Корпорация IBM, по сообщению ресурса Blocks & Files, разработала сервер и специализированное ПО, которые позволяют сформировать объектное хранилище S3 на основе ленточной библиотеки DiamondBack (TS6000).

IBM Diamondback обеспечивает высокую плотность хранения данных — до 27 Пбайт в расчёте на одну OCP-стойку. Применяются ленточные картриджи LTO-9, количество которых достигает 1548. При уровне сжатия 2,5:1 система способна вместить приблизительно 70 Пбайт информации. Максимальная пропускная способность составляет 17,2 Тбайт/час.

Источник изображения: IBM

Платформа DiamondBack S3 в дополнение к ленточной библиотеке включает x86-сервер, который отвечает за работу интерфейса S3 и взаимодействие с картриджами. Клиенты отправляют запросы Get/Put, а система считывает или записывает объекты с/на ленточный накопитель, установленный в одном из приводов.

Предлагаемое решение рассматривается в качестве локальной платформы для архивирования больших массивов данных. Перенести информацию на DiamondBack S3 сможет любой IT-специалист, знакомый с архитектурой S3. При этом заказчики получат в своё распоряжение относительно недорогую СХД большой ёмкости. Доступ к серверу осуществляется посредством Ethernet: это два порта 100GbE для S3-обращений и порт 1GbE для администратора.

Представленная концепция не нова. К примеру, компания XenData ранее анонсировала систему CX-10 Plus, которая предназначена для передачи архивных данных в облачные сервисы хранения и их зеркалирования на ленточных накопителях. Фирма Quantum добавила уровень объектного хранилища в свою систему хранения ActiveScale. Система BlackPearl компании SpectraLogic также может предоставлять интерфейс S3 для ленточной библиотеки.

На накопители приходится значительная доля углеродных выбросов и энергозатрат IT-индустрии. Как сообщает портал IEEE Spectrum, эксперты уверены — в обозримом будущем обеспечить экологическую безопасность и экономическую эффективность хранения можно с помощью технологии хранения информации на магнитных лентах.

По данным экспертов, в 2019 году 60 % всех данных были «холодными», т.е. редко востребованными, но всё ещё очень важными. Полный переход на ленточные накопители (LTO) для таких данных позволит снизить не только выбросы CO₂, но и улучшить экономические показатели. По некоторым оценкам, при переходе на LTO мировые выбросы углекислого газа, связанные с накопителями, снизятся на 58 % или на 79 млн т.

Источник изображения: Brad Johns Consulting

Потребность в накопителях только растёт, и уже в 2025 году, по данным IDC, придётся хранить 17 Збайт данных. Как выяснили IDC совместно с Seagate, в 2021 году 62 % данных хранились на HDD, 9 % на SSD и 15 % — на LTO. Хотя HDD объективно удобнее и значительно быстрее LTO, средний срок эксплуатации жёстких дисков составляет всего 5 лет, в течение которых генерируется эквивалент 2,55 кг CO₂ на 1 Тбайт ежегодно. Для ленточных хранилищ этот показатель составляет всего 0,07 кг/год.

При переходе на LTO снизятся и объёмы электронных отходов. Если HDD в среднем работают 5 лет, то ленточные накопители — 10; поэтому их придётся менять вдвое реже. Например, если ЦОД хранит 100 Пбайт данных в течение 10 лет, то использование HDD приведёт к появлению 7,4 т электронных отходов. Если 60 % информации перенести на ленты, отходов станет меньше на 51 % — 3,6 т. Таким образом, по ряду параметров ленточные накопители будут предпочтительнее HDD ещё минимум десятилетие.

Источник изображения: Brad Johns Consulting

Финансовая выгода такого подхода тоже очевидна. По оценкам Fujifilm, хранение 100 Пбайт обойдётся в $17 707 468, тогда как при переносе 60 % данных на ленты стоимость хранения снизится до $9 476 339. И если крупные операторы активно закупают LTO, то для многих других верная оценка того, какие именно данные являются «холодными», является непростой и дорогой задачей — это одна из причин медленного отказа от HDD в пользу ленточных решений в малых ЦОД.

Тем не менее, будущее ленточных накопителей остаётся под вопросом. Хотя у них пока имеется конкурентное преимущество перед жёсткими дисками, уже ведутся разработки накопителей нового типа. Впрочем, технологии LTO тоже не стоят на месте. Так, в начале года Western Digital предложила новый тип накопителей — высокоинтегрированный LTO-картридж в корпусе HDD.

Классические ленточные накопители устроены так, что в картридже хранится только катушка с лентой, а головки и вся лентопротяжная механика отделены. Компания Western Digital предлагает кардинально изменить эту концепцию. Компания опубликовала ряд новых патентов (11393498, 20200258544 и 11081132), описывающих конструкцию высокоинтегрированного ленточного накопителя, устроенного подобно традиционным жёстким дискам.

Новый ленточный накопитель WD в HDD-корпусе. Внизу плата с обычным интерфейсом SAS. Источник здесь и далее: Western Digital

Концепция предусматривает не только перенос всех компонентов в единый корпус, подобно HDD, но и заимствует некоторые элементы у жёстких дисков: так, патент описывает конструкцию подвеса головок, устроенную аналогично HDD. Внешне тип ленточных накопителей механически и электрически не будет отличаться от обычных жёстких дисков. Совпадают и размеры корпуса — 147 × 102 × 26 мм, что даст возможность устанавливать накопители в обычные LFF-отсеки.

WD предлагает использовать HDD-подобные узлы

Такая конструкция сделает накопитель дороже и не столь универсальным, нежели обычные картриджи LTO, но позволит повысить надёжность, а удельная стоимость хранения данных всё равно окажется ниже, нежели на HDD — $4 за 1 Тбайт против $20 у жёсткого диска. При этом не стоит забывать о возможности модификации уже имеющихся HDD-массивов. Проблема с низкой скоростью случайного доступа к данным останется на месте, что, впрочем, можно компенсировать буфером достаточного объёма на базе флеш-памяти. Зато общий объём сможет достигнуть 100+ Тбайт.

Размеры нового накопителя WD в сравнении с картриджем LTO

При растущей популярности ленточных систем у операторов облачных платформ новинка WD вполне может увидеть жизнь, хотя компании, продвигающие технологию LTO — HPE, IBM и Quantum — могут отреагировать на неё и негативно. Напомним, что в планах консорциума LTO уже заложено развитие технологии вплоть до 14-го поколения с объёмом картриджа до 576 Тбайт несжатых данных.

Ленточные накопители и библиотеки остаются одним из самых популярных вариантов для «холодного» хранения больших объёмов данных, и новые технологии в этой сфере продолжают активно развиваться. Компании Fujifilm и HPE объявили о выпуске ленточных картриджей LTO-9 Ultrium, эффективная ёмкость которых достигает 45 Тбайт. Правда, эта цифра относится к режиму со сжатием данных, «чистая» же ёмкость LTO-9 составляет 18 Тбайт.

Для сравнения, картриджи LTO-8 могут хранить до 12 и 30 Тбайт несжатых и сжатых данных соответственно, Хотя налицо паритет с традиционными HDD, темпы прироста ёмкости LTO замедлились: так, при переходе от седьмого поколения к восьмому «чистый» объём вырос вдвое (с 6 до 12 Тбайт), а сейчас мы видим лишь 50% прирост. Тем не менее, в будущем планируется вернуться к удвоению ёмкости в каждом новом поколении. Скорость передачи данных LTO-9 в сравнении c LTO-8 выросла, но ненамного: с 360/750 Мбайт/с до 440/1000 Мбайт/с в режимах без сжатия и со сжатием соответственно.

В новых картриджах Fujifilm используется лента на основе феррита бария (BaFe), покрытие формируется с использованием фирменной технологии NANOCUBIC. Компания заявляет о 50 годах стабильного хранения данных с использованием новой ленты. HPE пока что ограничилась коротким сообщением о выходе RW- и WORM-картриджей. Quantum анонсировала приводы LTO-9, а IBM объявила о совместимости ПО Spectrum Archive с новым стандартом. Наконец, Spectra Logic сообщила о поддержке нового стандарта в своих ленточных библиотеках.

Ленточные накопители, пожалуй, являются своеобразными патриархами в мире систем хранения данных — магнитная лента использовалась ещё в первых компьютерах IBM. Однако даже сегодня именно они могут похвастаться одной из самых больших ёмкостей в пересчёте на единицу носителя, а кроме того, имеют и ряд других достоинств, например, повышенную надёжность хранения данных за счёт «пассивного» характера хранения записанной информации.

В будущем темпы роста ёмкостей картриджей LTO будут восстановлены

Также ленточные библиотеки могут похвастаться меньшей стоимостью владения, нежели HDD-фермы или облачные хранилища. Среди областей применения ленточных накопителей и библиотек называется сценарий защиты данных от «шифровальщиков» и вымогательства, поскольку при необходимости уцелевшую копию можно просто восстановить с картриджа. Однако при современных объёмах данных даже скорость 3,6 Тбайт/час может оказаться недостаточно быстрой.

Петабайтные ёмкости потребуют перехода от феррита бария к эпсилон-ферриту железа (ɛ-Fe2O3)

Тем не менее, развитие LTO не останавливается. В экспериментальных устройствах ещё в конце 2020 года была достигнута ёмкость 580 Тбайт, а уже 2021 году было объявлено уже о разработке лент и накопителей, способных хранить до 2,5 Пбайт сжатых данных. Так что говорить о смерти ленточных накопителей не приходится, хотя пандемия и повлияла отрицательно на объёмы продаж оборудования LTO.