pamięci_ta¶mowe_edycja_18_02_2003_cz_5.doc

(377 KB) Pobierz

Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych nr 1 im

Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych nr 1
im. Tajnej Organizacji Wojskowej ‘‘Gryf Pomorski ‘‘w Chojnicach

Technikum Elektryczno-Elektroniczne

PRACA DYPLOMOWA

Temat : Budowa i zasada działania pamięci taśmowych.

Konsultant : Wykonali :

mgr inż. Radosław Gierek Mariusz Cherek

Krzysztof Warnke

Chojnice , czerwiec 2003 r.

Chcielibyśmy serdecznie podziękować

panu Radosławowi Gierkowi za wiedzę , którą nam przekazał , za cierpliwość i pomoc w wykonaniu naszej pracy.

SPIS TREŚCI

1. Wstęp

2. Co to jest pamięć

3. Zastosowanie

4. Przyczyny utraty danych

5. Historia pamięci taśmowych

6. Technologie taśmowe

6.1 Technologia DAT

6.2 Technologia SLR

6.3 Technologia DTL

6.4 Technologia SUPER DTL

6.5 Technologia Ultrium LTO

7.Rynek pamięci taśmowych

7. Zakończenie

9. Literatura

1. Wstęp

Celem naszej pracy jest opisanie, przedstawienie i porównanie pamięci taśmowych, które służą do archiwizacji danych. Archiwizacja danych polega na kopiowaniu kodu 01 na nośniki danych. Pamięci taśmowe mają zastosowanie
w dużych centrach komputerowych typu mainframe, w których przepływa dużo danych, a które trzeba zarchiwizować.

Mamy nadzieję ,że nasza wiedza na ten temat pozwoli jak najszerzej opisać to zagadnienie.

2. Co to jest pamięć

Pamięć, w informatyce określenie urządzeń używanych przez komputer do przechowywania danych. Wyróżnia się 3 rodzaje pamięci:

A) ROM(tylko do odczytu), służy do przechowywania stałych elementów oprogramowania.

B) RAM(do odczytu i zapisu), można w niej zapisywać i odczytywać informacje, wymaga stałego zasilania.

C) pamięć masowa - dyski twarde, dyskietki , CD-ROM , streamery i inne, służąca do przechowywania dużych ilości danych.

3. Zastosowanie

Magnetyczny zapis danych na taśmie był jednym z pierwszych sposobów przechowywania informacji. W dobie rewolucji technologicznej dotyczącej produkcji twardych dysków nic nie wskazywało na to, iż technologie taśmowe utrzymają swoją pozycję w dziedzinie składowania danych.

Stało się jednak inaczej, pomimo wielu zalet jakie niesie ze sobą stosowanie dysków twardych (szybkość zapisu i odczytu, ilość zapisów i odczytów itd.) pojawiła się nisza związana z wykonywaniem backup-u oraz archiwizowania informacji. Tą pozycję godnie zajęły urządzenia taśmowe. Biorąc pod uwagę szacunkowe koszty przechowywania 1 GB danych na najpopularniejszych urządzeniach do składowania danych wynika, że najtańszym nośnikiem jest nadal taśma. Problemami archiwizacji
i zabezpieczania danych zaczynamy się z reguły interesować dopiero wtedy, gdy dane zostały utracone, a odtworzenie owoców długotrwałej pracy jest praktycznie niemożliwe lub połączone z ogromnymi nakładami czasu i środków, oraz z trudnymi do oszacowania kosztami, które w zależności od branży mogą dochodzić nawet do setek milionów złotych. Co można stracić? Najcenniejszymi zasobami są dokumenty
i bazy danych, których wartość może wielokrotnie przekraczać wartość sprzętu. Niebagatelnym problemem jest także konieczność instalowania i konfigurowania rozbudowanych systemów operacyjnych i oprogramowania użytkowego. Bardzo często doprowadza to do ograniczenia działalności firmy lub nawet jej bankructwa. Dlatego żadnej skomputeryzowanej firmy nie trzeba przekonywać do zabezpieczania własnych zbiorów, gdyż skutki ich utraty mogą być KATASTROFALNE

4. Przyczyny utraty danych

Utrata danych może być wynikiem przypadku lub celowego działania

Rys.4.1 Przyczyny utraty danych

Najczęstszą przyczyną są jednak błędy człowieka. Jego niedbała lub nieumiejętna obsługa, złośliwość i wandalizm to aż 85% wszystkich problemów związanych
z utratą danych. Za 9% przyczyn jest odpowiedzialna technika, tzn.: awarie sprzętu, błędy w oprogramowaniu, wirusy komputerowe oraz różnice w napięciu. Klęski żywiołowe, tj.: pożary, powodzie czy też uderzenie pioruna lub sadza, to zaledwie 6% wszystkich przyczyn. Powodów do obaw jest więc wiele. W nowoczesnych systemach informatycznych pojemność pamięci dyskowych podwaja się przeciętnie co półtora roku. To powoduje, że liczba danych przeznaczonych do ochrony i archiwizowania wzrasta także proporcjonalnie.

Zabezpieczając dane należy pamiętać o pewnych regułach. Po pierwsze dane powinny być zapamiętywane na nośnikach wymiennych, przechowywanych poza miejscem przeprowadzania backupu, gdyż tylko wtedy istnieje możliwość odtworzenia danych ze zniszczonego (np. w czasie pożaru lub powodzi) komputera. Po drugie cała pojemność wszystkich dysków twardych powinna mieścić się na jednym nośniku wymiennym., m.in. dlatego, że większość operacji związanych z zabezpieczaniem danych odbywa się bez nadzoru w godzinach nocnych, kiedy nie ma możliwości wymiany pełnego nośnika. O ile pierwszy warunek spełniają wszystkie systemy do archiwizacji i zabezpieczania danych (wymienne dyski twarde, napędy optyczne
i magneto-optyczne, napędy taśmowe) o tyle drugi warunek, ze względu na pojemności dochodzące 100 GB, tylko napędy taśmowe. Napędy optyczne i magneto-optyczne przewyższają taśmę szybkim czasem dostępu do danych, ale porównując pojemność, koszt zabezpieczenia 1 MB danych i możliwość kontroli jakości zapisu pozostają za nią daleko w tyle .Większość z firm używających napędy taśmowe wykorzystuje je tylko i wyłącznie do zabezpieczania danych, nie zdając sobie z tego sprawy, że mają one jeszcze wiele innych zastosowań. Jednym z nich jest np. archiwizacja (składowanie) danych. Oznacza to, że informacje, które nie są już potrzebne, ale konieczne jest ich długoletnie przechowywanie (np. dane finansowe), są przenoszone na tańsze nośniki. Kolejnym przykładem zastosowania taśm jest rozszerzenie centralnych zasobów pamięci. W tym przypadku dysponuje się praktycznie nieograniczoną pojemnością przez dokupowanie tanich nośników, jakimi są taśmy i przenoszenie na nie informacji z drogich nośników (np. dyski twarde). Naturalnie nie należy zapomnieć o tym, że taśma nadaje się doskonale do wymiany informacji, np. między poszczególnymi działami firmy. Osiąga się to między innymi dzięki znacznej zwrotnej kompatybilności taśm oraz ich skalowalności. Zabezpieczając dane na nośnikach wymiennych trzeba pamiętać, że ich bezpieczeństwo można osiągnąć tylko przez stosowanie odpowiedniej liczby niezawodnych nośników. Niezawodne nośniki taśmowe to przede wszystkim masywna, trudna do zniszczenia obudowa chroniąca cały czas taśmę przed szkodliwymi wpływami środowiska, takimi jak np. kurz czy sadza. Niektórych rozwiązaniach, takich jak np. taśmy SLR produkowane przez firmę Imation, stosuje się aluminiową płytę, która po pierwsze odprowadza ciepło ze streamera (dzięki temu napędy SLR wytrzymują temperaturę pracy do prawie 60°C), a po drugie zwiększa stabilność mechaniczną i odporność na uderzenia samej kasety Zabezpieczaniem danych na taśmach, rządzą trzy złote reguły zwiększające ich bezpieczeństwo:

· Tape rotation (rotacja taśm) nie należy używać tej samej taśmy w ciągu dwóch następujących po sobie dni.

· Offside copy (kopia na uboczu) kopię należy przechowywać poza miejscem przeprowadzania backupu.

· Every day (każdego dnia) dane szybko się starzeją, dlatego należy zabezpieczać je każdego dnia.

Także odpowiednia strategia backupu ma poważnych wpływ na bezpieczeństwo danych. Każde sensowne zabezpieczanie danych opiera się na kompletnym zabezpieczeniu wszystkich informacji znajdujących się na dysku twardym. Pojemność napędu zezwala na zapamiętanie wszystkich danych na jednym nośniku, to w takim wypadku najbardziej logicznym rozwiązaniem byłoby wykorzystywanie codziennie jednego nośnika. Mówi się wtedy o pełnym backupie (full). Gdy ze względu na czas lub ograniczoną pojemność nośnika nie można przeprowadzać codziennie pełnego backupu, minimum powinno się zabezpieczyć nowe dane lub te, które od ostatniego backupu zostały zmienione. W takim przypadku mówi się o backupie przyrostowym (incremental) i różnicowym (differential). Minimum raz w tygodniu powinno się przeprowadzić pełny backup. Aby zminimalizować ryzyko utraty danych, codzienny backup powinno się przeprowadzać z wykorzystaniem osobnych taśm na każdy dzień tygodnia w tygodniowej rotacji. Do takiej strategii wystarcza tylko pięć nośników.

Rys.4.2 Strategia backupu.

Dla tych, którym ten stopień bezpieczeństwa nie wystarcza poleca się, najczęściej stosowaną, metodę z wykorzystaniem 11-12 taśm (rysunek). Ta metoda gwarantuje kompletne zabezpieczenie przez okres 3 miesięcy .

5. Historia pamięci taśmowych

Taśmy magnetyczne są najstarszym rodzajem magnetycznych pamięci masowych. Na początku sprawiały wiele kłopotów: były wolne, wrażliwe na wszelkie zakłócenia i uszkodzenia mechaniczne, ale był to jednocześnie jedyny sposób zabezpieczenia większej ilości informacji. Historia napędów taśmowych rozpoczyna się we wczesnych latach 70 wprowadzeniem na rynek liniowych napędów, pracujących wsystemie reel-to-reel o pojemności początkowej 2 MB. Urządzenia te były wtedy jeszcze częścią składową komputerów. Pierwsze pojedyncze napędy pojawiły się z początkiem lat 80. Tak samo jak poprzednie zapisywały one dane także metodą liniową i były oparte na technologiach QIC (Quarter Inch Cartridge).
Ich początkowa pojemność wynosiła wtedy 1,6 MB. Wtedy też powstał tzw. komitet QIC, zrzeszający wszystkich producentów sprzętu i nośników danych, którego zadaniem było stworzenie z tej technologii standardu przemysłowego. Z chwilą rozpowszechnienia z końcem lat 80-tych technologii wideo powstały oparte na niej pierwsze napędy wykorzystujące ukośny format zapisu danych. Do nich zaliczają się napędy typu 8 mm Video oraz DAT (Digital Audio Tape).

W połowie lat 90 na rynek zostały wprowadzone dwa nowe typy napędów, które wykorzystują liniowy format zapisu. Pierwsze z nich, będące następcami technologii QIC, to napędy typu SLR (Scalable Linear Recording) i Travan. Zapis odbywa się na tej samej zasadzie, lecz technologia została znacznie ulepszona. Drugie natomiast to napędy typu DLT (Digital Linear Tape). Technologia DLT została opracowana przez firmę Digital Equipment. Natomiast jej sukces to efekt działań firmy Quantum, która jest obecnie jej właścicielem

Rys.5.1. Ewolucja backupu taśmowego.

Przełom wieku to okres, w którym magnetyczne napędy taśmowe przeżywają swój renesans. Świadczy o tym choćby ciągły rozwój znajdujących się już na rynku technologii i formatów. Przykładem tego mogą być napędy SLR nowej generacji czy choćby napędy SuperDLT udoskonalona wersja DLT. Obecnie obserwuje się także powrót producentów napędów zapisujących dane metodą ukośną (Seagate, HP) do liniowego sposobu zapisu, gdyż okazało się, że zapis ukośny nie zapewnia odpowiedniej pojemności, prędkości oraz niezawodności. Dlatego też producenci
ci mają zamiar wprowadzić jeszcze w tym roku na rynek, wraz z firmą IBM, nowe napędy LTO (Linear Tape Open).

6. Technologie taśmowe

Właściwy dobór napędu taśmowego do tworzenia kopii zapasowych danych
w sieciach komputerowych nie jest uzależniony od rodzaju systemu operacyjnego
w którym pracuje. Czy jest to sieć pracująca w oparciu o system NetWare firmy Novell, Windows NT firmy Microsoft, czy też sieć pracująca pod kontrolą jednego
z systemów UNIX np. Sun Solaris, HP UX, IBM AIX itp. Kryteria doboru odpowiedniego napędu są takie same i na pewno nie jest to koszt wspomnianego urządzenia. Parametrami, które decydują o wyborze streamera jest struktura naszej sieci, czyli ile, oraz gdzie znajdują się serwery sieciowe, jaka jest wielkość danych które będą podlegały archiwizacji, oraz ile czasu możemy przeznaczyć na wykonanie backup-u.

Parametrami którymi powinien kierować się administrator przy doborze napędu są:

· pojemność,

· prędkość przepływu danych,

· czas dostępu do danych,

· niezawodność (mechanika i taśmy),

· bezpieczeństwo danych,

· koszt całkowity inwestycji.

Technologie taśmowe to:

- DAT

- SLR

- DTL

- Super DTL

- Ultrium LTO

6.1 Technologia DAT

Technologia DAT pojawiła się kilka lat temu do zapisu cyfrowego dźwięku, jednak ze względu na wysoką cenę magnetofony DAT nie stały się tak popularne
w domowych zastosowaniach jak standardowe magnetofony analogowe. Napędy pracujące w tej technologii zostały zaadaptowane z powodzeniem w przemyśle komputerowym jako napędy do archiwizacji danych komputerowych. Zasada ich działania jest bardzo podobna do magnetowidów VHS. Taśma wywlekana jest
z kasety i owijana na wirującym z dużą prędkością bębnie (ok. 2000 obr/min), który umieszczony jest pod odpowiednim kątem względem ruchu taśmy, która przesuwa się liniowo stosunkowo wolno (ok. 8 mm/s). Taki układ ruchu sprawia, że ścieżki zapisywane są ukośnie (helikalnie) względem taśmy. Ponieważ w czasie przewijania taśma porusza się z prędkością ok. 200 razy większą niż w czasie odczytu, średni czas dostępu do plików wynosi zaledwie ok. 40 s. Wraz z danymi na nośnik zapisywany jest odpowiedni kod umożliwiający szybkie odnalezienie pliku. Bardzo ważną cechą napędów DAT jest ich kompatybilność wstecz.

Rys.6.1.1 Technologia DAT