生存还是消亡:磁带存储深入剖析

生存还是消亡:磁带存储深入剖析
（　红艳　2002.11.11 15:56:06　　本文选自：中国计算机报　）

　　人们在逐渐认识到磁盘存储的优越性时，往往忽视了磁带存储的方便和经济。用户在搭建存储系统时应根据需求选择相应的磁盘和磁带存储设备，两者是互补的，这样才能最有效地实现应用的高可靠性和高可用性。

　　

　　存储金字塔

　　随着磁盘阵列的应用越来越广泛，有些人认为，磁带的应用会逐渐减少，甚至消失。但是，考虑到存储应用的多样性，成本、数据的安全性和 保密性等因素，磁带在备份中的作用越来越重要。因此，磁带会继续为关键性的业务应用提供必不可少的数据安全保护功能，并且非常适合许多新兴的存储应用领 域。

　　磁带不容忽视

　　据统计，全球90%的数字信息被存储在可移动的存储设备上，而且主要是磁带设备，而磁盘存储的信息量只占10%。近年来，随着光盘的 出现，数字信息存储的方式得以拓展，但是磁带依然是目前为止全球各大企业所采用的一种主要存储方式。磁带的可移动性、高容量和可靠性是其生命力长久的主要 因素，而且随着各种新兴应用的出现和磁带技术的不断提高，磁带的应用领域将更为广泛。

　　

　　信息存储的层次结构

　　随着电子商务的普及，众多企业正从多方面寻求改进其传统业务的运行机制。企业成功转型离不开IT，即信息系统和数据。企业的数据信息 包括关键性的业务数据、文字信息和文件，以及影像多媒体等。网络存储犹如企业数据的仓库，为数据提供了栖身之所。网络存储不仅要支持本地的访问，还要支持 在全球任何地方的访问。存储网络就像是网络存储的引擎，其服务的范围从内部的LAN和SAN到外部的私有和公共网络。存储网络的目的是使得一个企业可以利 用存储设备，根据需要无缝地、透明地提供数据信息。企业的信息系统包括了IT基础架构的所有组成部分，而存储设备是其基础。存储设备包括磁盘系统、磁带系 统、与存储相关的网络设备，以及存储管理软件，所有这些组成部分必须能够协同工作。不仅如此，存储系统还面临着要满足异构信息系统环境的挑战，它必须具备 可扩展性和24×7的可用性。

　　目前，磁盘系统技术已得到了足够的关注和认可，而磁带技术的益处和存在价值还有待于被更多用户接受。事实上，磁带在IT的基础架构 中一直扮演着极其重要的角色。如果将企业的存储应用比喻成金字塔，它则是依据存储设备的性能表现、容量和价格来搭建的，使得企业可以根据业务需求选择适当 的存储设备。随着磁带技术的演变，磁带产品在存储金字塔架构中的角色也不断地变化，企业的磁带购买行为也因此受到了影响。

　　磁带技术不会消亡

　　认为磁带技术将要消亡的人，其主要依据是数据的备份可以通过磁盘即时拷贝的功能进行，以便实现快速的恢复。事实恰恰相反，磁带在存储 金字塔结构中起到了重要作用。虽然用磁盘做备份和恢复确实速度更快，但无论从成本还是安全等因素考虑，磁带用于备份的应用都不会越来越少。时至今日，各大 存储厂家仍在积极开发新的磁带技术，如IBM、HP、Seagate三家公司共同研制的 LTO、Quantum 公司的 SuperDLT、StorageTek公司的 9840 / 9940、Sony 公司的 AIT、Plasmon LMS 的 NCTP、IBM/ StorageTek / Sutmyn / Sterling的虚拟磁带技术等等。

　　在选择磁带还是磁盘作为数据保护的工具，许多用户误认为磁带是次要的存储介质，不能用于主生产中心。磁盘则可以提供快速、方便地在 线访问，而且容易使用和管理，因此，磁带的作用被忽视了。事实上，磁带与磁盘是互补而不是竞争的关系。磁带可以更好地解决磁盘面临的存储空间短缺的问题， 并且可以减少容量扩充和备份的需求，从而减轻了磁盘管理的负担。磁带还有助于企业实施某些关键性的业务系统，如数据挖掘应用等，而在上述应用中，因为数据 量巨大，使用高成本的磁盘几乎是不可能的。

　　在一个理想的环境中，如果企业的备份窗口完全消失了，真正达到24×7的高可用性，基于磁带的备份似乎就没必要了。但现实证明，磁 盘的复制技术，如磁盘镜像是不能取代磁带备份的，因为磁盘镜像只能避免磁盘本身故障带来的危害，如硬盘崩溃，而不能挽回数据损坏带来的损失，如病毒、人为 错误、黑客攻击，以及潜伏的软件弊病。因此，为确保数据100%安全，企业的信息存储系统应该是磁盘加磁带，万一数据受损，企业可以通过磁带上的数据恢复 到数据受损前的状态。

　　磁盘的发展并不会取代磁带，增加磁盘的使用并不意味着必定要减少磁带的使用。磁盘的拥有成本远远高于磁带，这是不可否认的事实，但 是，磁盘和磁带并不是竞争的产品，而是互补产品。磁带可以作为磁盘的扩充，以确保企业数据的安全，而且与虚拟磁带技术相结合可以达到与磁盘相同的性能。企 业的系统管理人员应该综合考虑磁盘和磁带的不同应用，使得存储金字塔的每一个存储层次都能经济有效地服务于企业。

　　磁带迈向自动化

　　磁带的使用始于1952年，主要用的数据备份效果。早期的磁带操作是手工的（装带和卸带）。传统的磁带技术具有机械延误的问题，无法 充分利用磁带的容量，备份作业无法充分利用磁带机的性能，数据很难找到。随着应用中数据量越来越大，备份时间越来越长，可用于备份的窗口越来越小。此外， 人工管理磁带操作面临很多问题，如误操作造成数据丢失，无法保障数据安全，寻找、装带和存档时间长，从而影响磁带操作的整体效率，而且磁带数量随着数据量 的增长而不断增加，难以管理。

　　1987年，StorageTek公司成功推出全球第一套 Nearline （近线）存储自动磁带库，磁带技术进入了第二个时代——自动化的磁带存储代替了手工操作。StorageTek的自动化磁带库系统彻底地改变了企业访问数 据的方式，解决了许多手工操作面临的问题。

　　20世纪90年代中期，IBM、StorageTek等公司开始推出虚拟磁带技术，磁带的发展进入第三个时代。虚拟存储管理系统是 为更加有效而充分地使用磁带介质和磁带机资源而设计的虚拟存储解决方案，非常适合大量的小数据量文件的备份和恢复，以及 HSM 等应用。在虚拟存储管理系统中，装带/卸带都是在瞬间完成的(仅需20毫秒)，消除了装带/卸带的人工和机械运动的延误，从而提高了磁带备份和恢复处理的 效率。

　　在以主机为核心的年代，计算机通过机房里的终端请求"上带"。操作员跑步去找出这些大型的开盘带，然后把它们装到那些巨大的磁带驱 动器里。随着记录技术的改进，这些开盘带被"缩进"了磁带盒里的小轴上，这些磁带被设计成"自动的"，即所谓的自动化。简单地说就是一种可以在应用发出命 令时移动这种介质的科学技术。

　　自动磁带库是一个复杂的系统，它将人工装载和储存磁带的行为完全变为机械化，使得磁带盒移动至磁带机的动作自动化。作为一个机械化 的储存体，自动磁带库可以高速进行读写操作，成本很低。它可以使用多台磁带机和成百上千盘磁带，将备份和存储操作统一化。组成自动磁带库的部件包括磁带 机、磁带存储槽、机械手系统（控制器、机械手、视觉系统）、入库/出库装置。

　　磁带技术是众多存储应用的基础，通常用于数据备份、存档和灾难恢复、数据交换、历史数据的归档、存储层次化管理（HSM）、数据仓 库等。随着新的磁带技术的出现，磁带正逐渐演变为一种全功能的存储设施。自动磁带库的应用变得更为广泛，金融、电信、政府机构、科技、地理勘探、医疗影 像、数字媒体资产管理、航空航天等领域都可以看到磁带的应用。

　　磁带技术多样化

　　磁带的所有产品结合在一起形成自动磁带库，包括介质、磁带机、控制单元和软件。磁带解决方案是自动磁带库加上将磁带集成到一个存储架构中的服务，为客户提供全面的、大型的解决方案，满足用户信息系统的存储需求。磁带解决方案目前已具有广泛的选择性。

　　许多新兴的存储应用都依附于大容量的数据，推动了存储的增长，而磁带非常适合这类数据的存储。此外，磁带解决方案很适合大容量的多媒体数据，因为其数据的访问是按顺序的。

　　新的磁带技术也弥补了传统磁带的一些缺陷。传统的磁带技术诞生于大型主机时代，已不能满足目前开放系统环境下对容量、性能和可靠性的 要求。随着Unix和Windows NT/2000平台被越来越多的用于企业的关键业务应用，支持企业的IT系统和电子商务，新的磁带技术正逐步取代传统的磁带技术。这些新技术包括虚拟磁带 技术、高性能、容量磁带机、高性能自动磁带库等。

　　传统的磁带技术只有一种类型。随着磁带技术不断发展，今天的磁带存储可以提供两种类型的磁带技术——大容量型和高性能型（即快速访 问性）。新的磁带技术扩展了企业使用磁带解决方案的范围，客户可以根据应用需求，选择相应的磁带技术。大容量磁带依然行使传统的大数据量的备份和恢复功 能，而高性能磁带以其快速的装带和卸带功能可以提供近线的访问速度，访问时间接近在线存储。因为两种类型的磁带可以混装在一个磁带库里（当然要使用不同的 磁带机进行读/写），企业的系统管理人员可以根据其应用合理地分配使用不同的磁带。

　　大容量磁带通常是单轴的，拥有高磁带密度，因此提供的容量很大，其非压缩数据的容量一代比一代更大。目前的大容量磁带产品主要有： IBM/HP/Seagate的LTO 100GB、Quantum的SuperDLT 110GB、StorageTek公司的 9940B 200GB等。虽然大容量的磁带不注重访问速度，其速度还是比以前提高了两至三倍。数据的压缩通常是2∶1，一盘磁带的容量可以存储非压缩数据容量的两 倍。随着磁带技术的持续发展，新一代大容量的磁带产品将不断推出，其容量甚至有可能达到TB级。

　　高性能磁带注重数据读/写的速度而不是容量，因此，高性能磁带实际上是存储金字塔架构中的另一个层面。与大容量磁带访问速度（60 秒）相比，高性能磁带的访问速度通常在15秒左右，但是每盒磁带的存储容量要小得多。高性能磁带目前流行的有：IBM Magstar 和StorageTek 9840。

　　新推出的许多磁带技术都具有传统磁带的可靠性，而且拥有更好的传输率和更大的容量。多种磁带技术可以满足不同客户的需求。低端产品 适合于单个应用、低价位、使用频率不高的用户，每天持续工作时间少于6个小时，如4mm、8mm的磁带产品。中端产品则可以满足中、高端应用的数据传输率 和使用率，每天持续工作时间在6～12个小时，如AIT、M2、DLT、SDLT和LTO等。高端的企业级磁带机可以提供高性能和高可靠性，每天持续工作 时间超过12小时，如IBM 3590、StorageTek 9840和9940等。

　　需求决定选型

　　随着企业业务环境的改变，企业对存储的需求已远远超出传统存储解决方式的能力，磁盘存储的每一个新字节都会导致更多的磁带存储字节。 因此，正确选择磁带存储对于企业应对电子商务带来的挑战便显得尤为重要。面对新的存储应用，企业磁带存储架构应该具有下列特点：可扩展性、可靠性、灵活 性、广泛性、集成性。

　　基于磁盘和磁带的不同应用领域，信息存储的层次结构也变得清晰。用户在建设存储系统的时候，应从整体需求出发，而不应只考虑某个单一的技术，存储系统既要满足企业的不同部门、不同应用的需求，又要确保数据的安全性和高可用性，从而建立一个经济有效的存储架构。

　　

　　磁带机技术的应用和比较

　　任何磁带机技术都是为用户的应用系统服务的，它必须满足应用系统的要求，而不是应用系统迁就某种磁带机技术。因此，认清应用系统对于磁带设备的不同需求是非常关键的。一般来讲，使用磁带设备的应用主要分为备份和近线存储两大类。

　　世界上没有十全十美的事物，磁带机技术也不例外。没有一种磁带机在可接受的性能价格比下，能够完全满足所有不同应用需求。而且众多磁 带机产品在设计时就各有侧重，针对不同应用进行了优化。加上针对不同市场以及竞争的需求，就产生了多种多样的磁带机技术和产品。由于目前数据备份的应用需 求占磁带产品需求的90%以上，因此，用来满足备份的磁带机产品非常多。但是，随着多媒体应用的日益普及，将大量多媒体数据存储在磁带中、降低存储成本的 应用需求将越来越多。

　　就像其它计算机产品一样，磁带机技术的发展和更新换代速度也在不断加快，平均18到24个月，磁带产品的主要性能指标就要翻翻，更 新的、更高性价比的产品不断涌现，老产品逐步被淘汰出局。因此，选择一种适合自己应用环境、技术开放、生命力强、性价比高的产品对于任何用户都是非常重要 的。

　　美国先进数字信息公司（ADIC）是一家专门从事开发、生产和销售数据存储管理产品的厂商，拥有大、中、小型各类自动磁带库产品， 可以安装多种市场主流的磁带机，如LTO、DLT/SDLT、AIT、3590等，以及未来各种新型驱动器技术，如Super-AIT。其开放系统磁带库 产品的市场占有率也居世界前列。

　　

　　

　　注：以上信息仅供参考，请以各厂商最终指标为准

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