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.

По оценкам LTO Program Technology Provider Companies (TPC), в 2022 году поставки ленточных картриджей LTO достигли рекордного уровня по общей ёмкости хранения данных: итоговый результат составил 148,3 Эбайт (43,8 Эбайт без сжатия). Однако рост по сравнению с предыдущим годом оказался незначительным — всего лишь 0,5 %.

В отчёте говорится, что поставки ленточных картриджей в штучном выражении по итогам 2022-го несколько снизились. Увеличение суммарной вместимости при этом объясняется более широким распространением изделий LTO-8 и LTO-9, которые способны хранить больше данных по сравнению с решениями предыдущих поколений.

Источник изображений: LTO Program

Спрос на ленточные хранилища резко вырос в 2021 году — отчасти благодаря доступности оборудования LTO-8, а отчасти из-за эпидемии программ-вымогателей, спровоцировавшей необходимость в развёртывании систем резервного копирования. Отгруженная ёмкость LTO-картриджей в 2021-м подскочила на 40 % по сравнению с предыдущим годом. Участники рынка говорят, что магнитные ленты являются недорогим и надёжным методом хранения данных.

В частности, картриджи LTO-9 имеют «чистую» ёмкость 18 Тбайт и могут хранить до 45 Тбайт данных в сжатом виде. Скорость передачи достигает 1000 Мбайт/с (с учётом компрессии). При этом заявленная себестоимость хранения информации составляет менее $0,01/Гбайт. Уже есть планы по созданию ленточных накопителей вплоть до поколения LTO-14: такие изделия будут вмещать до 576 Тбайт данных в обычном виде и до 1,44 Пбайт в сжатом.

Сегодня, 22 мая 2023 года, исполняется ровно 50 лет с момента изобретения Ethernet — сетевой технологии, без которой невозможно представить современное IT-пространство. Именно Ethernet является одним из самых распространённых стандартов локальных вычислительных сетей, соединяя миллионы компьютеров по всему миру.

Отцом Ethernet является Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) — американский инженер и учёный в области информатики. С 1972-го он работал в Xerox PARC над созданием персонального компьютера и лазерного принтера. В конце того же года Меткалф представил сеть со скоростью передачи данных на уровне 3 Мбит/c — систему Alto Aloha Network: именно она в дальнейшем получила название Ethernet. Документацию по проекту Ethernet Боб Меткалф опубликовал 22 мая 1973 года — этот день и считается датой рождения сетевой технологии, которая легла в основу интернета.

Источник изображения: MIT

Меткалф говорит, что очень хорошо помнит тот день в 1973-м: «Я сидел в здании 34 (в Xerox PARC) за пишущей машинкой Selectric, печатая сводку своих мыслей о том, как должны работать сети, а затем набросал диаграммы».

В марте 2023 года Ассоциация вычислительной техники (ACM), старейшая и наиболее крупная международная организация в компьютерной области, присудила Роберту Меткалфу премию Тьюринга в размере $1 млн за изобретение и коммерциализацию Ethernet. В прошлом году ушёл из жизни Дэвид Боггс, также внёсший огромный вклад в развитие Ethernet. 77-летний Меткалф отмечает, что у него остались тёплые воспоминания об их сотрудничестве. После совместного изобретения и работы над стандартизацией Ethernet Меткалф коммерциализировал технологию в 3Com — компании, которую он основал в 1979 году.

Пропускная способность сетей Ethernet постоянно увеличивается. В настоящее время среди гиперскейлеров набирает обороты технология 400GbE. Есть и 800GbE-решения. По словам Меткалфа, скорости Ethernet нет предела. К примеру, уже ведутся работы над сетями с пропускной способностью 1,6 Тбит/с.

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.

Поставки ленточных накопителей, как сообщает ресурс StorageNewsletter со ссылкой на данные исследовательской компании Trendfocus, в 2022 году достигнут 79,30 Эбайт (без учёта компрессии). Это будет соответствовать росту на 14 % по сравнению с предыдущим годом. Для сравнения: в 2021-м продажи увеличились в годовом исчислении на 34 %.

Замедление темпов роста объясняется кризисом и сложной геополитической обстановкой. В 2023 году, согласно прогнозам, спрос на ленточные накопители в плане ёмкости поднимется на 13 % — до 89,85 Эбайт. Ожидается увеличение продаж картриджей LTO-9 вместимостью 18 Тбайт, которые были анонсированы в 2021 году.

Источник изображений: Trendfocus / StorageNewsletter

В 2024-м, полагают эксперты, начнётся восстановление мировой экономики. Спрос на ленточные накопители поднимется в годовом исчислении на 27 %, составив 114,15 Эбайт. В период 2022–2027 гг. показатель CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) прогнозируется на уровне 21 %. В результате, в 2027-м объём поставок может достичь 207,10 Эбайт.

Отмечается, что облачный сегмент по темпам роста будет значительно опережать отрасль в целом. Связано это с бурным развитием соответствующих платформ и строительством новых дата-центров. Продажи ленточных накопителей для облаков покажут значение CAGR около 40 % до 2027 года.

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.