Pásková mechanika ( angl. Tape drive ), neboli streamer [1] ( angl. streamer ), je paměťové zařízení na principu magnetického záznamu na pásku , se sekvenčním přístupem k datům, princip fungování je podobný jako v domácnosti magnetofon .
Hlavní účel: záznam a přehrávání informací, archivace a zálohování dat.
Technologie ukládání dat na magnetické pásky doznala v průběhu vývoje výpočetní techniky značných změn a v různých obdobích se vyznačovala různými spotřebitelskými vlastnostmi. Použití moderních páskových jednotek má následující charakteristické rysy.
výhody:
nedostatky:
Existují dva základní způsoby záznamu informací na magnetickou pásku v páskových jednotkách:
Při této metodě záznamu se data zapisují na pásku jako více paralelních stop. Páska má schopnost pohybovat se v obou směrech. Magnetická čtecí hlava je během čtení nehybná, stejně jako záznamová hlava během záznamu. Po dosažení konce pásku se čtecí/zapisovací hlava přesune na další stopu a páska se začne pohybovat v opačném směru. Technologie je v podstatě podobná běžnému audio rekordéru . Je možné použít více hlav, které pracují s více stopami současně ( vícestopý streamer ). V moderních zařízeních tato metoda dominuje.
Pokud se použije tato metoda, pak je hlavní jednotka pro přehrávání záznamu (RHR) umístěna na otáčejícím se bubnu, za který mechanismus táhne pásku při čtení a zápisu. Záznam se provádí v jednom směru. V závislosti na použitém formátu záznamu prochází páska kolem BVG pod určitým úhlem a osa samotného válce BGZV je také nakloněna v malém úhlu k pásku. Páska čte a zapisuje jedním směrem. Tato metoda záznamu předpokládá přítomnost nakloněných stop na povrchu kazety. Podobná technologie se používá u videorekordérů . Metoda šikmé čáry byla vynalezena pro dosažení vyšší hustoty záznamu než u lineární metody, bez nutnosti zmenšovat mezeru v hlavách a zvyšovat rychlost pásku (tato technická omezení však dnes již překonává lineární metoda).
Magnetická páska byla poprvé použita k záznamu počítačových dat v roce 1951 společností Eckert-Mauchly Computer Corporation na počítači UNIVAC I. Použitý nosič byl 12,65 mm široký tenký pás kovu složený z poniklovaného bronzu (nazývaného Vicalloy). Hustota záznamu byla 128 znaků na palec (198 mikrometrů/char) v osmi stopách.
V počítačích vyrobených před příchodem a rozšířeným používáním pevných disků se jako hlavní dlouhodobé paměťové médium používaly magnetické páskové jednotky (NML), podobné páskovým jednotkám. Později v sálových počítačích se NML začalo používat v hierarchických systémech správy médií k ukládání zřídka používaných dat. Po nějakou dobu byly široce používány jako vyměnitelná paměť při přenosu velkého množství informací .
Široké přijetí páskových jednotek bylo spojeno se sálovými počítači a zejména sálovými počítači IBM . Počínaje představením rodiny IBM System/360 v roce 1964 přijala IBM standard 9stopých lineárních pásek, který se následně rozšířil do systémů od jiných výrobců a byl široce používán až do 80. let 20. století. V SSSR tento standard magnetických pásek absolutně dominoval díky použití páskových jednotek z rodiny počítačů ES , a to i jako součásti počítačů jiných architektur.
V domácích osobních počítačích 70. a počátku 80. let (až do poloviny 90. let 20. století ) v mnoha případech konvenční domácí magnetofon nebo příležitostně speciální zařízení na něm založená s automatickým ovládáním (například dataset Commodore ). Tato technologie nebyla dostatečně přizpůsobena pro potřeby počítačů, ale byla velmi levná a dostupná pro domácího uživatele (protože mnoho z nich již mělo audiorekordér). Pro průmyslová PC byly použity páskové mechaniky, např. TEAC MT-2ST s 50 a 60 MB kazetami CT-500H, CT-600H, resp.
Formát ukládání dat DDS ( Digital Data Storage ) byl vyvinut v roce 1989 společnostmi Hewlett-Packard a Sony na základě formátu DAT ( Digital Audio Tape ) vyvinutého společnostmi Sony a Philips v polovině 80. let . Vzhledově připomíná o polovinu zmenšenou audiokazetu, jde totiž o čtyřmilimetrovou magnetickou pásku uzavřenou v ochranném plastovém pouzdře o rozměrech 73 mm × 54 mm × 10,5 mm. Jak název napovídá, páska je nahrávána digitálně, nikoli analogově, pomocí 16bitové nekomprimované pulzní kódové modulace ( PCM ) jako CD a vzorkovací frekvence může být stejně vysoká jako u CD (44,1 kHz ) nebo méně. konkrétně: 48, 44,1 nebo 32 kHz . To znamená, že záznam probíhá bez ztráty kvality původního signálu, na rozdíl od pozdějších formátů DCC ( Digital Compact Cassette ) a MD ( MiniDisc ) . Jednotky DDS používají techniku záznamu podobnou té, která se používá u audio rekordérů DAT a je založena jak na pohybu média v horizontálním směru, tak na čtecích a zapisovacích hlavách ve vertikálním směru.
V 90. letech byly standardy QIC-40 a QIC-80 oblíbené pro zálohovací systémy osobních počítačů využívající malé kazety s fyzickou kapacitou 40 a 80 MB. Podporovaná hardwarová komprese dat. Jednotky těchto standardů byly instalovány ve standardní 5palcové šachtě a připojeny k rozhraní řadiče disket. Následně se pod obchodními značkami QIC a Travan objevilo velké množství podobných standardů, definujících média s kapacitou až 10 GB.
DLT byl představen společností Quantum počátku 90. let na základě dřívější technologie CompacTape společnosti Digital Equipment Corporation pro počítače VAX , jejíž páskovou divizi získala společnost Quantum. Dalším vývojem DLT byla technologie Super DLT (SDLT).
Řada standardů CompacTape/DLT/SDLT definuje média s fyzickou kapacitou od 100 MB do 800 GB.
Od roku 2007 byl vývoj standardu SDLT společností Quantum přerušen ve prospěch LTO, ale zařízení a záznamová média se stále vyrábí.
Moderní páskové jednotky se obvykle připojují přes vysoce výkonné rozhraní SAS , které poskytuje přenos dat rychlostí 3 nebo 6 Gb/s. Starší modely IBM mají možnost připojení přes rozhraní FICON .
V současné době na trhu dominují páskové jednotky, které splňují standardy řady LTO (Linear Tape-Open).
Pásková mechanika LTO-5 TS2350 od IBM je vybavena kromě dvou rozhraní SAS také rozhraním Ethernet. V současnosti (červen 2010) však toto rozhraní nelze použít, je deklarováno jako rezervované pro budoucí verze firmwaru [2] .
IBM v současné době dodává kromě LTO zařízení i páskové mechaniky vlastního uzavřeného standardu IBM 3592 (Jaguar), reprezentovaný moderním modelem IBM TS1140 [ 3] a také kompatibilní páskové knihovny. Tento hardware se používá v serverech a sálových počítačích . Řada IBM 3592 zahrnuje modely páskových jednotek vlastní 3592 (1. generace), TS1120 (2. generace), TS1130 (3. generace) a TS1140 a také páskové knihovny na nich založené. Cartridge mají fyzickou kapacitu až 4 TB.
Standard IBM 3592, na rozdíl od standardu LTO, zaměřený nejen na archivaci a zálohování, ale také na náhodný přístup k datům, umožňuje splnit přísnější požadavky na počet přepisů médií. IBM 3592 také používá řadu řešení pro optimalizaci výkonu v režimu start-stop zápisu, jako je hluboké ukládání dat do mezipaměti a vícerychlostní přesun pásek (6 nebo 7 rychlostí, v závislosti na modelu páskové jednotky).
IBM 3592 používá metodu lineárního záznamu.
Charakteristickým rysem standardu IBM 3592 je schopnost přeformátovat magnetická média staré generace na formát novějších zařízení s odpovídajícím zvýšením informační kapacity (na rozdíl od jiných moderních standardů, které zajišťují kompatibilitu nových zařízení se starými médii pouze ve starém formátu ). V obecném případě je kompatibilita poskytována na 2 generace dopředu, konkrétní přípustné režimy použití konkrétního nosiče v konkrétním zařízení jsou určeny tabulkou:
| Délka pásky (m) | 3592 J1A | TS1120 | TS1130 | TS1140 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Náboj 3592 JJ/JR | 610 m | 60 GB | 100 GB | 128 GB | |
| Náplň 3592 JA/JW | 610 m | 300 GB | 500 GB | 640 GB | |
| Náplň 3592 JB/JX | 825 m | 700 GB | 1TB | 1,6 TB | |
| Kazeta 3592 JC/JY | 4TB | ||||
| Kazeta 3592 JK (krátká JC) | 500 GB |
V roce 2010 představily společnosti IBM Research a FujiFilm technologii, která umožňuje zaznamenat až 35 terabajtů dat na páskovou kazetu srovnatelnou velikostí s LTO. Otázka zajištění dostatečné šířky pásma rozhraní pro připojení zařízení a bloků samotného zařízení však zůstává otevřená: moderní zařízení LTO-5 zaměřená na připojení přes rozhraní SAS 6 Gb/s se skutečnou propustností 140 Mb/s by zabrala asi 3 dny na zaznamenání 35 terabajtů dat [4] .
V roce 2015 tyto stejné společnosti překonaly světový rekord v hustotě pásky, když dosáhly 123 miliard bitů na čtvereční palec (asi 19 miliard bitů na čtvereční cm). Kapacita běžné 10cm cartridge tedy může dosáhnout 220 terabajtů [5] .
V roce 2017 oznámila společnost IBM Research další rekordní hustotu záznamu – 201 Gbps na čtvereční plochu. palec (o něco více než 31 gigabitů na cm2), čímž se možný objem kazety dostal na 330 terabajtů [6] . Pokud je rychlost přenosu dat s páskovou jednotkou rovna maximálnímu možnému portu USB 3.0 (600 MB/s), bude naplnění kazety trvat déle než šest dní nepřetržitého nahrávání.
V roce 2020 se společnostem Fujifilm a IBM podařilo zvýšit kapacitu páskových jednotek na 580 TB s hustotou záznamu 317 Gbps na čtvereční palec (~49 gigabitů na cm2). [7] .
Na unixových operačních systémech je nejjednodušší, ale v mnoha případech dostačující, operace s páskovou jednotkou podporována z příkazového řádku pomocí příkazů tar a mt (výjimkou je Mac OS X , který nemá mt a tar ano nepodporují páskové jednotky). Pokročilejší zálohovací nástroje poskytují speciální programy dostupné pro všechny běžné operační systémy.
V roce 2010 IBM představilo volně distribuovaný souborový systém LTFS pro páskové jednotky, které podporují dělení, mezi které patří páskové jednotky LTO-5 a také IBM 3592/TS1120/TS1130 [8] . Tento souborový systém vám umožňuje přistupovat k obsahu pásky jako k běžnému stromu adresářů se soubory. LTFS v současnosti implementuje IBM pro platformy Linux a Mac OS X a probíhají práce na implementaci Windows.
Pásková jednotka, která může přistupovat k více páskám současně, se nazývá pásková knihovna. Robotické páskové knihovny mohou obsahovat úložiště s tisíci magnetických pásek, ze kterých robot automaticky vytahuje požadované pásky a instaluje je do jedné nebo více čteček a zapisovačů. Ze softwarového hlediska vypadá taková knihovna jako jeden disk s obrovskou kapacitou a významnou dobou náhodného přístupu. Kazety v páskové knihovně jsou identifikovány speciálními nálepkami s čárovým kódem , které čte robot. V současné době (2010) jsou komerčně dostupné modely páskových knihoven s kapacitou až 70 petabajtů při použití 70 000 kazet [9] .
Pásková knihovna má oproti diskovému poli značné výhody z hlediska nákladů a spotřeby energie s velkým množstvím uložených dat. Například podle výpočtů vydání Clipper Notes z roku 2008 [10] , pro udržení 6,6 petabajtového archivu v neustálém přístupu po dobu 5 let, náklady na diskový systém (pole RAID, řadiče, rozbočovače, disky, napájení, chlazení atd.) bude činit 14,7 milionů USD (včetně 550 000 USD elektřiny), zatímco náklady na páskovou knihovnu jsou nižší než 700 000 USD (včetně 304 USD elektřiny). Nevýhodou páskové knihovny je čas náhodného přístupu k datům, který může za normálního provozu dosáhnout několika minut, a také řádový pokles výkonu, když počet různých současných požadavků vzroste více než počet dostupných čtecích zařízení. zapisovací zařízení (když se ukáže, že kazety jsou ve frontě pro čtení/zápis).