На этой неделе компания IBM представила библиотеку Diamondback Tape Library, подтвердив свою позицию, что магнитная лента - это форма хранения данных, которая останется. Да, магнитная лента, вроде той, что намотана внутри кассет VHS и кассет прошлого века.
"Известно, что лента может жить посреди пустыни в течение 40 лет и все еще быть восстановимой", - говорит Шон Брум, стратег IBM по хранению данных. "В 2010 году здоровье ленты стало действительно понятным, когда все данные, использованные для [спутникового проекта Nimbus], были восстановлены с лент, которым на тот момент было 46 лет".
IBM утверждает, что эта особенность делает ленту идеальным носителем для хранения архивных данных, к которым не нужно часто обращаться. Лента также может служить в качестве "воздушного зазора" - резервных копий важных или конфиденциальных файлов, устойчивых к кибератакам. Типы данных, которые остаются на ленте, включают в себя финансовые записи, медицинские записи, персональную информацию, а также документы, которые являются частью юридического ареста, отмечает Брум.
Помимо того, что лента обеспечивает защиту от постоянно развивающихся киберугроз, она также более экономно расходует электроэнергию. "Лента не потребляет энергии, когда данные находятся в состоянии покоя. Даже когда она извлекает файлы обратно, она потребляет очень мало энергии, поскольку не пытается сделать это высокопроизводительно", - говорит Брум.
Технические характеристики лент IBM
Так что же может делать магнитная лента?
Размер одной ленты составляет примерно 3 дюйма на 3 дюйма, а толщина - 3/4 дюйма. Она меньше жесткого диска (HDD), но весит около 0,6 килограмма (примерно чуть больше фунта). Один картридж может хранить 18 терабайт данных без сжатия и 45 терабайт в сжатом виде. IBM работает над тем, чтобы удвоить эту емкость в следующем поколении технологии.
Размер библиотеки кассет может варьироваться от того, что можно поставить на рабочий стол, до того, что размером с небольшой холодильник (около 8 квадратных футов). Библиотека размером с небольшой холодильник вмещает 1584 картриджа. IBM утверждает, что ее библиотека Diamondback будет самой плотной ленточной библиотекой на рынке. Она сможет хранить 69 петабайт информации, занимая при этом площадь менее 8 квадратных футов.
"Вы получаете один поток данных с одного ленточного накопителя, обращаетесь к данным, вам приходится немного подождать, но они все равно возвращаются к вам довольно быстро: 1000 мегабит в секунду в сжатом виде", - говорит Брум.
Как лента сопоставляется с другими технологиями хранения данных
По словам Брума, в мире цифровых технологий лента является одной из технологий, использующих аналоговые сигналы для перемещения части данных. "По своей сути лента очень похожа на жесткий диск. В ней используются материалы на магнитной основе. Но в данном случае лента - это буквально подложка из материала [обычно нейлона], на которую нанесено магнитное покрытие. И вместо вращающегося диска лента вставляется в накопитель, на нее наматывается нить. Она может выглядеть как кассета VHS, но она гораздо более прочная".
Лента линейно перемещается в лентопротяжный механизм и выходит из него в ленточный картридж. Для записи головка ленты принимает электронные сигналы и создает мини-магнитное поле, которое может изменить полярность материала на пленке, чтобы создать узор из нулей и единиц. После записи данных на ленту их нельзя изменить (но их можно стереть и перезаписать).
"Неизменяемость и возможности шифрования ленты LTO [технология хранения данных на магнитной ленте с открытыми стандартами], а также простота создания "воздушного зазора" (извлечение ленты и хранение ее в хранилище) делают ленту ключевым оружием в обеспечении сохранности данных перед лицом программ-вымогателей, - говорит Фил Гудвин, вице-президент по исследованиям инфраструктурных программных платформ в IDC, компании по анализу рынка ИТ.
Несмотря на видимость, технология, позволяющая магнитной ленте достигать своей емкости, на самом деле очень передовая. "К ним относятся усовершенствованные очень тонкие пластиковые подложки, сложные многоканальные головки, усовершенствованные датчики считывания, использующие гигантское магнитосопротивление, усовершенствованные системы слежения и новые носители, такие как частицы феррита бария", - говорит Джеймс Бейн, профессор электротехники и вычислительной техники в Университете Карнеги-Меллон.
HDD записывает данные не по линейным, а по концентрическим, круговым траекториям. Это означает, что при использовании HDD головку можно легко переместить в нужное место диска для облегчения доступа к данным, в то время как при использовании ленты этот процесс отзыва происходит медленнее. "И, конечно, все мы медленнее, чем флэш, потому что флэш - это просто заряженные электроны", - отмечает Брум.
Однако преимущество ленты в том, что ее никогда не нужно заряжать. "Вы можете взять ленту и поставить ее на полку", - говорит Брум. "Если оставить HDD надолго без питания, на головке образуется налет, и тогда он просто не будет писать или читать".
Кроме того, целостность данных, хранящихся на ленте, не так уж сильно ухудшается даже в течение длительного времени. "Если у вас есть ноутбук и в нем долгое время находится жесткий диск, вы заметите, что когда он отключается, он работает очень медленно", - говорит Брум. "С лентами у нас такой проблемы нет. Ленты предназначены для того, чтобы к ним не было доступа".
Несмотря на свои преимущества, Брум считает, что лента, жесткий диск и более спекулятивные формы хранения данных, такие как ДНК, занимают свое место в экосистеме технологий. Это мнение разделяют и некоторые эксперты в данной области.
"Послание о ленте заключается в том, что так же, как SSD не вытеснили HDD, HDD, в свою очередь, не вытеснят ленточные системы. Все они сосуществуют в многоуровневой архитектуре хранения, где стоимость и задержка сбалансированы на каждом уровне системы", - говорит Бейн. "По мере роста центров обработки данных такие многоуровневые подходы имеют все больший смысл, поскольку финансовые ставки становятся выше".
Команда IBM по ленточным накопителям входит в альянс DNA storage. "Мы очень заинтересованы в этом, потому что это еще один уровень. Это так же, как разница между жестким диском и лентой. Жесткий диск быстрее ленты, а если почитать технологию DNA, то речь идет о 2 мегабитах в секунду", - говорит Брум. "Но если вам нужно сохранить данные, и вам нужно несколько копий, и неважно, как быстро вы их получите, но вам нужно сохранить их навечно, ДНК станет отличным выбором в будущем, потому что она очень открыта. Мы понимаем ее очень хорошо. Мы знаем, как составить ее карту".
Что касается новаторов в использовании лазерного травления на стеклянных дисках для хранения данных, Брум говорит, что им все еще приходится сталкиваться с проблемами, связанными с созданием охлаждающей среды для лазеров, а также с требуемым количеством энергии и лазера.
По мнению Бейна, хотя конкурирующие технологии, такие как голографическое или обожженное стекло или ДНК, являются интересными, он считает, что все еще существуют некоторые недостатки, которые необходимо сначала устранить. "Такие вещи, как ДНК, чрезвычайно привлекательны, потому что плотность, которой они могут достичь, потенциально очень высока", - говорит он. "Однако в любой системе хранения данных необходимо решить множество других вопросов, таких как механизмы чтения и записи, задержки, надежность, исправление ошибок, избыточность и т.д.".
Какие компании до сих пор используют ленту в своей работе
Гипермасштабные компании - компании, которые выросли настолько, что предлагают собственную инфраструктуру или имеют огромные данные в результате использования своей инфраструктуры - всегда нуждаются в различных формах технологий для обработки разнообразных данных, которые поступают в их системы для обеспечения работы различных сервисов.
Это такие организации, как ЦЕРН, а также корпорации Amazon, Google, Meta, Baidu, Alibaba и Tencent.
"Магнитная лента выигрывает у жесткого диска и флэш-памяти по долговечности, финансовым затратам и стоимости углеродного следа, но проигрывает по скорости доступа", - говорит Джонни Ю, менеджер по исследованиям в IDC. "Вы не захотите хранить на ленте производственные данные или даже резервные копии, но она идеально подходит для любых редко используемых данных, которые должны храниться очень долго, например, медицинские записи или архивные данные".
Кристоф Бертран, директор практики управления данными и аналитики в компании ESG, специализирующейся на ИТ-аналитике, отмечает, что недостатка в данных нет. "Лента - это уникальный носитель, который позволяет относительно быстро хранить тонны данных, - говорит он. И постоянно появляются новые варианты использования таких ценных, но редко используемых данных, например, системы рендеринга, аналитика, модели и симуляции".
По словам Бертрана, поскольку предприятия требуют от поставщиков соответствия требованиям экологичности, лента становится все более популярной благодаря низкому энергопотреблению и возможности вторичной переработки. В долгосрочной перспективе, он отмечает, что конкуренция в этой области, несомненно, возрастет, "но сколько времени потребуется для того, чтобы эта новая технология стала зрелой, достигла масштаба и цены, которые имеют смысл?".