23, декабрь 2020  — 

Новый прототип IBM, FUJIFILM Corporation, бьет мировой рекорд, обеспечивает рекордную в 27 раз большую плотность записи, чем современные ленточные накопители. Марк Ланц , м енеджер по передовым ленточным технологиям, IBM Research ( Mark Lantz, manager, advanced tape t echnologies, IBM Research ), https://www.ibm.com/blogs/research/2020/12/tape-density-record/

В настоящее время мы ежедневно производим 2,5 квинтиллиона байтов данных , в основном из-за непрерывного развития Интернета вещей (IoT), появления видео высокой четкости 4K / 8K и анализа больших данных на основе искусственного интеллекта. Ожидается, что к 2025 году объем мировых данных достигнет 175 зеттабайт, что составляет 61% годового роста . Один ZB эквивалентен триллиону гигабайт (ГБ) - у последних мобильных телефонов 256 ГБ.

Так где же хранятся все эти данные?

В настоящее время в мире насчитывается более 500 гипермасштабируемых центров обработки данных, в которых хранится около 547 эксабайт (ЭБ) фактических данных , и в работе находится более 151 объекта. Это не только много данных, но и большое потребление энергии. Фактически, к 2023 году ожидается, что гипермасштабное потребление энергии почти утроится по сравнению с 2015 годом .

Единственная технология, способная справиться с массовым ростом цифровых данных, защитить их от атак киберпреступников и архивировать данные для некоторых из крупнейших гипермасштабируемых центров обработки данных в мире, - это технология, которой более 60 лет - магнитная лента .

Установление мирового рекорда

Сегодня IBM представляет новую веху, которая проливает свет на более чем 15-летний опыт совместной работы исследователей IBM и Fujifilm. Вместе мы установили еще один новый мировой рекорд по хранению на магнитной ленте - шестой с 2006 года. Преодолевая границы, мы достигли 317 ГБ /дюйм 2 (гигабит на квадратный дюйм) на прототипе магнитной ленты из феррита стронция (SrFe). разработан Fujifilm. Это примерно в 27 раз больше, чем плотность записи, используемая в современных коммерческих ленточных накопителях.

IBM делает ставку на ленточные накопители и поддерживает их интеграцию в гибридных облачных средах

С точки зрения возможностей хранения, один ленточный картридж с этой новой плотностью записи может хранить около 580 терабайт (ТБ) данных. Для сравнения: 580 ТБ эквивалентны 786 977 компакт-дискам, уложенным стопкой на 944 метра, что выше Бурдж-Калифы, самого высокого здания в мире . Это колоссальный объем данных! Все укладывается на кассету с лентой на ладони.

Хотя лента существует уже более 60 лет, она с возрастом улучшилась. В ленте нынешнего поколения для покрытия магнитной ленты используются частицы феррита бария (BaFe), но для увеличения плотности Fujifilm вернулась в химическую лабораторию и изобрела нечто новое, названное ферритом стронция (SrFe). SrFe может быть превращен в более мелкие частицы с «превосходными свойствами», что означает более высокую плотность хранения на том же количестве ленты.

Помимо внедрения магнитной ленты из частиц SrFe, мы также разработали новый набор технологий для достижения этого нового рекорда, включая новую технологию ленточной головки с низким коэффициентом трения, которая позволяет использовать очень гладкие ленточные носители, и детектор, который позволяет надежно обнаруживать записанные данные. на носителе SrFe с линейной плотностью 702 Кбит / дюйм, когда он считывается с помощью сверхузкого датчика считывания TMR шириной 29 нм.

Но это еще не все - мы также разработали семейство новых сервомеханических технологий, включая новый шаблон сервомеханизма, который предварительно записывается в сервоприводы, прототип привода головки и набор сервоконтроллеров. По сути, сервоприводы - это то, что помогает сервоконтроллеру поддерживать точное позиционирование головок чтения / записи относительно ленты с помощью привода головки. Наши новые сервотехнологии сделали возможным позиционирование головы с мировой рекордной точностью 3,2 нм.

Просто позвольте мне на секунду задуматься: когда читается лента, она проходит через голову со скоростью около 15 км / ч, и с нашими новыми сервотехнологиями мы все еще можем позиционировать головку ленты с точностью примерно В 1,5 раза больше ширины молекулы ДНК.

По оценкам IBM, сегодня в ленточных системах хранения данных хранится более 345 000 ЭБ данных. С помощью наших достижений мы демонстрируем жизнеспособность масштабирования дорожной карты ленты на следующее десятилетие.

Лента за облаком

Так что же означает эта новая магнитофонная запись в общем плане?

Это означает, что цифровая магнитная лента - носитель информации, изобретенный в 1952 году с начальной емкостью около 2 МБ на барабан, - продолжает оставаться идеальной технологией не только для хранения огромных объемов резервных и архивных данных, но и для новых приложений, таких как гибридные облачные среды.

Наша работа представляет собой потенциальное улучшение емкости примерно в 50 раз (48,3 раза) по сравнению с картриджем LTO8, новейшим отраслевым стандартом магнитной ленты, и в 29 раз улучшением по сравнению с текущим ленточным продуктом IBM корпоративного класса. Технология ленты облегчает IBM бесшовного сопряжения с облачной технологией и позволяет нативные облачные приложения, чтобы иметь возможность писать  на  и читать  из  ленты без необходимости специализированных или фирменных наборов навыков или программного обеспечения. Именно это пересечение облачных технологий и ленточных технологий позволит организациям реализовать непревзойденную масштабируемую, доступную и безопасную стратегию данных.

Поскольку все больше данных хранится локально и в гибридных облаках, корпоративные технологические гиганты и академические учреждения продолжают обращаться к технологии магнитных лент для архивного хранения.

Так почему же ленточные накопители используются ведущими предприятиями и поставщиками гипермасштабируемых данных для архивирования данных ? Низкая стоимость гигабайта ленты, ее долговечность, надежность, низкое энергопотребление, безопасность и масштабируемость стимулировали ее развитие и обеспечили ее долговечность в далеком будущем.

С точки зрения затрат , хранение данных на ленте стоит копейки за гигабайт, и, когда  лента  не используется, она не требует энергии, в отличие от жестких дисков и флэш-памяти . Проще говоря, данные, хранящиеся на магнитной ленте, гарантируют, что облачные провайдеры будут иметь данные, которые им нужны, когда они им нужны. Кроме того, при правильном хранении данные, записанные сегодня на магнитную ленту, будут доступны для чтения и через 30 лет.

Проблемы, связанные с защитой и безопасностью данных, также актуальны для многих в современном мире гибридных облаков. Лента может сыграть решающую роль в защите от кибератак и программ-вымогателей. Когда дело доходит до безопасности, лента может быть физически и логически удалена из любых известных электронных соединений, создавая физический барьер или «воздушный зазор», который работает для смягчения более изощренных атак, которые в противном случае могли бы повредить данные.

И хотя сегодняшние ленточные накопители достигли огромных технологических успехов с точки зрения защиты, мы также вводим новшества, чтобы обеспечить соответствие этой технологии требованиям будущего на десятилетия вперед - что мы продемонстрировали в прошлом году, представив первый прототип  квантового безопасного  ленточного накопителя.

Наконец, архив должен иметь возможность масштабирования. Поскольку объем данных растет в среднем на 61 процент в год, еще одним явным преимуществом ленточной технологии является ее потенциал масштабирования плотности записи. Поскольку размер битов, используемых в текущей коммерческой ленточной системе, по-прежнему довольно велик по сравнению с битами жесткого диска, на ленте есть много свободного места для сжатия битов, а следовательно, и увеличения емкости.

Хотя мы, возможно, никогда не вернемся к тем временам, когда создавали смешанные ленты для нашей тайной любви, ленты, безусловно, будут жить за кулисами больших компаний, храня все эти зеттабайты данных.