen satunnaiseen käyttöön, täyttää tiukemmat vaatimukset median päällekirjoitusten määrälle. IBM 3592 käyttää myös useita ratkaisuja suorituskyvyn optimoimiseksi aloitus-pysäytys -kirjoitustilassa, kuten syvää tiedon välimuistia ja usean nopeuden nauhan liikettä (6 tai 7 nopeutta nauha-aseman mallista riippuen).
IBM 3592 käyttää lineaarista tallennusmenetelmää.
IBM 3592 -standardin erottuva piirre on kyky alustaa vanhan sukupolven magneettiset mediat uudempien laitteiden muotoon, jolloin tietokapasiteetti kasvaa vastaavasti (toisin kuin muut nykyaikaiset standardit, jotka varmistavat uusien laitteiden yhteensopivuuden vain vanhan median kanssa. ). Yleisessä tapauksessa yhteensopivuus tarjotaan 2 sukupolvea eteenpäin, tietyt sallitut tilat tietyn kantoaallon käyttämiseksi tietyssä laitteessa määritetään taulukossa:
| Nauhan pituus (m) | 3592 J1A | TS1120 | TS1130 | TS1140 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Patruuna 3592 JJ/JR | 610 m | 60GB | 100GB | 128GB | |
| Patruuna 3592 JA/JW | 610 m | 300GB | 500GB | 640GB | |
| Kasetti 3592 JB/JX | 825 m | 700GB | 1 Tt | 1,6 Tt | |
| Patruuna 3592 JC/JY | 4TB | ||||
| Patruuna 3592 JK (lyhyt JC) | 500GB |
IBM Research ja FujiFilm esittelivät vuonna 2010 tekniikan, jonka avulla voidaan tallentaa jopa 35 teratavua dataa nauhakasetille, joka on kooltaan verrattavissa LTO:han. Laitteen liitäntärajapinnan ja itse laitteen lohkojen riittävän kaistanleveyden varmistaminen jää kuitenkin avoimeksi: nykyaikaiset LTO-5-laitteet, jotka keskittyvät yhdistämään 6 Gb/s SAS-liitännän kautta todellisella nopeudella 140 Mb/s. noin 3 päivää 35 teratavun tiedon tallentamiseen [4] .
Vuonna 2015 nämä samat yritykset rikkoivat nauhatiheyden maailmanennätyksen saavuttaen 123 miljardia bittiä neliötuumalla (noin 19 miljardia bittiä neliöcm). Näin ollen tavallisen 10 cm:n patruunan kapasiteetti voi olla 220 teratavua [5] .
Vuonna 2017 IBM Research julkisti toisen tallennustiheyden ennätyksen - 201 Gbps per neliö. tuumaa (hieman yli 31 gigabittiä neliöcm), mikä nostaa kasetin mahdollisen tilavuuden 330 teratavuun [6] . Jos tiedonsiirtonopeus nauha-aseman kanssa on yhtä suuri kuin suurin mahdollinen USB 3.0 -portti (600 Mt / s), kasetin täyttäminen kestää yli kuusi päivää jatkuvaa tallennusta.
Vuonna 2020 Fujifilm ja IBM onnistuivat kasvattamaan nauha-asemien kapasiteetin 580 Tt:iin tallennustiheydellä 317 Gbps/neliötuuma (~49 gigabittiä neliöcm). [7] .
Unix -tyyppisissä käyttöjärjestelmissä yksinkertaisin, mutta monissa tapauksissa riittävä käyttö nauha-asemalla on tuettu komentoriviltä tar- ja mt -komennoilla (poikkeus on Mac OS X , jossa ei ole mt , ja tar ei ei tue nauha-asemia). Edistyneempiä varmuuskopiointityökaluja tarjoavat kaikkiin yleisiin käyttöjärjestelmiin saatavilla olevat erikoisohjelmat.
Vuonna 2010 IBM esitteli vapaasti jaetun LTFS -tiedostojärjestelmän osiointia tukeville nauha-asemille, joihin kuuluvat LTO-5-nauha-asemat sekä IBM 3592/TS1120/TS1130 [8] . Tämän tiedostojärjestelmän avulla voit käyttää nauhan sisältöä tavallisena tiedostoineen hakemistopuuna. IBM toteuttaa tällä hetkellä LTFS:ää Linux- ja Mac OS X -alustoille, ja Windows-toteutustyö on käynnissä.
Nauha-asemaa, joka voi käyttää useita nauhoja samanaikaisesti, kutsutaan nauhakirjastoksi. Robottinauhakirjastoissa voi olla tuhansia magneettinauhoja, joista robotti poimii automaattisesti tarvittavat nauhat ja asentaa ne yhteen tai useampaan lukijaan ja kirjoituslaitteeseen. Ohjelmiston näkökulmasta tällainen kirjasto näyttää yhdeltä asemalta, jolla on valtava kapasiteetti ja merkittävä satunnaiskäyttöaika. Nauhakirjaston kasetit tunnistetaan erityisillä viivakooditarroilla , jotka robotti lukee. Tällä hetkellä (2010) nauhakirjastomalleja on kaupallisesti saatavilla jopa 70 petabyyttiä 70 000 kasettia käyttäen [9] .
Nauhakirjastolla on merkittäviä etuja levymatriisiin verrattuna kustannusten ja virrankulutuksen suhteen, kun tallennetut tiedot ovat suuria. Esimerkiksi vuoden 2008 Clipper Notesin [10] laskelmien mukaan 6,6 petatavun arkiston ylläpitäminen jatkuvassa käytössä 5 vuoden ajan, levyjärjestelmän kustannukset (RAID-ryhmät, ohjaimet, jakajat, levyt, teho, jäähdytys) jne.) on 14,7 miljoonaa dollaria (sisältäen 550 000 dollaria sähkön), kun taas nauhakirjaston hinta on alle 700 000 dollaria (sisältäen 304 dollaria sähkön). Nauhakirjaston haittana on tietojen satunnaiskäyttöaika, joka normaalikäytössä voi olla useita minuutteja, sekä suorituskyvyn suuruusluokkien lasku, kun erilaisten samanaikaisten pyyntöjen määrä kasvaa enemmän kuin käytettävissä olevien lukujen määrä. kirjoituslaitteet (kun kasetit osoittautuvat luku-/kirjoitusjonossa).