ذخیره‌سازی مبتنی بر Tape یا نوار

Tape یا نوار یکی از قدیمی‌ترین، پرکاربردترین و محبوب‌ترین فناوری‌های ذخیره‌سازی داده‌ها به شمار می‌رود که قابلیت‌های خوبی در اختیار مصرف‌کنندگان قرار می‌دهد. اولین نوارها در دهه 1950 به جهان معرفی شدند و از همان زمان تا کنون به عنوان یکی از فناوری‌های اصلی ذخیره‌سازی داده‌ها شناخته می‌شوند. نوارها طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله پشتیبان‌گیری و بازیابی اطلاعات، ذخیره‌سازی داده‌های تاریخی و ذخیره‌سازی داده‌های سازمانی را در بر می‌گیرند.

اگرچه نوار از قدیمی‌ترین روش‌های‌ ذخیره‌سازی اطلاعات است و روش‌های کارآمدتر و پیشرفته‌تری به جای آن ارائه شده‌اند؛ امّا همچنان از این فناوری در برخی کاربردهای خاص استفاده می‌شود.

به‌طور کلی می‌توان گفت که در حال حاضر، این روش برای ذخیره‌سازی و آرشیو اطلاعاتی که باید برای مدت زمان طولانی نگه‌داری شوند، کاربرد دارد.

سامانه‌های پشتیبان‌گیری مبتنی بر Tape به‌طور معمول در بانک‌ها و شرکت‌های بیمه که نیاز است تا سوابق مشتریان را برای سالیان زیادی به شکل ایمن نگه‌داری کنند استفاده می‌شوند. در این مطلب سعی داریم تا به طور تفصیلی از این فناوری و کاربرد آن صحبت کنیم.

ذخیره سازی مبتنی بر Tape یا نوار چیست؟

ذخیره‌سازی مبتنی بر نوار (Tape storage) یک فناوری ذخیره‌سازی داده‌ است که از نوارهای مغناطیسی برای ذخیره داده‌ها استفاده می‌کند. Tape Drive نوعی دستگاه ذخیره‌سازی اطلاعات است که دیتا را بر روی نوار مغناطیسی نوشته یا از آن می‌خواند.

ذخیره‌سازی مبتنی بر نوار در اموری که نیاز به ذخیره‌سازی حجم زیادی از داده‌ها با هزینه کم را دارند، کاربرد دارد.

ذخیره‌سازTape  این قابلیت را دارد که یکی از بزرگترین نیازهای شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ، یعنی «حفظ و نگهداری از داده‌های مهم» را پاسخ گوید. 

وجود خطراتی مثل ویروس‌ها، بدافزارها، باج افزارها و … ؛ تهدید بزرگی است که پیش رویِ شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ قرار دارد و هر لحظه ممکن است سبب از بین رفتن داده‌ها و ایجاد اختلال در فایل‌های اتوماسیون اداری شود. حتی از بین رفتن برخی از فایل‌های اشتراکی بین کارکنان که در سرورها قرار می‌گیرند، می‌تواند مانع فعالیت کارکنان شود. این‌جا است که تکنولوژی Tape با ذخیره‌سازی اطلاعات، پشتیبان‌گیری از اطلاعات و تهیه آرشیو از آن می‌تواند کمک مهمی به سازمان انجام دهد.                                                                                                                                                                                                                     

خوب است اشاره کنیم که تفاوت این روش با هارد درایوها در فضای ذخیره‌سازی است که در اختیار کاربران قرار می‌دهد. Hard Drive ها فضای ذخیره‌سازی مستقیم  ارائه می‌دهند، در صورتی که Tape Drive ها یک حافظه دسترسی متوالی  ارائه می‌کنند. برای شناخت دقیق نحوه عملکرد Tape Drive ، می‌توان عملکرد فیلم‌های ویدئویی قدیمی را در نظر گرفت که برای مشاهده بخش خاصی از ویدئو، مجبور بودیم فیلم را به عقب یا جلو ببریم تا بتوانیم آن بخش خاص را ببینیم. 

خوبیِ استفاده از نوار این است که در صورت خرابیِ هارد دیسک، به راحتی می‌توان داده‌ها را از روی نوار بازیابی کرد. با یک نرم‌افزار مناسب می‌توان به سادگی از نوار، نسخه پشتیبان یا اصطلاحاً بک‌آپ گرفت. این کار به دو شیوه دستی و خودکار انجام می‌شود. 

به طور کلی استفاده از Tape storage ها، محدودیت‌های بودجه‌ای شرکت را پوشش می‌دهند و سازمان‌هایی که نیاز به آرشیو داده‌های قدیمی دارند، آن‌ها را به Tape انتقال می‌دهند.

مزایای استفاده از فناوری Tape

1. ظرفیت بالا (چند ترابایتی و پتابایت)
2. سرعت بالا در نرخ انتقال
3. پشتیبانی از LTFS برای سادگی بیشتر در استفاده و در دسترس بودن
4. قابلیت اطمینان بالا و با کمترین نرخ خطا (Error Rates)
5. طول عمر بالا و قابلیت آرشیو طولانی مدت داده به مدت ۳۰ سال
6. ارتقاپذیری و قابل حمل بودن
7. کمترین میزان هزینه کل مالکیت یا TCO
8. صرفه‌جویی در مصرف برق
9. صرفه جویی در خرید
10. داشتن نقشه راه با پشتیبانی از Barium Ferrite
11. در امان بودن از حمله ویروس‌ها و بدافزارها

معایب استفاده از فناوری Tape

1_ سرعت پایین: 

معمولاً سرعت دسترسی به دیتای ذخیره‌شده روی نوارهای مغناطیسی پایین است. این سرعت پایین به عوامل مختلفی بستگی دارد که به صورت اجمالی به آن اشاره می‌شود:

• سرعت درایو نوار: درایوهای نوار با سرعت‌های مختلفی موجود هستند. درایوهای نوار با سرعت بالاتر، توانایی خواندن یا نوشتن داده‌ها با سرعت بیشتری را دارند.
• نوع نوار مغناطیسی: نوارهای مغناطیسی با انواع مختلفی از چگالی‌های ذخیره‌سازی تولید می‌شوند. نوارهای مغناطیسی با چگالی ذخیره‌سازی بالاتر، می‌توانند داده‌ها را در فضای کمتری ذخیره کنند، اگرچه سرعت دسترسی به آن‌ها کمتر است.
• حجم داده‌ها: بدیهی است که دسترسی به داده‌های بزرگ‌تر، زمان بیشتری می‌برد.

 

2_ قابلیت دسترسی کمتر:

 

همان‌طور که می‌دانید، نوارهای مغناطیسی به اندازه دیسک‌ها قابلیت دسترسی ندارند. این امر به خاطر ماهیت فیزیکی نوارهای مغناطیسی است که برای دسترسی به آن‌ها باید در یک Tape Library قرار گیرند.

در یک فرایند ساده برای دسترسی به داده‌های ذخیره‌شده روی یک نوار، ابتدا باید Tape Library را باز کنید،  سپس نوار را از آن خارج کنید، آن را به یک درایو نوار وصل کنید و بر اساس نیاز خود، داده‌ها را بخوانید یا بنویسید. این فرآیند زمان زیادی نیاز دارد و در زمان نیاز به دسترسی سریع به داده‌ها، قاعدتاً مشکل‌ساز خواهد بود.

 

3_ مشکلات ریکاوری:

اگرچه نوارها به نسبت طول عمر زیادی دارند؛ اما در صورت آسیب دیدن نوار، ریکاوری کردن اطلاعات آن به سادگی امکان‌پذیر نخواهد بود و هزینه و زمان بیشتری را نسبت به سایر روش‌های ذخیره سازی اطلاعات طلب می‌کند.

 

4_ حساسیت به محیط:

احتمالاً شنیده‌اید که نوارهای مغناطیسی نسبت به محیط حساس هستند. این امر به دلیل ماهیت مغناطیسی این نوارها است که ممکن است از عواملی همچون میدان‌های مغناطیسی خارجی، گرما، رطوبت و … تأثیر پذیرفته و آسیب ببینند. برای محافظت از نوارهای مغناطیسی در برابر چنین آسیب‌هایی باید از آن‌ها در محیطی کنترل‌ شده با دمای ثابت، رطوبت کم و عدم وجود میدان‌های مغناطیسی خارجی نگهداری کرد.

شرایط نگهداری Tape

 

Tape ها باید در محیطی امن و به دور از شرایط زیر نگهداری شود:

    گرد و غبار و آلودگی

    گازهای سمی و خورنده

    دود سیگار

    میدان‌های مغناطیسی

    نور شدید آفتاب

    رطوبت

    دمای بالای ۴۳ درجه

تکنولوژی LTO

LTO یا Linear Tap Open از مهم‌ترین فناوری‌های مطرح در زمینه ذخیره‌سازی مبتنی بر نوار در مقیاس بالا به شمار می‌رود که برای نخستین بار در سال 2000 توسط IBM، HPE و Seagate ابداع شد و به مرور در سال‌های بعد توسعه یافته است. LTO یک فرمت قدرتمند، مقیاس پذیر و سازگار است که نیاز رو به رشد ذخیره و حفاظت از اطلاعات را برآورده کرده است. 

تکنولوژی  LTO  هر دو-سه سال یک‌بار، نسخه جدیدی از LTO Tape را رونمایی می‌کند که معمولاً ظرفیت هر نسل نسبت به نسل قبل دو برابر است. 

تا کنون هشت نسل از این تکنولوژی به بازار آمده است که در ذیل به معرفی مختصر هر کدام از آن‌ها می‌پردازیم:

LTO-1:

نسل اول LTO در حالت Native دارای ۱۰۰ گیگابایت و در حالت فشرده ۲۰۰ گیگابایت ظرفیت دارد. همچنین نرخ انتقال داده در حالت Native ، ۲۰ مگابایت در ثانیه و در حالت فشرده ۴۰ مگابایت در ثانیه بود.

LTO-2:

طبق قاعده‌ای که پیشتر هم گفته شد، نسل دوم LTO ظرفیت ذخیره‌سازی و نرخ انتقال داده دو برابری را نسبت به نسل قبلی ارائه کرد. ظرفیت ذخیره سازی LTO-2 در حالت Native برابر با  200 گیگابایت و در حالت فشرده ۴۰۰ گیگابایت بود. همچنین نرخ انتقال داده در حالت Native برابر با ۴۰ مگابایت در ثانیه و در حالت فشرده، ۸۰ مگابایت در ثانیه بود.

LTO-3:

نسل سوم LTO در سال 2004 به بازار عرضه شد و ظرفیت ذخیره‌سازی و نرخ انتقال داده در این نسل نسبت به نسل قبلی دو برابر شد. ظرفیت ذخیره‌سازی در این نسل در حالت Native برابر 400 گیگابیت و در حالت فشرده ۸۰۰ گیگابایت بود. همچنین نرخ انتقال داده ۸۰ مگابایت در ثانیه و در حالت فشرده، ۱۶۰ مگابایت در ثانیه است. LTO-3 قابلیت پشتیبانی خواندن و نوشتن بر LTO-2 و قابلیت پشتیبانی خواندن LTO-1 را دارد.

LTO-4:

این نسل از  LTO که در سال 2007 به بازار عرضه شد، در حالت Native دارای ظرفیت ذخیره سازی 800 گیگابایت و در حالت فشرده 1.6 ترابایت بود. همچنین نرخ انتقال داده در Native، برابر با ۱۲۰ مگابایت در ثانیه و در حالت فشرده، ۲۴۰ مگابایت در ثانیه بود. در این نسل تکنولوژی رمزگذاری داده با استفاده از AES اضافه شد که با استفاده از الگوریتم‌های خاصی فشرده‌سازی را قبل از رمزگذاری ممکن ساخت.

LTO-5:

نسل پنجم LTO در سال 2010 به بازار معرفی شد که ظرفیت ذخیره سازی آن در حالت Native برابر 1.5 ترابایت و در حالت فشرده 3 ترابایت است. حداکثر نرخ انتقال داده در حالت Native ، برابر با ۱۴۰ مگابایت در ثانیه و در حالت فشرده، ۲۸۰ مگابایت در ثانیه بود. گفتنی است در LTO-5 تکنولوژی Partitioning یا پارتیشن‌بندی اضافه شد.

LTO-6:

این نسل در سال 2012 در بازار عرضه شد که ظرفیت ذخیره‌سازی آن در حالت Native برابر ۲.۵ ترابایت و در حالت فشرده، ۶.۲۵ ترابایت بود. همچنین نرخ انتقال داده آن در حالت Native، برابر با ۱۶۰ مگابایت در ثانیه و در حالت فشرده، ۴۰۰ مگابایت در ثانیه است. نرخ فشرده‌سازی این نسل نسبت به نسل‌های قبلی ۲.۵:۱ است در حالی که تا قبل از آن و از نسل اول تا پنجم، نرخ فشرده‌سازی برابر با ۲:۱ بود.

LTO-7:

نسل هفتم LTO در سال ۲۰۱۵ معرفی شد. در این نسل ظرفیت ذخیره‌سازی در حالت Native برابر 6 ترابایت و در حالت فشرده به ۱۵ ترابایت و همچنین حداکثر نرخ انتقال داده در حالت Native، برابر با ۳۰۰ مگابایت در ثانیه و در حالت فشرده، ۷۰۰ مگابایت در ثانیه تغییر کرده است.

LTO-8:

این نسل از LTO در سال ۲۰۱۷ وارد بازار شد. LTO-8 در حالت Native دارای 12 ترابایت و در حالت فشرده 30 ترابایت بود. نرخ انتقال داده LTO-8 در حالت Native، برابر با ۳۶۰ مگابایت در ثانیه و در حالت فشرده، ۷۵۰ مگابایت در ثانیه بود. این نسل دارای ویژگی WORM، رمزگذاری و پارتیشن‌بندی است. تفاوت این نسل با نسل‌های قبلی در این است که تنها با نسل هفتم سازگاری دارد و از تکنولوژی LTO-7 Type M media پشتیبانی می‌کند.

LTO-9:

آخرین نسلی که تا کنون عرضه شده، LTO-9 است که این نسل در حالت Native دارای ظرفیت ذخیره‌سازی 18 ترابایت و ظرفیت ذخیره‌سازی فشرده آن 2.5 برابر یعنی 45 ترابایت است. همچنین نرخ انتقال داده در این نسل در حالت Native برابر 400 مگابایت بر ثانیه است.

آیا Tape storage این روزها هم کاربرد دارد؟

همان‌طور که در ابتدای متن هم بیان کردیم، سامانه‌های پشتیبان‌گیری نواری به‌طور معمول در بانک‌ها و شرکت‌های بیمه که باید سوابق مشتریان را برای سالیان زیادی به شکل ایمن نگه‌داری کنند استفاده می‌شوند و با توجه به این‌که در مقایسه با شیوه‌های رایج مثل هارد دیسک‌های کامپیوترهای شخصی، نوارها طول عمر بالاتری دارند و از طرفی فضای ذخیره‌سازی بیشتری را ارائه می‌کنند، بهترین گزینه در این زمینه به شمار می‌روند.

با توجه به پیشرفت تکنولوژی، استفاده از نوارها به صورت مستقل، شاید چندان کارایی نداشته باشد. بهترین حالتی که برای استفاده از Tape drive می‌توان پیشنهاد کرد، روش ترکیبی استفاده از درایو نوری همراه با دیسک‌های سخت یا فضای ذخیره‌سازی ابری است؛ اگرچه این روزها شرکت‌های بزرگ از فناوری‌های جدید برای ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌کنند. استوریج hp یک نمونه از جدیدترین این فناوری‌ها است که در مطلب دیگری به طور مستقل به آن پرداخته شده و اگر قصد خرید استوریج hp را دارید، مطالعه آن را به شما پیشنهاد می‌کنیم.