Хранение информации на ленточных накопителях
+7 (495) 514-70-07
Главная » Технологии » Международный перспективный план развития систем хранения на магнитной ленте. Часть 3
Стандарты
дата картриджей
Наиболее распространенные стандарты дата картриджей
Производители дата картриджей
Наиболее распространенные стандарты дата картриджей
  • Дата картриджи LTO Ultrium
  • Дата картриджи IBM 3592/ IBM 3590
  • Дата картриджи 4mm / DDS / DAT72
  • Дата картриджи AIT / SAIT
  • Дата картриджи 8mm / ЕXABYTE
  • Дата картриджи QIC 1/4 Inch / TRAVAN
  • Дата картриджи DLT / SUPER DLT / S4
  • Дата картриджи SLR / TANDBERG
Международный перспективный план развития систем хранения на магнитной ленте. Часть 3

Оглавление

Международный перспективный план развития систем хранения на магнитной ленте. Часть 1

Международный перспективный план развития систем хранения на магнитной ленте. Часть 2

Международный перспективный план развития систем хранения на магнитной ленте. Часть 3

Международный перспективный план развития систем хранения на магнитной ленте. Часть 4

Международный перспективный план развития систем хранения на магнитной ленте. Часть 5



На момент составления настоящего документа (середина 2011г.) стоимость поколения LTO-4 (которое началось во 2 квартале 2007 года с устройств с 800 GB собственной емкости) приближалась к $0,03/GB. Самое последнее на текущий момент поколение LTO-5, которое началось во 2 квартале 2020 года, стоит приблизительно $0,04/GB, но эта цифра стремительно падает и, по прогнозам, через 1-2 года составит $0,02/GB.

Описанный выше сценарий представляет важность в контексте развития методологии для будущих поколений кассет с гораздо большей физической емкостью. Исторически каждое новое поколение стандарта было способно поддерживать ту же самую первоначальную стоимость одной кассеты, которая была у предыдущего поколения. Таким образом, с каждым новым поколением стоимость решения в расчете на GB только уменьшалась. Существует несколько подходов к удвоению физической емкости устройств. Наиболее часто употребляемый подход является эволюционным: использование магнитных частиц меньшего размера, уменьшение зазора между головкой и магнитной лентой, а также более плотная конструкция и повышенная устойчивость к условиям окружающей среды позволяет увеличить как линейную плотность в битах, так и поперечную плотность записи. Пока поставщики материалов (особенно несущей пленки и магнитных частиц) способны улучшать производительность без существенного повышения цены, рассматриваемый эволюционный подход остается в силе.

Фактором воздействия на повышение цены на кассеты является снижение объемов производства. С 2004 года поставки оборудования упали более чем на 50%, и этот спад, согласно прогнозам до 2015 года, будет только продолжаться, хоть и с меньшей скоростью. Другим фактором риска для процесса уменьшения отношения $/GB является ставший очевидным потенциальный рост стоимости несущей пленки. Если рассматривать продукты последнего поколения, то доля стоимости носителя данных, которую вносит несущая пленка, выросла и сейчас приближается к 20-30% от полной стоимости носителя. Пока для обеспечения необходимой производительности носителей в будущем требуются новые семейства материалов для несущей пленки, таких как ароматический полиамид, возможность поддерживать стоимость производства носителей на постоянном уровне находится под угрозой, так как стоимость такой пленки может в 10-15 раз превышать стоимость традиционной подложки типа полиэтиленнафталата (PEN). Для приложений архивирования данных и хранения в крупных цифровых библиотеках стоимость системы для пользователя будет во многом определяться стоимостью носителей. Таким образом, важным моментом является изучение новых технологий организации накопителей данных (таких как сервосистемы, каналы) как способов достижение требуемых в будущем емкостей для хранения.

Как было показано выше для ленточных ЗУ и автоматизированных ленточных систем, доходы от продаж и объемы поставок ленточных носителей также падали в последние годы, что продемонстрировано на рисунках 20 и 21. С момента публикации отчета «INSIC 2008 International Magnetic Tape Storage Roadmap» продукты стандарта LTO в среднем классе продолжили увеличивать свою долю прибыли, и в 2010 году доходы от их продаж составляли две трети от всего рынка ленточных носителей, а объемы поставок составляли три четверти от всего объема поставляемой продукции этого класса. Остальная часть рынка образована главным образом магнитной лентой корпоративного класса (центры обработки и хранения данных), а именно продуктами линейки TS11xx компании IBM, и формата T10000 производства Oracle. Также отмечается сокращающееся наличие продуктов начального уровня. Магнитная лента начального уровня признана неактуальной и исключена из обсуждения цен на носители. Как показано на рисунках 20 и 21, кривые доходов от продаж и объемов поставок носителей на магнитной ленте в следующие 5 лет будут иметь пологий вид или слегка понижаться [31]. В частности, рынок продукции стандарта LTO среднего класса в среднем будет составлять 700 млн. долларов США в год, а рынок носителей корпоративного класса или класса дата-центров составит около 250 млн. долларов США ежегодно. Такое различие в величине прибыли не отразится на доминирующем положении стандарта LTO в доле объемов поставки, которая, по прогнозам, составит 85-90% от общего количества поставляемых носителей [32]. Как результат, общая стоимость в расчете на GB будет сильно зависеть от развития LTO, и в меньшей степени от сегмента устройств TS11xx и T10000.

Прогноз по изменению доходов от продаж ленточных носителей

Рисунок 20: Прогноз по изменению доходов от продаж ленточных носителей [31].

Прогноз по изменению объемов поставок ленточных носителей

Рисунок 21: Прогноз по изменению объемов поставок ленточных носителей [31].

Интересен для изучения следующий вопрос: принимая во внимание наблюдаемый в настоящее время переход от технологии преимущественно для резервного копирования и восстановления информации к технологии, главным образом используемой для архивного хранения и извлечения данных из архивов, можем ли мы ожидать изменения относительного распределения в отношении используемых ленточных накопителей и носителей информации на магнитных лентах? Используя данные, представленные на рисунках 16 и 21, мы рассчитали историю изменения отношения объемов кассет к ленточным накопителям, а также сделали прогноз на период с 2005 по 2015 год. Результаты изысканий представлены на рисунке 22. Мы видим, что в течение периода 2007-2009гг. наблюдался заметный рост соотношения кассеты/накопители, который составил около 45%. По времени этот рост совпадает со значительным увеличением объемов использования для резервного копирования дисков с технологией дедупликации (см. рисунок 12). Также интерес представляет исторические тенденции и прогноз по выравниванию данного соотношения в период с 2009 по 2012 год, за которым следует предположение, что соотношение с 2012 по 2015 год вырастет еще на 19%. Таким образом, всего за период времени, отображенный на Рисунке 22, соотношение использования кассет к дискам увеличивается с 39,17 до 65,89 или около 68%.

Исторические тенденции и прогноз соотношения ленточных кассет и ленточных накопителей в период с 2005 по 2015 год

Рисунок 22: Исторические тенденции и прогноз соотношения ленточных кассет и ленточных накопителей в период с 2005 по 2015 год (рассчитано по данным рисунков 16 и 21) [27, 31].

1.3 Преимущества стоимости и энергопотребления ленты для долгосрочного хранения информации

В то время, как для управления процессом резервного копирования ключевым принципом является скорость восстановления данных, что свойственно модели совместного использования дисковых и ленточных накопителей, хранения информации в течение более длительного промежутка времени требует сочетания высокой надежности, долговечности хранимой информации и низкой стоимости решения. Всем этим требованиям идеально соответствует магнитная лента.

Магнитная лента имеет множество преимуществ в отношении сохранения данных на период времени, превышающий несколько месяцев. К этим преимуществам относятся:

  • Низкая стоимость приобретения и низкие эксплуатационные расходы, частично благодаря низкому энергопотреблению или полному отсутствию в обеспечении энергией;
  • Большой срок годности - до 30 лет и, возможно, больше;
  • Высокая надежность данных, превышающая на несколько порядков диски SATA;
  • Высокая скорость передачи данных, превышающая скорость передачи для дисков SATA.

Так как цена является движущей силой инвестирования в развитие информационных технологий, то хранение информации на ленточных носителях считается предпочтительным по причине существенного преимущества перед дисковыми накопителями в части долгосрочного хранения. Данное обстоятельство, наряду с техническими атрибутами долгого срока хранения и очень высокой надежности данных делает магнитную ленту идеально пригодной для долгосрочного хранения данных.

В этом разделе мы рассмотрим результаты двух аналитических исследований, целью которых была оценка и сравнение цены приобретения и совокупной стоимости владения дисковых и ленточных систем, сконфигурированных для долгосрочного хранения данных. Одно из исследований (далее называемое работой INSIC) основано на модели, реализованной одним из авторов настоящего отчета [33], а другое исследование опубликовано Clipper Group [5]. По результатам обоих анализов, для целей архивирования затраты на систему на базе магнитной ленты во много раз (от 4 до 15, в зависимости от деталей анализа) ниже затрат на дисковую систему. Более того, оба анализа позволяют сделать поразительный вывод о том, что в рассматриваемые периоды времени только одни энергозатраты на дисковую систему хранения данных превышают стоимость всей ленточной системы, включая стоимость оборудования и приобретения носителей данных, затраты на техническое обслуживание, расходы на общую площадь и электроэнергию!

1.3.1 Прогноз изменения стоимости хранения данных на ленточных носителях (исследование INSIC)

Несмотря на то, что некоторые системы обработки данных на базе ленточных накопителей используют только один накопитель на магнитной ленте и одну или несколько кассет, подавляющее большинство систем хранения данных на ленте автоматизированы и задействуют множество кассет. Большинство дата-центров сегодня имеют установленную у себя систему хранения на магнитной ленте, которая использует от дюжины до тысяч кассет с данными, внутри библиотеки, содержащей слоты для отдельных картриджей и монтажные площадки для многих видов накопителей. Выбор кассеты, устанавливаемой в накопитель, осуществляется механическим роботом под управлением программы резервного копирования или архивирования данных. Чтобы получить точную оценку стоимости хранилища на ленточных накопителях, нам необходимо учитывать стоимость всех системы библиотечного хранения на магнитной ленте в сборе, включая саму библиотеку с автоматизированной системой управления и слотами для кассет, ленточные накопители и все кассеты.

Цена библиотеки включается в стоимость, потому что мы, по существу, пытаемся сравнить стоимости различных технологий хранения и предоставления доступа к данным, которые должны быть готовы к работе с приложениями заказчика без участия операторов. Для дисковых накопителей такой ценой является цена внешнего дискового хранилища, обычно подключаемого к серверу приложения по оптическому каналу связи или SAS (SCSI с последовательным интерфейсом). Стоимость библиотеки на магнитных лентах можно логически сравнить со стоимостью системы хранения данных на дисках, так как обе системы предоставляют информацию серверу по запросу. Автоматизированные библиотеки увеличивают стоимость всей системы хранения данных на магнитной ленте, но в то же время они являются критичными для большинства операций пользователя в корпоративном и среднем сегменте, поэтому внедрение этого элемента иерархии ЗУ позволяет сделать наиболее адекватное сравнение по цене с дисковыми системами. За стандартную цену библиотеки на магнитных лентах примем среднюю стоимость библиотеки в «среднем» сегменте (емкость кассеты - 101-500) из Глобального прогноза и анализа IDC по рынку ленточных накопителей на период 2011-2015гг. [27] и Глобального прогноза и анализа IDC по рынку автоматических ленточных систем на период 2011-2015гг. [30].

При формировании оценки стоимости хранилища на магнитной ленте используется широкий ряд различных переменных. Например, число ленточных кассет по отношению к ленточному накопителю может сильно различаться от одного пользователя или приложения к другому. В порядке вещей наблюдать пользовательские среды с соотношением в сотни и даже тысячи ленточных кассет на один ленточный накопитель. Также можно найти пользователей, которые используют всего семь кассет на один накопитель (по одной на один ежедневный цикл резервного копирования). Другой характеристикой, способной значительно изменять свое значение, является число ленточных ЗУ на ленточную библиотеку. Для многих пользователей характерен месячный или годовой период максимальной рабочей нагрузки, требующий одновременного выполнения операций чтения и записи с множества ленточных ЗУ, что может привести к увеличению количества ленточных накопителей в библиотеке. Другие пользователи с тем же количеством кассет могут испытывать меньшую пиковую активность, что требует, таким образом, меньше накопителей на магнитной ленте.

Чтобы спрогнозировать изменение цены на организацию хранилища на базе магнитной ленты, авторами настоящего документы были выполнены оценки данных отношений с целью получения величины $/GB для ленточного хранилища, которую можно использовать для сравнения с аналогичной величиной для системы хранения данных на дисковых носителях, полученной IDC [34]. Пусть натуральные показатели оценки составляют 50 единиц носителей на один ленточный накопитель и четыре устройства типа LTO-5 на одну библиотеку. В течение прогнозируемого периода эти цифры полагаются неизменными. Также для всей подсистемы положим шестипроцентное годовое снижение цены, что соответствует планам IDC в [27] и [30].

Как уже было сказано выше, возьмем стандартную конфигурацию ленточной библиотеки данных среднего размера.

Далее, чтобы получить представление о тенденциях движения цен с точки зрения индустрии, предположим, что в среднем обычному пользователю требуется поместить на хранение 500 TB данных, и что потребности пользователя в объемах хранения примерно совпадают с увеличением емкости кассеты. Такое предположение ограничивает изменение величины $/GB, благодаря изменениям в конфигурации библиотеки. В 2010 году на среднем сегменте рынка доминировал формат LTO, а последнее поколение кассет стандарта LTO имели собственную емкость 1,5 TB. Помимо ассоциации компаний – поставщиков решений LTO, куда входят Hewlett-Packard, Quantum и IBM, такие кассеты были широко доступны у таких поставщиков, как Dell или Oracle. В данном анализе участвовали только кассеты стандарта LTO-5 с емкостью 1,5 TB. Далее сделаем предположение касательно сжатия данных. Промышленным стандартом начинает считаться коэффициент компрессии 2:1, и ассоциация поставщиков решений LTO также использует его. Эту же величину мы использовали в своем анализе. С появлением инструментов, способных осуществлять сжатие основного ЗУ, стало необходимым сравнение и собственных емкостей хранения, поэтому в оценке участвуют цены на носители как сжатой, так и несжатой (собственной) емкости.

Ценообразование в динамической среде всегда представляет собой нетривиальную задачу. Единые для отрасли цены, полученные IDC, рассчитаны таким образом, что их значения соответствуют розничным ценам. Следовательно, их важно сравнивать с оценкой розничной цены на системы библиотечного хранения на ленточных носителях. Таким образом, мы получим конкурентную цену ленточной библиотеки, включая накопители, на основании Прогноза и анализа IDC мирового развития автоматизированных систем хранения на магнитной ленте в период 2011-2015гг. [30]. Мы считаем полученные нами результаты обоснованными. Полученные нами цены не являются заниженными и не являются номинальными.

Ключевым компонентом ленточного хранилища является носитель информации на магнитной ленте и его цена. Цены на носители испытывают существенные колебания, основанные на жизненном цикле ленточной кассеты. На ранней стадии жизненного цикла товара цены стремятся к превышению номинала; с течением времени цены существенно падают по мере увеличения объемов поставок кассет и выхода на рынок вторичных поставщиков. Вместо того, чтобы описывать данные явления в деталях, для целей моделирования оставим в качестве единственной переменной величину емкости кассеты, приняв цену кассеты постоянной и равной 100 долларов США. Эта величина приближается к средней номинальной цене, а розничные цены при этом оказываются на 40-50% ниже. Таким образом, полученные в результате моделирования результаты можно считать консервативными, т.е. прогнозирующими стоимость системы хранения на магнитной ленте на уровне несколько выше, чем фактические величины.

Стоимость ленточной системы, представленная в настоящем документе, была выработана для библиотеки с суммарной емкостью 707 TB. В своем исследовании мы сделали вывод о том, что цены на системы хранения данных на базе магнитной ленты в расчете на GB сильно варьируются, снижаясь при увеличении объемов данных, принимаемых на хранение. При очень больших объемах данных величина $/GB стремится к стоимости носителя. Чтобы учесть этот аспект «очень большой библиотеки», мы также построили график для чистой цены в $/GB на ленточные носители.

Принимая во внимание все вышеизложенное, анализ ограничивается увеличением емкости кассеты. При этом можно сделать прогноз, что скорость такого увеличения составит 40% в год для прогнозного периода, что соответствует технологическим задачам, поставленным настоящим перспективным планом. Чтобы обойти потенциальные сложности конструкции, предположим также, что требования к емкости библиотечных хранилищ на базе магнитной ленты растут с той же скоростью. Это позволяет нам считать число кассет и ленточных накопителей константой для рассматриваемого периода времени.

Результирующий прогноз по изменению стоимости организации ленточного хранилища приведен на рисунке 23. В целом мы можем увидеть, что в ближайшие несколько лет цена на системы библиотечного хранения данных на магнитной ленте в расчете на GB сохранит свое преимущество над дисковыми системами: в восьмикратном размере по отношению к обычным дискам и в четырехкратном – по отношению к дискам с оптимизированной емкостью, основываясь на собственной емкости магнитной ленты. Под «обычными дисками» будем понимать дисковые накопители с оптимизированной производительностью, а под «дисками с оптимизированной емкостью» - дисковые накопители большой вместимости с низкой ценой в расчете на GB. Кроме того, аналогично исследованиям IDC [29], предположим, что для данных, хранящихся на дисках, была применена дедупликация. Отметим, что нижняя кривая на рисунке 23 только для ленточных носителей была рассчитана с учетом коэффициента компрессии 2:1.

Сравнение прогнозной цены в расчете на GB для систем хранения на базе дисков и магнитной ленты

Рисунок 23: Сравнение прогнозной цены в расчете на GB для систем хранения на базе дисков и магнитной ленты (кривая, соответствующая носителю информации, приведена с учетом коэффициента компрессии 2:1) [27, 30, 33, 34]

Аналогичная методика была использована в перспективном плане развития средств хранения на базе магнитной ленты, опубликованном INSIC в 2008 году. Мы сравнили прогнозные значения 2008 года с фактическими значениями цены в расчете на GB за прошедший период. Результаты сравнения представлены на рисунке 24.

Сравнение прогнозных значений 2008 года с фактическими значениями стоимости систем хранения за прошедший период 2008-2010 гг.

Рисунок 24: Сравнение прогнозных значений 2008 года с фактическими значениями стоимости систем хранения за прошедший период 2008-2010 гг. [27, 28, 30, 33, 34].

Из сравнения прогнозных данных по стоимости системы хранения из отчета 2008 года с фактическими значениями 2010 года за прошедший период 2008-2010 гг. видно, что фактическая среднерыночная цена, как для дисков, так и для магнитной ленты, была выше прогнозируемой. При этом кривые цены на магнитную ленту более приближены к прогнозным кривым (с отклонением в пределах ~7%).

В 2010 году на рынке были представлены накопители и кассеты стандарта LTO 5 поколения. Величина $/GB для этих устройств соответствовала актуальной на тот момент времени входной цене, но слегка превышала значение, спрогнозированное на 2010 год в публикации 2008 года. В течение указанного периода темпы развития ленточных устройств соответствовали как прогнозным, так и фактическим данным по годовому снижению величины $/GB для дисковых систем, невзирая на значительную экономию за счет роста производства дисковых устройств, обусловленного ростом использования дешевых дисковых решений для таких приложений, как резервирование личных данных, хранение на портативных компьютерах, краткосрочное резервирование данных в дата-центре, а также приложений пользовательской электронной аппаратуры. Помимо вторичного эффекта снижения объемов производства ленточных накопителей и кассет, данный анализ не учитывает возросшее использование виртуальных (на базе дисковых устройств) ленточных библиотек с дедупликацией данных для резервного копирования. Так как количественно измеряемая экономия, достижимая при дедупликации данных, сильно зависит от типа данных, то дедупликация в целом сужает разрыв между значениями $/GB для дисковых и ленточных систем, используемых для приложений резервного копирования и восстановления данных. В случае архивного хранения разрыв между значениями $/GB между магнитной лентой и дисками без применения дедупликации остается на прежнем уровне, поскольку в архиве присутствует только один экземпляр данных, а дедупликация, таким образом, в целом неприменима. Чтобы сохранить разрыв в уровне цен в пользу дисковых устройств, производителям ленточных накопителей и кассет потребуется реализация более агрессивного контроля цен, а также поиск новых возможностей для магнитной ленты, которые позволят не только компенсировать снижение объемов производства в результате перехода к виртуальным библиотекам, но и значительно увеличить объемы выпуска, как оборудования, так и носителей.

При реализации крупных решений по организации библиотечных дата-центров совокупная стоимость владения сильно зависит от стоимости ленточных носителей. Недавние тенденции и ценовые прогнозы на будущее рассматривались в разделе «Рыночные тенденции». Как уже было показано, прогноз по непрерывному уменьшению стоимости носителей в расчете на GB зависит от способности индустрии к одновременному совершенствованию технологии ленточных накопителей и носителей. Потенциал такого совершенствования подробно рассматривается в следующих разделах настоящего документа.

Стоимость носителей в расчете на GB является одним из нескольких постоянно изменяющихся параметров хранилища данных на магнитной ленте (к другим таким параметрам относится стоимость энергоснабжения/охлаждения, аппаратуры, программного обеспечения, технического обслуживания и т.д.). На Рисунке 19 раздела «Рыночные тенденции» настоящего документа видно, что средневзвешенная стоимость в расчете на GB всех актуальных ленточных носителей среднего и корпоративного сегмента падает приблизительно на 24% ежегодно. Отметим, что график на Рисунке 19 построен для собственной емкости, тогда как кривая изменения цены на ленточные носители, представленная на Рисунке 23, основана на емкости с коэффициентом компрессии 2:1. Поколение стандарта LTO-5 с собственной емкостью 1,5 TB, поступившее на рынок во втором квартале 2010 года, во 2 квартале 2011г. оценивалось уже приблизительно в $0,04/GB.

Хранение информации на ленточных накопителях.

DITAPE.RU
© 2009-2017
Проект компании DILARIS