Хранение информации на ленточных накопителях
+7 (495) 514-70-07
Главная » Технологии » Сравнение дисковых и кассетных видеоархивов в аспекте стоимости покупки и эксплуатации
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
Сравнение дисковых и кассетных видеоархивов в аспекте стоимости покупки и эксплуатации

Кристофер Стоун, компания «Бриллиг Консалтинг»



С тех пор, как миру были представлены новые разработки дисковых и цифровых кассетных накопителей на магнитной ленте, стоимость хранения данных стала непрерывно снижаться. Имея большую ёмкость при заманчиво низкой стоимости, жёсткие диски SATA ввергают в искушение просто хранить видеоданные на вращающихся носителях. Но разумно ли это? В данной статье рассматриваются как очевидные, так и менее очевидные вопросы архивирования видеоданных на дисковые и кассетные системы.

Отложим пока вопрос стоимости на потом, и, для начала, определимся по поводу некоторых традиционных аспектов сравнения диска и кассеты:

  • Ёмкость;
  • Производительность;
  • Доступность данных;
  • Устойчивость данных к повреждению.

Раньше магнитные ленточные кассеты были более ёмкими, нежели жёсткие диски. Но, с появлением дисков SATA, это уже не так. На данный момент доступны диски ёмкостью 1 Тб, но в то же время максимально ёмкий ленточный картридж, имеющий широкое хождение, доступен уже в варианте 800 Гб (с перспективой на 1,6 и 3,2 Тб).

И традиционно утверждение, что передача данных с диска происходит быстрее, чем с кассеты, но, опять же - это уже не так. Самые современные накопители на магнитной ленте LTO 4 фактически обладают устойчивой скоростью передачи данных более 100 Мб/с, что значительно быстрее дисковых массивов SATA RAID 5, которые едва ли обеспечивают и половину подобной производительности (RAID-массив из пяти дисков при скорости вращения дисков 7200 об/мин).

Поэтому, две наши традиционные характеристики - ёмкость и скорость - оказываются вывернутыми наоборот. А что с другими характеристиками: доступностью данных и устойчивостью к повреждению?

Основным преимуществом современных дисков является малое время доступа к небольшим блокам данных. Данные на диске расположены в случайном порядке, а скорость передачи данных является функцией скорости вращения шпинделя и временем перемещения головки записи-чтения. В свою очередь ленточные накопители записывают данные последовательно по всей длине магнитной ленты. Так какой же из этих двух вариантов передаёт данные быстрее всего? Взглянем на время, требуемое для извлечения двухчасового видеопотока в формате DV25 из обоих устройств.

Время доступа к видео на диске состоит из времени позиционирования головки на начале видеоданных и времени считывания всего видеофайла:

  • Среднее время позиционирования: 5-10 миллисекунд (незначительный параметр);
  • Скорость передачи данных DV25: 25 Мбит/с = 3,125 Мб/с;
  • 2 часа видео: 3,125 х 3600 секунд в час х 2 часа = 22 500 Мб.

При скорости 50 Мб/с потребуется 450 секунд или 7,5 минут, чтобы считать видеофайл.

Время доступа к этим же видеоданных на магнитной ленте будет состоять из времени, которое потребуется роботу для извлечения ленты из роботизированной видеотеки, времени загрузки ленты в накопитель, позиционирования считывающей головки на начале видеоданных и времени считывания видеофайла:

  • Манипуляции робота: 10 секунд;
  • Время загрузки данных с магнитной ленты: 22 секунды;
  • Среднее время позиционирования: 62 секунды.

При скорости 110 Мб/с для передачи данных потребуется 205 секунд. Прибавим к этому время доступа и получим значение 299 секунд или почти 5 минут, что необходимо для считывания видеофайла, - а это на 33% быстрее, чем если бы считывание происходило с дискового RAID-массива.

Подобным образом: передача видео длительностью 1 час займёт 3,75 минуты при считывании с жёсткого диска и 3,27 минуты при считывании с ленточной библиотеки. Это важное примечание, поскольку, чем больше содержимого будет записано в высоком разрешении (HD) и для видео одной и той же длительности потребуется бóльшая ёмкость хранения, тем более значимой характеристикой будет скорость передачи данных в рамках общей производительности системы архивации. В большинстве практических применений цифровые системы видеоархивирования, основанные на роботизированных видеотеках и высокопроизводительных ленточных накопителях, значительно превзойдут по производительности дисковые массивы для хранения данных. Если несколько файлов были поставлены в очередь на архивацию или повторное считывание, то время манипуляций робота и время загрузки данных с магнитной ленты будет практически незаметно на фоне общего времени считывания информации, т.к. ленточная система осуществляет предварительную загрузку кассет в накопители и готовит ленту к передаче данных. При использовании совместно с высокопроизводительным дисковым кэшем, ленточные накопители также обладают возможностью многопоточной параллельной передачи данных на полной скорости.

И последнее - изменение данных с течением времени, точнее говоря - устойчивость данных к повреждению, что, несомненно, является ключевым фактором. Потеря заархивированных данных попросту недопустима. Различные схемы RAID-массивов обладают различными уровнями сохранности информации. Как всегда, компромиссом является противостояние скорости и стоимости. К примеру, RAID 10 при высокой производительности является крайне дорогостоящим решением, в то же время RAID 5, при ощутимой дешевизне, имеет сниженную производительность.

Современные ленточные технологии с системой коррекции ошибок и верификации записанных данных являются хорошим и стабильным решением. Если не принимать во внимание физическое разрушение ленты, то данные можно считать неразрушающимися. С помощью видеоархиватора, такого как программный пакет XenData, изготовление копий магнитной ленты будет представлять собою простой, недорогой и автоматизированный процесс. В действительности, две копии могут быть сохранены в самой видеотеке, а третья копия может храниться в другом месте на случай аварийных ситуаций, просто на случай покрытия расходов на сам носитель информации.

Подобное нельзя сказать про дисковые массивы. Диски SATA, используемые в RAID-массивах большой ёмкости для хранения видеоданных таки выходят из строя, и, с учётом необходимого количества отдельных дисков, вовсе не исключено, что два диска не выйдут из строя практически друг за другом, поскольку они также подвержены износу и воздействиям окружающей среды. Фактически это означает отсутствие возможности использовать одинарный массив RAID 5, т.к. второй сбой в подобном RAID-массиве, по сути, уничтожит все данные.

Использование массива типа RAID 6 повысит безопасность хранения информации, но в таком случае единственным выходом для поддержания общей производительности системы будет создание дублированных RAID-массивов, независимо от того, будет ли это RAID уровня 5 или 6. Так нужно ли идти на подобные крайние меры? Доступность данных - также одна из ключевых причин. Если RAID-массив перешёл в критический режим (состояние «degraded») при восстановлении («rebuild»), то производительность значительно ухудшится. Как правило, процент системного времени, потраченного на восстановление RAID, настраивается. Если установить этот параметр на излишне высокое значение, то восстановление займёт меньше времени, но рабочая производительность составит лишь 40% от нормы. Установка низкого значения «rebuild» вызовет крайне длительное восстановление массива, во время которого есть риск потерять ещё один диск, что, в свою очередь, означает риск потери данных. Восстановление массива из дисков ёмкостью 1 Тб представляет собою длительный и медленный процесс, для завершения которого требуются сутки, и в то же время приходится бороться со значительно сниженной производительностью системы. Также следует отметить, что назначенный ресурс современных кассет (ленточных картриджей) составляет 30 лет - за это время дисковые накопители дадут сбой явно раньше.

Теперь выйдем за рамки традиционного сравнения дисков с магнитной лентой и обратим внимание на некоторые, менее осязаемые, компоненты, которые участвуют в создании стоимости видеоархива.

  • Первоначальная стоимость покупки;
  • Эксплуатационные расходы для запуска архива, включая воздушное охлаждение;
  • Стоимость дублирующих носителей и восстановление в случае аварийных ситуаций;
  • Расходы на транспортировку;
  • Стоимость замены компонентов системы в послегарантийном периоде;
  • Расходы на модернизацию.

В данной статье были рассмотрены только известные производители. Во всех случаях были использованы модели серверов и дисковые подсистемы IBM™, Dell™ и HP™. При покупке кассетной системы можно значительно сэкономить уже на начальной стадии. Видеоархив формата DV25 на 3 000 часов обойдётся в 82 000 $ - для ленточного варианта; и 121 000 $ - для дискового. Обе системы включают в себя изначальную трёхлетнюю техническую поддержку 24 x 7 x 4 непосредственно на месте нахождения архива.

Также, по месту расположения системы, будут иметь место значительные эксплуатационные расходы, связанные с электроснабжением архива и воздушным охлаждением. Кассетный архив потребляет максимум 662 Вт, и то, данная мощность в основном складывается из энергопотребления сервера и дисков кэша. Энергопотребление самой кассетной видеотеки минимально. Сравните: дисковая видеотека требует для своей работы 3 кВт. Что это означает в денежном эквиваленте? Исходя из калифорнийских тарифов на электроэнергию для коммерческих организаций мы получим сумму 811 $ - для ленточного архива; и 3 679 $ - для дискового.

Но и это ещё не всё. Охлаждение является необходимостью, а текущий подход к этому делу таков, что плотные дисковые стеллажные системы имеют фактор охлаждения 1:1, а системы низкой плотности, такие как ленточные архивы - 0,5:1. Итак, охлаждение обойдётся в 406 $ в год - для ленточного варианта; и 3 679 $ - для дискового. При эксплуатации свыше пяти лет сумма расходов составит в 6 085 $ - для ленточного архива; и 36 790 $ - для дискового. Т.е. более, чем в 6 раз.

Сравним две системы архивации на ~ 9 000 часов видео. Тут начальные затраты на оборудование ещё более впечатляющие. Цена вопроса составляет 172 000 $ - для ленточного архива; и 328 000 $ - для дискового. В случае с такими объёмными архивами вопрос энергопотребления имеет ещё больший вес. Кассетная видеотека Qualstar™ потребляет только 816 Вт в противовес 6,5 кВт у дисковой системы. Прибавим к этому расходы за год на охлаждение и получим эксплуатационную сумму, равную 1 500 $ - для ленточного архива; и 15 942 $ - для дискового. При эксплуатации свыше пяти лет сумма расходов составит 7 500 $ и 79 710 $ соответственно, что делает кассетную систему в 10 раз более дешёвой в вопросе эксплуатационных расходов.

Изготовление многочисленных копий содержимого архива, состоящего только из жёстких дисков, обойдётся в очень значительную сумму. И хотя две копии содержимого будут постоянно храниться на зеркальных RAID-массивах на случай локальных аппаратных сбоев, то на случай аварийных ситуаций нет никаких гарантий - если только RAID-массив с дубликатами не будет расположен удалённо. А стоимость третьей копии непомерна высока.

Создание же многочисленных копий архива в рамках кассетной системы - это недорогой способ, и стоимость дубликатов сводится лишь к стоимости самих кассет. Третий набор кассет на случай аварийных ситуаций не сильно бьёт по карману (в сравнении с общей стоимостью кассетной системы) и при этом обеспечивает ощутимую защиту видеоархива от сбоев.

В создании многочисленных ленточных копий есть и другие преимущества. Это простой и экономичный способ передачи видеоданных между объектами, в частности, между группой объектов и телевизионными вещательными станциями, расположенными в странах с ограниченной широкополосной инфраструктурой. В действительности, некоторые такие станции используют ленты LTO в качестве эффективного способа передачи материала между удалёнными объектами. Лента LTO имеет стоимость менее 1,90 $ (рекомендованная розничная цена) за 1 час видео в формате DV25.

А теперь давайте взглянем на стоимость поддержки в послегарантийном периоде. Вышеназванные системы, которые мы сравнивали с дисковыми системами, сразу включают в свою стоимость изначальную трёхлетнюю техническую поддержку 24 x 7 непосредственно на месте нахождения архива, но что произойдёт на 4-й и 5-й год эксплуатации пятилетнего срока службы?

Стоимость послегарантийного обслуживания (в режиме 24 х 7) архива на 3 000 часов видео составляет 4 375 $ в год для кассетной видеотеки и 7 500 $ для дискового архива; соответственно мы получим суммы в 8 750 $ и 15 000 $. Этого более, чем достаточно, чтобы оплатить третий дубликат всего архива. Вспомогательные расходы в послегарантийном периоде для систем на 9 000 часов видео ещё более несравнимы. Кассетная система обходится в 5 115 $ в год, а дисковая - в 19 500 $. В итоге сумма расходов за четвёртый и пятый год эксплуатации составит 10 230 $ для кассетного архива и чудовищные 39 000 $ - для дискового. Причина подобной дороговизны обслуживания дисковых систем кроется в том, что их обслуживание и поддержка рассчитывается исходя из количества обслуживаемых шасси (или корпусов), а в дисковой системе таких шасси восемнадцать штук.

Жёсткие диски потребляют энергию и вращаются круглосуточно. Учитывая то, что усреднённое значение отказов составляет 0,73% для дисков SATA корпоративного класса, а массив на 9 000 часов видео содержит 270 таких жёстких дисков, то велика вероятность того, что за год, во время гарантийного периода, два диска дадут сбой. В послегарантийном же периоде вероятность многочисленных выходов из строя дисков значительно повышается. Также существует ещё бóльшая опасность полной потери данных на одном из RAID-массивов вследствие одновременных отказов дисков. К счастью, использование зеркальных массивов с дублированной информацией смягчает подобные последствия. А что происходит, когда даёт сбой ленточный накопитель? Данные находятся в безопасности, если только магнитная лента не повреждается в сбойном накопителе - что маловероятно, - но дублирование информации решает данную проблему. С тех пор, как видеотеки стали использовать многочисленные ленточные накопители, подобная система архивации продолжает свою работу во время смены ленты в самом накопителе. Рабочий цикл ленточных накопителей существенно короче рабочего цикла жёстких дисков, которые вращаются круглосуточно. В то время, как ленточный накопитель требует периодического извлечения ленты LTO 4, сам накопитель определяет, когда ленту будет необходимо извлечь и заранее посылает запрос на извлечение управляющему программному обеспечению.

При условии, что извлечение ленты происходит по мере необходимости, можно ожидать удлинённого срока службы ленточных накопителей в сравнении с жёсткими дисками. Модернизация системы - это ещё один фактор, который необходимо учитывать при выборе системы видеоархивации. Расширение дисковых систем требует добавления аппаратных средств, т.к. зеркальный массив нуждается в обслуживании, а это влечёт за собой ещё бóльшие эксплуатационные расходы. Модернизация ленточных систем представляет собой гораздо менее затратное явление. Ленточные накопители LTO совместимы в режиме «чтение/запись» на одно поколение назад, и совместимы в режиме «чтение» на два поколения назад. Как правило, каждое новое поколение кассетных систем, по сравнению с прошлым, имеет удвоенную ёмкость и скорость передачи данных, таким образом архив на 3 000 часов меняется на архив 6 000 часов путём простой замены ленточных накопителей и самих лент. Ещё одна модернизация системы - и мы получим учетверение ресурсов при сохранении возможности считывать данные со старых лент. Ленты могут просто находиться на полке, поэтому ленты прошлого поколения могут быть извлечены из системы. Если какое либо содержимое потребуется хранить под боком, то эту информацию можно легко скопировать на новый носитель повышенной ёмкости.

Давайте посмотрим на пример удвоения ёмкости обеих систем на 9 000 часов, ведь теперь мы записываем видео в высоком разрешении (HD), а не в формате DV. Кассетная система потребует два новых ленточных накопителя и 264 кассеты. Основываясь на прошлых моделях ценообразования, можно рассчитать, что ленточные картриджи (кассеты) следующего поколения будут стоить приблизительно 80% от стоимости двух кассет прошлого поколения. При цене 210 $ за кассету ёмкостью 1,6 Тб и цене 10 000 $ за ленточный накопитель, стоимость системы от 99 до 198 Тб будет следующей: 2 х 10 000 $ + 264 х 210 $ = 75 440 $. И у нас по-прежнему остаётся имеющийся материал, хранящийся на лентах. Предположим, что цены на жёсткие диски снизятся на 25%, а ёмкость увеличится с 1 Тб до 2 Тб, и тогда удвоение дисковой системы обойдётся в 231 000 $ при условии, что нужно будет сохранить имеющиеся данные. Аналогично: модернизация системы на 3 000 часов обойдётся в 38 480 $ - для ленточного архива; и 75 750 $ - для дискового.

Таким образом, при сравнении с дисковой системой, использование в видеоархиве магнитной ленты для цифровой записи является гораздо более экономичным вариантом при приобретении, эксплуатации, поддержке и модернизации. Очевидно, что диски далеко не лучший выбор для долговременного хранения данных. Стоимость эксплуатации архива на 3 000 часов, при использовании ленты LTO, составит 97 000 $ на 5 лет, эксплуатационные расходы на такой же архив - только дисковый - составят уже 173 000 $; если архив на 9 000 часов, то расходы составят 196 000 $ - для кассетного архива и 447 000 $ - для дискового. Разница очевидна.

В таблицах 1 и 2 содержится общее резюме по расходам (в рамках срока службы) упоминаемых в статье видеотек на 3 000 и 9 000 часов.

Таблица 1. Типовые расходы на видеоархив на 3 000 часов (за срок службы архива)

Статья расходовАрхив на цифровой магнитной лентеДисковый архив
Первоначальная стоимость покупки82 000 $121 000 $
Расходы на электроэнергию811 $ в год3 679 $ в год
Расходы на охлаждение406 $ в год3 679 $ в год
Эксплуатационные расходы за 5 лет7 095 $36 790 $
Стоимость обслуживания и поддержки в режиме 24 x 7 x 4 на 4-й и 5-й год работы архива8 750 $15 000 $
Общая стоимость архива96 835 $172 790 $
Стоимость за час содержимого архива (дубликат)32,3 $57,6 $
Стоимость модернизации38 480 $75 550 $

Таблица 2. Типовые расходы на видеоархив на 9000 часов (за срок службы архива)

Статья расходовАрхив на цифровой магнитной лентеДисковый архив
Первоначальная стоимость покупки178 000 $328 000 $
Расходы на электроэнергию1 000 $ в год7 971 $ в год
Расходы на охлаждение500 $ в год7 971 $ в год
Эксплуатационные расходы за 5 лет7 500 $79 710 $
Стоимость обслуживания и поддержки в режиме 24 x 7 x 4 на 4-й и 5-й год работы архива10 230 $39 000 $
Общая стоимость архива195 730 $446 710 $
Стоимость за час содержимого архива (дубликат)21,7 $49,6 $
Стоимость модернизации75 440 $231 000 $



Кристофер А. Стоун (Christopher A. Stone) является председателем компании «Бриллиг Консалтинг» (Brillig Consulting) и ведущим экспертом в области телерадиовещания и создания телевизионных архивов.

Контактная информация:

Christopher A. Stone

Brillig Consulting

P.O. Box 270564

Louisville, CO 80027

USA

stoneca@peakpeak.com

Тел: +1 720 890 4658

Хранение информации на ленточных накопителях.

DITAPE.RU
© 2009-2017
Проект компании DILARIS