Bandspeichertechnologien

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Bandspeicher-Technologie im Überblick
Bandspeicher-Technologie im
Überblick
› 1952 stellte IBM den ersten Bandspeicher mit 1 MByte pro Tape vor.
Daraus entwickelten sich zahlreiche Varianten mit bis zu 200 GByte
Kapazität. Wir stellen die für den Profi-Bereich relevanten Technologien
vor.
› VON JÖRG LUTHER
Seit mehr als 50 Jahren zählen Magnetbandspeicher als fester Bestandteil zur
Storage-Landschaft jedes Unternehmens. Aus seiner anfänglichen Rolle als
Primär-Speichermedium rutschte das Tape jedoch mit der Einführung schneller
rotierender Magnetspeichermedien als ebenso ungeliebter wie unumgänglicher
Sekundärspeicher bald in ein Dornröschen-Dasein.
Dabei kann das "langweilige" Backup-Medium Tape eine ebenso rasante und spannende
Entwicklungsgeschichte vorweisen wie jede andere Technologie der IT-Industrie. 1952
speicherte eine schrankgroße IBM 726 noch ein Megabyte mit 100 Bits per Inch (bpi) in 9
Spuren/Inch auf 330 Meter Band. 1975 war die Speicherdichte schon auf 1600 bpi
gestiegen, ein Megabyte Daten ließ sich jetzt auf 25 Metern Tape unterbringen. Ein
heutiges S-DLT-Laufwerk schreibt auf 448 Spuren je Inch bei 150.000 bpi ein MByte
Daten auf 2,5 mm Band.
Allerdings hat sich aus der ursprünglichen IBM-Technologie mittlerweile eine ganze
Reihe Ableger entwickelt, zudem wurden ab den 80er Jahren zusätzlich Bandformate aus
dem Audio/Video-Bereich für die Datenspeicherung zweckentfremdet. Der vorliegende
Artikel bietet einen Überblick über die einzelnen Formate. Dabei beschränken wir uns
jedoch auf solche, die im professionellen Bereich eine Rolle spielen. Die Grenze haben
wir hier bei einer Kapazität von 20 GByte unkomprimierten Daten je Medium gezogen.
› Sprachgebrauch
Wie die meisten IT-Industrien hat auch die Bandspeichersparte im Laufe der Jahre einige
mehr oder weniger willkürliche sprachliche Unsitten angenommen. Zu den Ärgerlichsten
zählt neben der Festlegung auf ein MByte gleich eine Million Byte die Angabe aller
Kapazitätsdaten auf der Basis einer angenommenen Datenkompression.
Tatsächlich verfügen alle heutigen Bandlaufwerke über eine in Hardware implementierte
Datenkompression. Mit welchem Verdichtungsfaktor diese arbeitet, hängt logischerweise
stark von der Art und Struktur der zu speichernden Daten ab. Die industrielle
Sprachregelung geht jedoch aus unerfindlichen Gründen von einer 2:1-Kompression aus
und verdoppelt so fröhlich die Angaben für Kapazität, Schreibgeschwindigkeit und
Datendurchsatz. Ein Hersteller, Sony (http://www.storagebysony.com/) , schießt mit einer
Angabe aller Werte unter Annahme einer 2,6:1-Kompression den Vogel ab.
Das hat dazu geführt, dass die tatsächlich relevanten Angaben - jene auf Basis eines
unkomprimierten Datenstroms - inzwischen extra mit dem Schlüsselwort "nativ"
gekennzeichnet werden müssen. Diesem unschönen Usus wollen wir keinen Vorschub
leisten: Alle entsprechenden Angaben in diesem Artikel beruhen auf unkomprimierten
Daten, sind also "native" Werte.
› Passes und Cycles
Auch einen weiteren Schlüsselfaktor der technischen Rahmendaten von Tapes
verschleiern die Hersteller gerne: die Lebensdauer eines Mediums. Zum einen spielt hier
© tecCHANNEL | http://www.tecchannel.de/hardware/1149/index.html
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eine Rolle, wie oft sich ein Band komplett wiederbeschreiben und damit verwenden lässt.
Die Maßzahl ist hier die Anzahl der Zyklen (im Englischen meist als "uses" bezeichnet).
Je mehr Zyklen sich ein Band verwenden lässt, desto niedriger liegen die Medien- und
damit die Betriebskosten.
In vielen Fällen geben die Hersteller statt der relevanten Zyklen jedoch nur eine Anzahl
von "passes" - also Umspulungen von Ende zu Ende - an, die ein Band hält. Diese Zahl
kann jedoch je nach Technologie grob in die Irre führen. Bei linearen
Aufzeichnungsverfahren muss ein Band je nach Spuranzahl zig Mal hin und her gespult
werden, um es voll zu schreiben. Ein Beispiel für S-DLT macht den Unterschied deutlich:
Ein solches Band hat eine Lebensdauer von einer Million "passes" - das entspricht jedoch
nur 17.850 Zyklen.
Alle Angaben und Berechnungen in diesem Artikel beziehen sich daher auf die
Verwendungsdauer von Bändern in Zyklen.
› Lebensdauer
Zum anderen ist speziell bei Bändern relevant, wie lange sich die Medien lagern lassen.
So fordern die gesetzlichen Vorschriften etwa den Erhalt von Rechnungsdaten für
mindestens 10 Jahre und das Vorhalten von Vertragsdaten oder wichtiger medizinischer
Unterlagen für 30 Jahre. Entsprechende Werte für das "shelf life" der Medien geben die
Hersteller denn auch gerne an.
Allerdings beruhen solche Werte auf idealen Lagerbedingungen bei niedriger Temperatur
und Luftfeuchtigkeit, die sich typischerweise nur in entsprechend klimatisierten Räumen
erhalten lassen. Zudem beruht die Einschätzung der Lebensdauer auf unter
Laborbedingungen getesteten künstlichen Alterungszyklen. Eine tatsächliche Lagerung
über solche Zeitläufte hat noch niemand vorgenommen - so lange existieren die
relevanten Technologien gar nicht.
› Robust, aber empfindlich
Was das bedeutet, illustriert George Purrio, der European Technical Manager des
Storage-Media-Herstellers Imation (http://www.imation.de/de_DE/index.jhtml) , gern am Beispiel
der "menschlichen MTBF". Ginge man von der "failure rate" von 20-Jährigen aus, rechnet
Purrio vor, dann ergäbe sich für Menschen eine theoretische MTBF von 2076 Jahren.
Eine ähnliche Fehleinschätzung sei auch bei den theoretischen Lagerungsdaten von
Bändern wahrscheinlich. Welche physikalischen und chemischen Prozesse bei der
mehrere Jahrzehnte langen Lagerung von Bändern wirklich aufträten, wisse niemand
genau, so Purrio.
Magnetbänder bestehen aus einem Trägerfilm, auf dessen Vorder- und Rückseite bei der
Produktion eine ganze Anzahl von Chemikalien aufgetragen werden. Auf der
Aufzeichnungsseite, dem "Coating", zählen dazu neben den informationstragenden
Magnetpartikeln unter anderem Binde- und Schmiermittel sowie Substanzen für die
Kopfreinigung.
Die Magnetpartikel selbst sind relativ resistent gegen Störungen. Sie überstehen selbst
magnetische Einflüsse mit Feldstärken bis zu 2000 Oe ohne Datenverlust. Bei einer
Lagerungsdauer von 30 Jahren muss jedoch bei Raumtemperatur mit einem Nachlassen
der Signalstärke von mindestens 15 bis zu 50 Prozent gerechnet werden. Zudem erweist
sich der Trägerfilm als empfindlich für Schwankungen von Temperatur und insbesondere
Feuchtigkeit. Dies beeinflusst die Spurlage und damit die Lesbarkeit.
› Lineare Aufzeichnungsformate
Das erste Magnetbandlaufwerk wurde ab 1951 in den Laboren von IBM entwickelt und
kam 1953 als IBM 726 auf den Markt. Das mannshohe und schrankgroße Gerät spulte im
Betrieb das Band zwischen zwei Spulen ("reels") um. Typisch für die so genannte
Reel-to-reel-Technik ("R-to-R")und ihre Abkömmlinge ist ein Aufzeichnungsformat, das
man als "linear serpentine" bezeichnet.
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Linear serpentine: Der Streamer zeichnet mit jeweils
wechselnden Aufzeichnungsrichtungen mehrere
parallel zum Band verlaufende Spuren auf.
Dabei schreibt der Streamer die Daten linear auf mehrere, parallel in Längsrichtung des
Bandes liegende Spuren. Da stets mehr Tracks existieren, als der Kopf gleichzeitig lesen
respektive schreiben kann, fährt er das Band in mehreren Durchläufen ab, bei denen
jedes Mal die Aufzeichnungsrichtung wechselt.
Mutter aller Streamer: IBMs Reel-to-Reel-System 726
aus dem Jahr 1953.
Das ursprüngliche R-to-R-Band entwickelte sich zu einem Standardformat mit einer
Breite von einem halben Zoll ("1/2-inch"). Dabei blieb es auch bei zahlreichen
Nachfolgeformaten für die IBM-Großrechnerwelt. Noch heute offeriert IBM mit den
Formaten 3590 und 9840 direkte Ahnen dieser Technologie, bei denen die Spulen jedoch
nicht mehr frei liegen, sondern in einer Bandkassette residieren.
› Half Inch
Neben IBM kamen auch andere Hersteller auf die Idee, das auf eine einzelne Spule
gewickelte Band in einer schützenden Kassette ("Cartridge") unterzubringen. Die zweite
Spule residiert fest im Bandlaufwerk. Beim Betrieb zieht der Streamer das Band aus der
Cartridge und wickelt es auf die interne Spule um.
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Linear-Tape-Technik: Das Band wird aus der Cartridge
ausgezogen und auf eine Spule im Laufwerk
aufgewickelt.
Auf der Basis dieses Prinzips entstand im Zug der 70er und frühen 80er Jahre eine Reihe
von proprietären Verfahren, zu deren erfolgreichsten Vertretern die 1/2-Inch-Technik von
DEC zählte. 1984 verkaufte Digital Equipment das System an Quantum
(http://www.quantum.com/) , wo daraus die bis heute im professionellen Bereich erfolgreiche
DLT-Technologie (Digital Linear Tape) wurde.
Dass Quantum mit den Patenten auf DLT quasi das Monopol im professionellen
Bandspeicherbereich hielt und sich stattliche Lizenzgebühren auf DLT-Laufwerke von
Drittherstellern zahlen ließ, verärgerte Ende der 80er Jahre HP, IBM und Seagate
derartig, dass sie ein offenes Konkurrenzformat entwickelten.
Das Linear Tape Open (LTO (http://www.ultrium.com/) ) sah ursprünglich zwei verschiedene
Formate vor, Ultrium und Accelis. Dabei sollte Ultrium mit hohen Durchsatzraten ein
schnelles Backup ermöglichen und Accelis mit optimierten Zugriffszeiten vor allem
Archivierungsanwendungen unterstützen. Während das Ultrium-Format mittlerweile in die
dritte Generation geht, wurde das Accelis-Format bald verworfen.
› QIC
1972 führte 3M (http://cms.3m.com/cms/DE/de/1-1/llrFEX/view.jhtml) (die Mutter des heutigen
Storage-Spezialisten Imation) mit QIC (Quarter Inch Cartridge) eine neue
Lineartechnologie ein, die kleinere und preiswertere Medien ermöglichen sollte. Die im
5,25-Zoll-Formfaktor ausgeführten Laufwerke verwendeten Bandkassetten mit zwei
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integrierten Spulen, zwischen denen das Band transportiert wurde. Ähnlich wie bei einem
Kassettenrecorder wurde es dabei an einem feststehenden Schreib/Lesekopf
vorbeigeführt, ohne je die Cartridge zu verlassen.
QIC-Cartridge: Das Band bleibt innerhalb der Kassette
und wird an der feststehenden Kopfeinheit
vorbeigezogen.
Zwar etablierte sich das neue, robuste und preiswerte Format schnell, es leidet jedoch bis
heute im Profi-Segment unter Akzeptanzproblemen. Dies hat drei Gründe: Zum einen
positionierte sich QIC sehr schnell als günstiges Backup-Medium für Einzelplatzrechner,
weswegen es lange bevorzugt mit wenig performanten Interfaces ausgeliefert wurde
("Floppy-Streamer"). Zum anderen versuchten viele Hersteller, eine proprietäre
QIC-Variante im Markt zu positionieren, was in mehr als 120 unterschiedlichen Formaten
resultierte.
Last not least konnte QIC bei der Entwicklung der Kapazität nur schwer mit
Konkurrenztechniken Schritt halten, speziell mit den im Laufe der 80er Jahre
auftauchenden Helical-Scan-Verfahren. Dennoch existieren immer noch QIC-Formate für
den professionellen Einsatz, wenn sie sich auch am SMB-Ende der Skala positionieren.
Im traditionellen 5,25-Zoll-Formfaktor präsentiert sich dabei das von Tandberg Data
(http://www.tandbergdata.de/) entwickelte SLR-Format (Scalable Linear Recording) mit
Kapazitäten von bis zu 50 GByte. Auf schlankere 3,5 Zoll setzt das von HP und Seagate
favorisierte Travan, das bis zu 20 GByte Daten unterbringt.
› Helical Scan
Mitte der 80er Jahre begann sich eine Gruppe von Ingenieuren bei StorageTek
(http://www.storagetek.com/) mit der Frage zu beschäftigen, ob man nicht die im
Heim-Video-Bereich immer üblicheren 8mm-Bandformate auch als
Massenspeichermedium nutzen könne. Die ersten Versuche liefen so viel versprechend,
dass die Gruppe 1985 ein eigenes Unternehmen zur Vermarktung der neuen
Technologie gründete. Die Firma erhielt den nicht allzu bescheidenen Namen Exabyte
(http://www.exabyte.com/) .
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Schräge Sache: Helical-Scan-Verfahren transportieren
das Band am rotierenden Scanner vorbei, wobei schräg
liegende Spuren entstehen.
Das neue Verfahren ähnelte stark der Technik bei Video-Recordern: Das auf zwei Spulen
in einer Cartridge untergebrachte Band wird ausgezogen und im Inneren des Laufwerks
schräg an einer rotierenden Trommel mit Schreib/Leseköpfen ("Scanner") vorbeigeführt.
Während der ersten 180 Grad der Scannerrotation haben die Schreibköpfe Zugriff, auf
den zweiten 180 Grad die Leseköpfe. Die Schrägstellung des Scanners gegenüber dem
Band resultiert in zahlreichen, schräg zum Band verlaufenden Aufzeichnungsspuren.
Deswegen bezeichnet man das Verfahren auch als Schrägspuraufzeichnung.
› 8 mm vs. 4 mm
In enger Zusammenarbeit mit Hersteller Sony, der die mechanischen Komponenten
beisteuerte, brachte Exabyte 1987 ein erstes 8mm-Laufwerk in die Unix-Welt. Mit einer
Transferrate von damals aufsehenerregenden 240 KByte/s und einer Kapazität von
ebenso sensationellen 2,4 GByte erreichte die neue Technik schnell weite Verbreitung.
Noch heute verkauft Exabyte mit den Formaten Mammoth und VXA zwei direkte
Nachfolger dieser Technologie.
Bandtransport bei Helical Scan: Ähnlich wie beim
heimischen Video-Recorder wird das Band aus der
Cartridge um die Kopftrommel herumgeführt.
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Die rapide Akzeptanz der Helical-Scan-Technologie beim Anwender bewog HP und
Sony, ein vergleichbares Verfahren auf Basis des Digital Audio Tape im 4mm-Format zu
entwickeln. Die neue Technik erhielt den Namen DDS (http://www.dds-tape.com/) , was für
Digital Data Storage steht. Während DAT beim Consumer floppte, entwickelte sich DDS
rasch zum beliebten Standard für das Backup speziell in kleinen Netzen. Noch in diesem
Jahr soll mit DDS-5 das vierte Nachfolgeformat vorgestellt werden.
› Formate im Überblick
Die folgende Tabelle liefert einen Überblick über die momentan im professionellen
Bereich verbreiteten Bandtechnologien. Zum Vergleich sind zudem die entsprechenden
Werte für Festplattenspeicher angegeben.
Aktuelle Bandformate im Überblick
Typ
Format
KapaLaufzität (GB) werk
(Euro)
Band
(Euro)
Preis je Zyklen
GB (Euro)
Lagerung
(Jahre)
Transfer- Durchrate
satz
(MByte/s) (GByte/h)
25
55
2,20
30
3,0
Helical
8mm
AIT-1
800
30.000
10,8
8mm
AIT-2
50
1.300
80
1,60
30.000
30
6,0
21,6
8mm
AIT-3
100
3.300
90
0,90
30.000
30
12,0
43,2
4mm
DDS-4
20
1.100
15
0,75
100
10
2,4
8,6
8mm
Mammoth 20
3.500
55
2,75
20.000
30
3,0
10,5
8mm
Mammoth-260
4.000
110
1,83
20.000
30
12,0
43,2
8mm
VXA-1
33
800
90
2,73
20.000
30
3,0
10,3
8mm
VXA-2
80
1.400
110
1,38
20.000
30
6,0
21,6
8mm
ADR.50
25
900
70
2,80
5.000
20
2,0
7,2
8mm
ADR2.60 30
1.100
60
2,00
5.000
20
2,5
9,0
8mm
ADR2.120 60
1.300
90
1,50
5.000
20
4,0
14,4
0,5"
LTO
100
Ultrium-1
3.000
55
0,55
12.000
30
15,0
54,0
0,5"
LTO
200
Ultrium-2
5.500
130
0,65
12.000
30
35,0
126,0
0,5"
DLT 8000 40
1.500
45
1,13
15.000
30
6,0
21,6
0,5"
S-DLT 220 110
4.000
100
0,91
17.850
30
11,0
29,6
0,5"
S-DLT 320 160
5.100
180
1,13
17.850
30
16,0
57,6
QIC
SLR60
30
1.300
55
1,83
5.000
10
4,0
14,4
QIC
SLR100
50
1.700
77
1,54
5.000
10
5,0
18,0
QIC
Travan
TR-7
20
500
40
2,00
10.000
20
2,0
7,2
Linear
Platten
HDD
ATA
200
290
n.a.
1,45
n.a.
10
133,0
478,8
HDD
S-ATA
120
200
n.a.
1,67
n.a.
10
150,0
540,0
HDD
Ultra160
SCSI
72
310
n.a.
4,31
n.a.
10
160,0
576,0
HDD
Ultra320 147
1.100
n.a.
7,48
n.a.
10
320
SCSI
alle Werte nativ (ohne Datenkompression); alle Preise Zirka-Angaben (Stand: 31.03.03)
1.152,0
› AIT
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Bei AIT (Advanced Intelligent Tape) handelt es sich um einen von Sony
(http://www.storagebysony.com/) entwickelten Standard auf 8mm-Helical-Scan-Basis. Als
besondere Merkmale beinhaltet AIT eine Hardware-basierte Index-Technologie namens
MIC (Memory-in-Cassette), die Verwendung des von IBM entwickelten
ALDC-Kompressionsverfahrens sowie die Verwendung von AME-Bandmaterial.
Die nächste Generation: SAIT-1 mit einer
Speicherkapazität von 500 GByte und einer
Transferrate von 30 MByte/s. Das Format wird jedoch
nicht rückwärtskompatibel zu AIT-1 bis -3 sein.
Die MIC-Hardware besteht aus einem auf der Cartridge untergebrachten
16-Kbit-EEPROM mit einem 5-poligen Konnektor. Dieser verbindet sich beim Einlegen
mechanisch mit einem passenden Interface am Laufwerk. Auf dem EEPROM lassen sich
die Indexdaten speichern, die normalerweise auf den ersten Abschnitten des Bands
residieren. Dadurch kann das Laufwerk den Bandabschnitt mit den gesuchten Daten sehr
schnell ansteuern und dann erst dort eine Feinpositionierung vornehmen, was die
Zugriffsgeschwindigkeit beim Lesen deutlich erhöht.
Die vor der Einführung bei AIT nur im Mainframe-Bereich übliche Kompression mittels
ALDC (Advanced Lossless Data Compression) soll eine gegenüber normalen Verfahren
um gut 25 Prozent erhöhte Kompressionsrate von 2,6:1 erzielen. Entsprechend gibt Sony
auch alle Daten für die Laufwerke auf der Basis dieses Faktors an.
Als Bandmaterial dient AME. Das Kürzel steht für Advanced Metal Evaporated. Der
Trägerfilm wird dabei nicht mechanisch mit dem magnetischen Material beschichtet,
sondern in einer Vakuumkammer mit Metallpartikeln bedampft. Ein zusätzlich darüber
gelegtes, besonders robustes Coating (DLC, diamond-like carbon) schützt die
Aufzeichnungsschicht. Das soll den Bändern eine besonders hohe Benutzungsdauer von
30.000 Zyklen verleihen, etwa ein Drittel mehr als bei normalen Tapes.
Zur Auswahl stehen derzeit die Formate AIT-1 bis AIT-3 mit nativen Kapazitäten von 25,
50 und 100 GByte. Dabei erlaubt AIT-1 zusätzlich durch Benutzung eines von 170 auf
230 Meter verlängerten Bandes eine Kapazitätserhöhung auf 35 GByte.
› ADR
Das ADR-Format stammt aus einer von Philips begonnenen Eigenentwicklung einer
linearen Streamer-Technologie auf Basis von 8mm-Bandmaterial. Damit positioniert sich
ADR quasi zwischen den Linear-Serpentine- und Helical-Scan-Welten. Im Mai 2001 hat
Philips ADR in ein eigenes Unternehmen namens Onstream (http://www.onstream.com/)
ausgelagert.
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Schlankes Format: Eine ADR2.120-Cartridge von
Onstream mit einer Kapazität von 60 GByte.
Gegenüber den herkömmlichen linearen Streamer-Technologien reklamiert ADR eine
höhere Datensicherheit für sich. Dazu tragen ein fortgeschrittenes Servosystem, verteilte
ECCs und ein Media-Defect-Mapping bei. Eine erhöhte Anzahl von Servospuren
zwischen den Daten-Tracks soll für eine präzisere Kopfführung und genauere
Leseergebnisse sorgen. Die Verteilung der ECC-Codes über alle Datenspuren ermöglicht
die Rekonstruktion komplett ausgefallener Tracks. Die Abgrenzung defekter
Bandsegmente über die korrelierenden Servospuren soll zusätzlich Daten- und
Kapazitätsverluste minimieren.
Eine variable Regulierung der Laufwerks- und Transfergeschwindigkeit soll zudem beim
Schreiben vieler kleiner oder sehr großer Files die Performance verbessern. Während
herkömmliche Streamer die Schreibgeschwindigkeit nur halbieren respektive verdoppeln
können, regulieren ADR-Laufwerke die Transferrate stufenlos zwischen 0,5 und 4,0
MByte/s.
Derzeit offeriert Onstream drei für das professionelle Segment interessante
Kapazitätsvarianten. ADR.50 speichert 25 GByte bei Transferraten bis 2 MByte/s,
ADR2.60 erzielt eine Kapazität von 30 GByte bei leicht auf 2,5 MByte/s erhöhter
Geschwindigkeit. ADR2.120 bietet 60 GByte Speicherplatz auf der Cartridge bei einer
Transferrate bis 4 MByte/s.
› DDS
Das vom 4mm-Digital-Audio-Tape abstammende DDS-Format zählt seit Anfang der 90er
Jahre zu den verbreitetsten Bandspeichertechnologien für kleine Netze. Im Lauf der Zeit
definierte eine eigens geschaffene DDS Manufacturers Group (http://www.dds-tape.com/)
bislang vier sukzessive aufeinander folgende DDS-Varianten, von denen die Formate
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DDS-3 und DDS-4 derzeit relevant sind. Im Laufe des Jahres soll mit DDS-5 eine weitere
Variante folgen.
Sixpack: DDS-Tapes kommen vorwiegend in
Auto-Loadern zum Einsatz. Hier eine interne und
externe Variante für sechs Cartridges von HP.
Die aktuelle DDS-Version ist DDS-4 mit 20 GByte Kapazität und einer Transferrate bis
2,4 MByte/s. Der seit 1998 definierte Helical-Scan-Standard führte erstmals die aus der
Festplattenwelt bekannte PRML-Technik zur Verbesserung der Lese-Ergebnisse ein.
Dies ermöglichte eine Verdichtung der Tracks und so, zusammen mit einer Verlängerung
des Bandmaterials auf 155 Meter, eine gegenüber dem Vorgänger DDS-3 um zwei Drittel
erhöhte Kapazität.
Der Schwachpunkt der DDS-Technologie bleibt aber nach wie vor bestehen: Das kleine
Bandformat erzwingt dünne Trägerfilme, die der Belastung beim Gebrauch des Bandes
nur relativ geringe Zeit trotzen. Daher lässt DDS nur 25 bis maximal 100
Benutzungszyklen und erreicht mit zehn Jahren auch nur eine vergleichsweise kurze
Lagerungsdauer. Beides verteuert den Betrieb der in punkto Anschaffungskosten sehr
günstigen Technologie.
› DLT
Die Mutter aller linearen Bandtechnologien, Quantums (http://www.quantum.com/) Digital
Linear Tape, hat unlängst nach gewissen Anlaufschwierigkeiten den Sprung in die neue
Super-DLT-Generation (S-DLT) geschafft. Mit S-DLT 220 (110 GByte, 11 MByte/s) und
S-DLT 320 (160 MByte, 16 MByte/s) stellt das Format zwei der drei performantesten
derzeit verfügbaren Bandtechnologien parat.
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Einblick: Das Innenleben einer S-DLT-Cartridge. (Bild:
Imation)
Der Schlüssel zu dieser drastischen Kapazitätserhöhung gegenüber den vorhergehenden
DLT-Generationen liegt im Einsatz von Lasertechnik zur akkurateren Kopfpositionierung.
Das Kernstück des Laser Guided Magnetic Recording (LGMR) genannten Verfahrens
bildet ein optisch unterstütztes Servosystem namens POS (Pivoting Optical Servo). Es
verfolgt über drei Laserstrahlen an der Rückseite des Bandes aufgebrachte optische
Servo-"Targets" und richtet den Kopf dementsprechend präzise aus.
In Kombination mit der ebenfalls implementierten PRML-Technologie soll S-DLT in den
nächsten sieben bis acht Jahren über Zwischenschritte (2005: 320 GByte, 32 MByte/s;
2007: 640 GByte, 64 MByte/s) eine Kapazität von 1,2 TByte pro Medium bei einer
Transfergeschwindigkeit von 128 MByte/s erreichen.
› LTO
Wie der Name schon andeutet, soll Linear Tape Open (LTO (http://www.ultrium.com/) ) als
"offener Standard" dem Quantum-proprietären DLT Konkurrenz machen. Initiatoren von
LTO und die so genannten "Technology Provider Companies" sind Hewlett-Packard,
Seagate und IBM. Wer die Technik für Produkte nutzen will - und das sind inzwischen
zahlreiche Unternehmen - muss dem Trio (ganz wie bei DLT) Lizenzgebühren zahlen.
Quadratisch, praktisch, groß: Ein Reinigungsband für
LTO-Ultrium-1-Systeme.
LTO war, wie bereits erwähnt, zunächst als zweiteiliger Standard mit den Subformaten
Ultrium und Accelis gedacht. Dabei sollte Ultrium für das performante Backup der Daten
verantwortlich zeichnen, Accelis war als Archivierungsformat mit schnellem Zugriff auf die
Daten gedacht. Letzteres ist inzwischen mangels Nachfrage sanft entschlafen, Ultrium
dagegen erfreut sich regen Zuspruchs.
LTO arbeitet weit gehend mit altbekannter Technologie, die man jedoch clever
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einzusetzen versucht. Ein 8-Kanal-Schreib/Lesekopf und eine sehr hohe Spurdichte von
384 Datentracks in vier Datenbändern sorgen für Geschwindigkeit und Kapazität. Mit fünf
ab Werk vorgeschriebenen Servobändern zu je sechs Servospuren zwischen den
Datenbändern versucht LTO dabei eine präzise und redundant abgesicherte Kopfführung
zu erzielen. Ultrium-2 führt zusätzlich PRML ein.
Auch LTO verwendet wie AIT einen Speicherchip auf der Cartridge, der hier als LTO-CM
(Cartridge Memory) bezeichnet wird. Auf 32 Mbit hält er Logdaten über die Benutzung
des Tapes vor, so etwa die letzten 100 Mounts inklusive Seriennummer des verwendeten
Laufwerks und verarbeiteter Datenmenge.
Derzeit sind die Formate Ultrium Generation 1 (100 GByte, 15 MByte/s) und Generation 2
(200 GByte, 35 MByte/s) verfügbar. Etwa 2005 wird Ultrium-3 mit 400 GByte Kapazität
und 40 MByte/s Transferrate erwartet, um 2007 soll Ultrium-4 mit 800 MByte
Speicherplatz und 80 MByte/s Geschwindigkeit folgen.
› Mammoth
Bei Mammoth handelt es sich um eine konsequente Weiterentwicklung des
8mm-Helical-Scan-Formats von Exabyte (http://www.exabyte.com/) . Durch ein überarbeitetes
Laufwerksdesign mit 40 Prozent weniger Teilen gegenüber Vorgängerformaten sowie
durch die Verwendung von AME-Bandmaterial (Advanced Metal Evaporate) verspricht
die Mammoth-Technologie besondere Robustheit und hohe Lebensdauer der Laufwerke.
Déja vu: Die Mammoth-Bänder erinnern im Aussehen
stark an Video-Cassetten.
Neben dem ursprünglichen Mammoth-Format mit 20 GByte Kapazität und einer
Transferrate von bis zu 3 MByte/s offeriert Exabyte seit einiger Zeit eine zweite
Generation namens M2 - das Kürzel steht für Mammoth-2. Bei einer Kapazität von 60
GByte erzielt M2 eine Geschwindigkeit von bis zu 12 MByte/s. Ein von 40 auf 47 mm
vergrößerter Scanner stellt bei M2 je vier Schreib- und Leseköpfe zur Verfügung. Die
Implementierung von ALDC erhöht daneben die komprimierte Speicherkapazität.
› QIC: SLR und Travan
Die norwegische Tandberg Data (http://www.tandberg.com/) zählt mit ihrem Format SLR
(Scalable Linear Recording) zu den letzten Verfechtern der QIC-Technologie. Das auf
Speicherautomation spezialisierte Unternehmen schätzt nach eigenen Angaben QIC
wegen der hohen Zuverlässigkeit und des guten Preis-Leistungs-Verhältnisses. Das sieht
man bei Tandberg Data aber nicht weltanschaulich, sondern man verkauft neben dem
eigenen SLR-Format auch Tape Libraries und Laufwerke auf DLT- und S-DLT-Basis.
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Typisch QIC: Die SLR-Medien für Tandbergs
gleichnamige Streamer präsentieren sich im typischen
QIC-Formfaktor.
Durch den Einsatz von Mehrkanalköpfen, vorformatierten Servospuren und
PRML-Technik erzielt Tandbergs Flaggschiff, das SLR100-Format, derzeit eine Kapazität
von 50 GByte bei einer Transferrate von bis zu 5 MByte/s. Auf der Roadmap finden sich allerdings ohne konkrete Zeitangabe - mögliche Nachfolger mit Kapazitäten bis zu 200
GByte und einer nativen Transferrate bis 32 MByte/s.
Kompakt: Die aktuelle Travan-Variante TR-7 bietet 20
GByte native Kapazität.
Bei Travan handelt es sich um eine weitere QIC-basierte Technik, die allerdings auf
Grund der relativ geringen Kapazitäten und Transfergeschwindigkeiten eher im
Workstation-Bereich zu Hause ist. Das Spitzenformat TR-7 alias Travan 40 eignet sich
mit 20 GByte Speicherplatz und 2 MByte/s Transferrate jedoch durchaus auch für
kleinere Serverinstallationen. Hier überzeugt es in der Regel durch die geringen
Anschaffungskosten.
› VXA
Das ursprünglich von Ecrix entwickelte und dann von Exabyte (http://www.exabyte.com/)
aufgekaufte VXA zählt zur Familie der 8mm-Helical-Scan-Verfahren. Es wartet aber mit
einer ganzen Reihe innovativer Ideen und Verfahren auf.
13
Farbcodiert: VXA-Daten-Tapes tragen eine blaue
Markierung, Rot signalisiert ein Reinigungsband.
So handelt es sich bei VXA um das erste Bandformat, das die Daten in Paketen
aufzeichnet. Es zerlegt jeden Track über den Einsatz eines Puffers beim Schreiben in
387 einzelne Packets je Track. Jedes der Pakete enthält 64 Byte Nutzdaten, einen
Sync-Marker, eine Adressangabe zur Beschreibung seiner Lage innerhalb der
Gesamtdaten sowie CRC- und ECC-Informationen. Dadurch können beim Lesen alle vier
Köpfe beliebige Datenpakete parallel auslesen, die dann im Puffer wieder
zusammengesetzt werden. Man spricht hier vom VXA Discrete Packet Format (DPF).
Spurverschiebungen gleicht VXA durch die so genannte Overscan Operation (OSO) aus.
Die vier Köpfe des Scanners sind so angeordnet, dass sie überlappend eine weit größere
Fläche als den eigentlichen Track abdecken. Verzogene oder aus der Richtung laufende
Tracks kann so mindestens einer der vier Köpfe erreichen. Daneben beherrscht VXA
ebenso wie Onstreams ADR eine stufenlose Regulierung der Transfergeschwindigkeit,
um sich optimal an verschiedene Dateigrößen anpassen zu können.
Exabyte offeriert VXA inzwischen in der zweiten Generation. Bot schon VXA-1 eine native
Kapazität von 33 GByte und eine Geschwindigkeit von 3 MByte/s, so kann VXA-2 mit 80
GByte Speicherplatz und einer auf 6 MByte/s verdoppelten Transferrate aufwarten.
› Auswahl einer Technologie
Die Auswahl einer für Ihre Zwecke geeigneten Bandtechnologie sollten Sie nicht
vorrangig auf die Einkaufskosten entsprechender Laufwerke abstellen. Ansonsten
erwartet Sie unter Umständen eine böse Überraschung.
Wie die unten stehende Beispielrechnung zeigt, können bei fehlerhafter Auswahl einer
Technik schnell überbordende Medienkosten entstehen. In unserem Beispiel haben wir
eine tägliche Vollsicherung von 1,5 TByte Daten für die Dauer von fünf Jahren
durchkalkuliert.
Lässt man hier einmal die ohnehin nicht praktikable und eher als theoretisches Beispiel
zu betrachtende Sicherung auf DDS-4 außer Acht, ergibt sich immer noch eine
Preisspanne für die notwendigen Medien von 825 Euro minimal (LTO-1) bis 4200 Euro
maximal (ADR.50) - also eine Differenz von 3375 Euro.
Der Preisunterschied zwischen den fraglichen Laufwerken beträgt rund 3100 Euro. Mit
der richtigen Auswahl sparen Sie also nicht nur insgesamt knapp 300 Euro, sondern
müssen nur 15 statt 60 Tapes verwalten.
Backup-Kosten im Vergleich (1,5 TByte, 5 Jahre)
Technik
Kapazität
(GByte)
Medium
(Euro)
Lebensdauer
(Zyklen)
Nötige
Bandanzahl
AIT-1
25
55
30.000
60
AIT-2
50
80
30.000
30
AIT-3
100
90
30.000
15
Nötige
GesamtMedienBand- sätze zahl Medien kosten
(Euro)
60
3300
1
30
2400
1
15
1350
14
DDS-4
20
15
100
75
1
1425
21.375
Mammoth
20
55
20.000
75
19
75
4125
110
20.000
25
1
25
2750
Mammoth-2 60
VXA-1
33
90
20.000
46
1
46
4140
VXA-2
80
110
20.000
19
1
19
2090
ADR.50
25
70
5000
60
1
60
4200
ADR2.60
30
60
5000
50
1
50
3000
ADR2.120
60
90
5000
25
1
25
2250
LTO
Ultrium-1
100
55
12.000
15
1
15
825
LTO
Ultrium-2
200
130
12.000
8
1
8
1040
DLT 8000
40
45
15.000
38
1
38
1710
S-DLT 220
110
100
17.850
14
1
14
1400
S-DLT 320
160
180
17.850
10
1
10
1800
SLR60
30
55
5000
50
1
50
2750
SLR100
50
77
5000
30
1
30
2310
75
3000
Travan TR-7 20
40
10.000
75
1
Kapazitäten nativ (ohne Datenkompression); Zirka-Preise (Stand: 31.03.03)
› Fazit
Mit der Auswahl der geeigneten Bandtechnologie lässt sich nicht nur in der Anschaffung
und im Betrieb, sondern auch in Sachen Verwaltungskosten einiges sparen. Die
entscheidenden Faktoren stellen dabei nicht zuletzt die Kapazität und Lebensdauer (in
Zyklen) der verwendeten Bandmedien dar.
Hochkapazitive und langlebige Medien spielen im Betrieb meist schnell die Mehrkosten
wieder ein, die die entsprechenden Laufwerke in der Anschaffung verursachen. Hohe
Performance gibt es in der Regel als Sahnehäubchen obendrauf.
Diese auszunutzen setzt allerdings voraus, dass der fragliche Rechner das oder die
Laufwerke auch mit einem entsprechenden Datenvolumen versorgen kann. Ansonsten
versickert der Backup-Strom zum Rinnsal, die Investition ist in den Sand gesetzt. Auch
hier gilt also wie so oft in der IT: Klotzen, nicht kleckern. (jlu
(http://www.tecchannel.de/impressum/jluther.html) )
› Weitere Themen zu diesem Artikel:
Grundlagen: Festplattentechnik (http://www.tecchannel.de/hardware/641/index.html)
RAID im Überblick (http://www.tecchannel.de/hardware/708/index.html)
SCSI-Spezifikationen (http://www.tecchannel.de/hardware/320/index.html)
SCSI richtig eingesetzt (http://www.tecchannel.de/hardware/383/index.html)
Grundlagen: DVD-ROM (http://www.tecchannel.de/hardware/847/index.html)
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