磁带机技术

磁带机技术 磁带机（Tape Drive）一般指单驱动器产品，通常由磁带驱动器和磁带构成， 是一种经济、可靠、容量大、速度快的备份设备。这种磁带机技术产品采用高纠错 能力编码技术和写后即读通道技术，可以大大提高数据备份的可靠性。根据装带方 式的不同，一般分为手动装带磁带机和自动装带磁带机，即自动加载磁带机。自动 加载磁带机实际上是将磁带和磁带机有机结合组成的。 自动加载磁带机是一个位于单机中的磁带驱动器和自动磁带更换装置，它可以 从装有多盘磁带的磁带匣中拾取磁带并放入驱动器中，或执行相反的过程。它可以 备份 100GB-200GB或者更多的数据。自动加载磁带机能够支持例行备份过程， 自动为每日的备份工作装载新的磁带。一个拥有工作组服务器的小公司可以使用自 动加载磁带机来自动完成备份工作。作为一种备份设备，磁带机技术也在不断发展。 当前市场上的磁带机，按其方式来分，可归纳为二大类：一类是数据流磁带机， 另一类是螺旋扫描磁带机。 数据流技术起源于模拟音频记录技术，很类似于录音机磁带的原理。它是通过 单个或多个静态的磁头与高速运动的磁带接触来记录数据。这种技术的缺点在于对 磁带的张力要求很高，耐用性较差。数据流磁带机按磁带的宽度分为 QIC （Quarter-Inch-Cartridge，即 1/4英寸)和 1/2英寸两种。1/2英寸磁带机是多 磁头读写，其数据传输率较高，容量较大。1/4英寸磁带机是单磁头读写，每记录 一轨后，都要通过跳轨来做反向记录，记录和检索速度都比较慢。DLT磁带机采用 的就是数据流读写技术。 螺旋扫描技术起源于模拟视频记录技术，很类似于录像机磁带原理。它和数据 流技术正相反，磁带是绕在磁鼓上，磁带非常缓慢地移动，磁鼓则高速转动，在磁 鼓两侧的磁头也高速扫描磁带进行记录。当它在一定时间内没有收到移动磁带的命 令，就会放松磁带并停止转动磁鼓，以防止不必要的介质磨损和避免介质长期处于 张力状态。所以，该技术具有高可靠性、高速度、高容量的特点。DAT磁带机采用 的就是螺旋扫描读写技术。 一、磁带机技术概述 根据 IDC的调查报告表明，目前比较流行的磁带机技术有 DC2000/Travan 磁带机、QIC DC6000磁带机、8mm磁带机、DLT/SDLT磁带机、DAT磁带机、 LTO磁带机、Mammoth磁带机以及 AIT/SAIT磁带机等。下面分别给予简单介绍。 Travan技术 这种采用工业 Travan磁带的磁带机以历史悠久、技术成熟著称，并 以稳定的可靠性和低廉的价格赢得了市场的青睐，加上这种磁带机所使用的磁带容 量为 20GB，恰好与目前大容量硬盘的容量不谋而合，因此具有较为广阔的市场。 Travan磁带机的安装比较方便，并口驱动器是用户非常熟悉的，只是内置 EIDE 接口的磁带机安装起来稍微有些复杂。随磁带机捆绑的软件还可以恢复单个或多个 文件，也可以进行自动无人值守备份。这类磁带机装载的软件通常具有灾难恢复功 能，可以加快硬盘发生故障后灾难恢复的进程，使操作更加便捷，克服了传统磁带 机在恢复数据之前必须先重新安装好操作系统和备份软件的缺陷。 QIC 磁带机技术 这是一种带宽为 1/4英寸，配有带盒的盒式磁带，也叫 1/4英寸磁带。它有两 种规格，即 DC6000和 DC2000/Travan。其中 DC6000磁带的驱动器是 5.25 英寸，它使用非常简单的驱动装置进行纵向记录，但是数据磁带结构却非常复杂并 且价格昂贵。在容量 1GB以上的市场中，它无法与 4mm与 8mm磁带竞争。 DC2000/Travan磁带的驱动器只有 3.5英寸，驱动器价格低，一般不具备硬件数 据压缩功能与即写即读功能，而且使用的介质造价也较高。这种产品对性能要求不 高的桌面计算机用户可能较合适，但用户不多。 8mm磁带机技术 该技术是一种由 Exabyte公司开发、适用于大中型网络和多用户系统的大容 量磁带技术。8mm磁带驱动器采用螺旋扫描技术，使用的磁带较宽，具有很高的 存储容量，一盒磁带的容量可以高达 14GB以上。 DLT磁带机技术 （SDLT） DLT(Digital Linear Tape-数字线性磁带)技术源于 1/2英寸磁带机。1/2英 寸磁带机技术出现很早，主要用于数据的实时采集，如程控交换机上话务信息的记 录，地震设备的震动信号记录等等。DLT磁带由 DEC和 Quantum公司联合开发。 由于磁带体积庞大，DCT磁带机全部是 5.25英寸全高格式。DLT产品由于高容量， 主要定位于中、高级的服务器市场与磁带库系统。DLT磁带每盒容量高达 35GB， 单位容量成本较低。另外，一种基于 DLT的 Super DLT（SDLT）是昆腾公司 2001 年推出的格式，它在 DLT技术基础上结合新型磁带记录技术，使用激光导引磁记录 （LGMR）技术，通过增加磁带表面的记录磁道数使记录容量增加。目前 SDLT的 容量为 160GB，近 3倍于 DLT磁带系列产品，传输速率为 11MB/s，是 DLT的 2 倍。 DAT磁带机技术 DAT（Digital Audio Tape）技术又可以称为数码音频磁带技术，最初是有惠 普公司（HP）与索尼公司（SONY）共同开发出来的。该磁带机的磁带宽为 0.15 英寸（4mm），又称为 4毫米磁带机技术，是一种用途广泛的数据备份产品。DAT 磁带盒较小，体积为 73mm×54mm×10.5mm，比一般录音机磁带盒还小。由于 存储系统采用了螺旋扫描技术，这类磁带的存储容量很高。DAT磁带系统一般都采 用即写即读和压缩技术，既提高了系统的可靠性和数据传输率，又提高了存储容量。 目前一盒 DAT磁带的存储量可以达到 12GB，压缩后则可以达到 24GB。DAT磁 带机的生产厂商较多，用户的选择余地较大。这种技术之所以大受欢迎的原因在于 它具有很高的性能价格比。 LTO磁带机技术 LTO（Linear Tape Open—线性磁带开放）技术是由 HP、IBM、Seagate 这三家厂商在 1997年 11月联合制定的，其结合了线性多通道、双向磁带格式的 优点，基于服务系统、硬件数据压缩、优化的磁道面和高效率纠错技术，来提高磁 带的能力和性能。LTO第四代标准的容量为 800G，传输速度为 80MB/s～ 160MB/s，这是目前任何一种磁带机都无法比拟的。 目前，LTO技术有两种存储格式，即高速开放磁带格式 Ultrium和快速访问开 放磁带格式 Accelis，它们可分别满足不同用户对 LTO存储系统的要求，其中 Ultrium磁带格式除了具有高可靠性的 LTO技术外，还具有大容量的特点，既可单 独操作，也可适应自动操作环境，非常适合备份、存储和归档应用。Accelis磁带 格式则侧重于快速数据存储，Accelis磁带格式能够很好地适用于自动操作环境， 可处理广泛的在线数据和恢复应用。 Mammoth磁带机技术 MammothTape技术是由MammothTape技术磁带机和 AME系列介质组 成。Mammoth驱动器是螺旋扫描的记录方式，8mm磁带与 DLT磁带相比既薄又 窄节省了大量的空间，Mammoth是使用磁鼓来读写 8mm磁带的，磁鼓上有 8个 磁头。在写磁带的时候，有四个磁头用来写，有四个磁头用来校验写的数据，在读 的时候 8个磁头都用来读数据，写满整盘磁带走带次数只需要一次，而 DLT的线性 纪录方式写满整盘磁带要走带 52次，大量的磨损了磁带和磁头。Mammoth驱动 器的走带路经很简捷，供带轮和走带轮在同一个盒子内，而线性磁带走带路经需要 一个引导头以到达走带轮。由于Mammoth的走带速度低而且磁带与磁头间不完全 接触留有空气层，所以磁带所受的张力就小，磁带的使用寿命比较长。最受用户欢 迎的是Mammoth的智能自动清洗功能，自带的动态磁头清洗轮自动清除磁头上的 污染物。 AIT磁带机技术（SAIT） AIT是 Sony公司开发的一种新型的智能磁带技术，它将一种新的记录格式、 ALDC压缩、MIC(磁带内存储器)能力以及独有的采用了 AME(先进的金属汽化附 着)媒介结合起来。区别于 DLT、LTO惯用的直线扫描技术，AIT采用了螺旋扫描 技术，这使得 AIT磁带机、磁带库产品具有了更快的速度和更小的体积。从最初的 AIT-1到目前到 AIT-3，再到 2007年将推出的 AIT-6，每一代 AIT磁带产品的容 量和传输速率都将翻一番，AIT-6的容量将达到 800GB，传输速率达 96MB/s。 S-AIT是基于 SONY先进的高密度记录格式（S-AIT），S-AIT具有 1.3TB （1300GB）的容量，目前 S-AIT产品线共有 4代连续的产品，基本上每新一代产 品的容量会倍增、传输速度倍增。SAIT-4技术可以提供单盘磁带 4TB的非压缩容 量（压缩后 10.4TB）。 目前提供磁带机技术的厂商很多，IT厂商中 HP（惠普）、IBM、Exabyte（安 百特）等均有磁带机产品，另外专业的存储厂商如 StorageTek、ADIC、Spectra Logic等公司均以磁带机、磁带库等为主推产品； HP、IBM以及 Seagate的 LTO 磁带机，SONY的 AIT、SAIT、DDS和 DTF磁带机，Quantum的 DLT和 SDLT 磁带机，STK的 9840和 9940磁带机，Tandberg的 SLR磁带机等等。下面还 是让我们看一看主流的螺旋扫描磁带机和主流线性记录磁带机产品。 二、主流螺旋扫描磁带机 1、Sony AIT-3磁带机 Sony AIT磁带机采用螺旋扫描技术，从 AIT-1开始，目前已经发展到 AIT-3。 AIT-3提供高达 100GB(压缩后为 260GB)的数据存储容量和 12MB/s（压缩后为 31MB/s）的传输率。其中采用了一系列 Sony独特的技术，如螺旋扫描系统控制 磁带以一个较低的速度经过高速旋转的大尺寸磁鼓，磁鼓上的超金属磁头 （HyperMetal）在磁带上形成密度很高的记录轨道;先进的伺服精密寻道系统继承 了 Sony在广播级录像机中应用的技术，允许磁带上的高密度记录和访问。Sony 独特的 AME（先进金属蒸镀）磁带也能够保证出色的记录密度和耐用性。AIT驱动 器还具有活性磁头清洗器，可以自动清除磁头表面的污迹，具有相当出色的免维护 特性。AIT-3完全兼容之前的 AIT-1和 AIT-2产品。 2、HP DAT40磁带机 DAT40是 HP公司最新的 DAT格式磁带机，是螺旋记录格式中体积最小巧的 产品，广泛应用在各种服务器中。小巧的 4mm磁带具有 40GB的单盘容量，足以 满足典型局域网环境下的备份要求。DAT40磁带机传输率达到 6MB/s，40GB数 据的备份在两小时之内即可完成。它具有 40万小时平均无故障时间及写后即读数 据校验功能，兼容 DDS-3和 DDS-2介质，确保与主流服务器、系统及软件兼容。 HP DAT40具有 HP单键灾难恢复特性，它可使用户以最新的备份磁带，快速、可 靠、方便地恢复整个系统。只需按动磁带机上的一个按钮，即可恢复操作系统、配 置信息、应用程序及数据文件。 3、Exabyte VXA-2磁带机 Exabyte VXA-2是 Exabyte公司推出的 VXA磁带机的第二代磁带机技术产 品。VXA-2显著提高了容量和性能，同时完全兼容 VXA-1的读和写。VXA-2磁带 机可以 12MB/s的传输速度记录 160GB的数据（压缩后），平均数据压缩比为 2∶ 1。VXA-2有三个接口选项可供选择，包括 Ultra2 Wide SCSI、IDE/ATAPI和 FireWire，并提供广泛的计算机平台和操作系统支持。VXA采用其独创的数据包格 式高级读/写体系，提供了确保数据 100%恢复的高可靠性设计，无空隙扫描技术 与主机数据速率匹配避免了磁带磨损和拉扯，保证了数据能在任何 VXA磁带机上恢 复。 4、Exabyte Mammoth-2磁带机 Exabyte Mammoth-2是最新一代 8mm磁带机技术产品，它采用螺旋记录 方式，显著提高了磁带记录密度和备份速率。它能容纳 60GB非压缩数据（压缩比 为 2.5∶1时压缩容量达 150GB），平均加载时间仅 17秒，快速走带装置可以很 容易找到需要的数据。它也是目前世界上备份速率最快的磁带机之一，可以提供 12MB/s（以 2.5∶1的压缩比压缩存储时达 30MB/s）的备份速率。Mammoth-2 所使用的 225m数据磁带的开始部分采用了 Exabyte独家 SmartClean技术的清 洗带，可以免除用户清理磁鼓之劳，而记录磁带采用的是 AME（高级金属蒸发磁带）， 具有记录密度高、性质稳定的特点，可以高速记录，读写寿命大于 2万次，并可长 期保存。 三、主流线性记录磁带机 1、DL8000 （DLT磁带机技术） DL8000是 DLT市场中最具影响力的产品，它采用单轴 1/2英寸磁带仓，以 纵向曲线形记录法为基础，单盘磁带容量达到了 40GB，持续传输速率 6MB/s，压 缩状态性能可提升一倍，主要应用于中、高级服务器市场与磁带库应用系统。 目前 DL8000具有 4条读写通道，提升了磁带的记录密度和性能，而且具有良 好的向下兼容性。DLT作为磁带机的一个开放性的标准几乎得到了所有厂商和操作 系统的支持，配套备份解决也经过了大量实践的验证，MTBF超过 2.5万小时。 从 Unix系统走来的 DL8000磁带机，已经逐渐渗透到了各个应用领域，有着广阔 的发展前景。 2、Tandberg SLR7磁带机 （SLR磁带机） Tandberg是一家老牌的磁带机厂商，SLR格式就是由其提出并发展起来的记 录格式，SLR-7磁带机是其为迎合中、小企业系统用户的存储需求而专门推出的产 品，具有未经压缩前高达 20GB的容量以及 3MB/S的传输率（压缩后可达 40GB 的容量及 6MB/S的传输率）。SLR7技术进行了优化机械设计，仅有 2个运行部 件（磁头和驱动马达），对磁带介质磨损小；磁带无需被拉出磁带盒，避免了磨损 和污染；它采用了低成本的新型、双通道双组 RWW（边写边读）磁头，数据备份 后无需校验，可节省 1/2的读写工作时间。 SLR7磁带机技术具有传输率自动调节、 VR2/PRML数据编码/解码技术，保证了容量及传输率的扩充需要。它通过内置的 ECC校验模块提供 10级的 Reed Solomon ECC错误校验，还具有 TapeAlert(磁 带报警系统)设计，可提供诊断信息及建议措施，增加了系统的安全性。面向中小型 用户，SLR7考虑得十分周到。 3、HP Ultrium(傲群）460（LTO磁带机） HP Ultrium磁带机是世界上最快的磁带机之一，单盘磁带的容量目前已经达 到 200GB，持续传输率 30 MB/s（压缩），支持 Ultra SCSI LVD（低压差分） 或 Ultra 2 SCSI，5.25英寸全高设计可以方便地安装在各种服务器中。Ultrium 的单轴磁带采用了先进的线性记录技术（目前支持 Ultrium-1记录格式），在半高 磁带介质上形成 8通道线性螺旋形记录。 它内置的智能特性使磁带机技术具有出 众的速度和性能：LTO-CM（磁带内存）加快了加载/卸载和数据访问时间；可以存 储磁带 ID、使用情况、历史记录及错误率，从而增强了可管理性，确保了可靠性； 全新设计 Ultrium格式采用先进的技术，增添了众多新特性满足磁带存储的需求， 适应未来发展趋势。HP Ultrium目前提供内置、外置和机柜式磁带机，它具有明 确的发展方向（Roadmap），HP提供产品三年保换服务（惠普系统匹配保修）。 4、IBM 3580 Ultrium磁带机 （LTO磁带机） IBM 3580 Ultrium磁带机是一系列新型磁带存储解决方案中的部件之一，具 有极大的扩展性和灵活性，在容量、性能和可靠性等方面取得了突破，胜任中档服 务器和网络备份的要求。目前 IBM 3580 Ultrium提供压缩 200GB的存储能力（可 以通过部件升级获得自动磁带加载等功能），30MB/s的压缩速率可以轻松面对各 种备份环境。它采用了单轴半高线性记录磁带，面板上还设有 LCD屏，可以提供基 于磁带的各种信息。 IBM Ultrium磁带机不仅拥有多磁道记录能力、磁阻（MR） 磁头和伺服技术，而且具有极高的记录密度，多级 ECC技术的采用更为保护宝贵的 数据完整性提供了保证。用户在购买 IBM Ultrium磁带机后，可以获得 IBM公司 全球服务与技术支持。 三、编后语 事实上，磁带机技术长期以来一直是首选的唯一的数据存储备份技术，因为磁 带介质不仅能提供高容量、高可靠性以及可管理性，而且价格比光盘、磁盘媒体便 宜很多。目前，磁带机技术可分为 Travan技术、QIC技术、DAT技术、8mm技 术、1/2英寸技术和 LTO技术等。其中 DAT技术磁带机占据的市场份额最大，已 成为备份设备的主流。Travan技术磁带机基本保持着原有的销售势态。QIC磁带 机技术市场正在迅速下降，8mm技术磁带机的客户群体也在萎缩。LTO磁带机技 术是一种新技术产品，具有许多应用优势，市场前景十分看好。 在目前磁带产品所应用的 LTO、DLT、AIT、DAT等主流磁带存储介质中，新 兴的螺旋记录格式磁带存储介质，如 AIT、DAT等因其体积更小、存储密度更高、 容量更大，已成为市场上最具冲击力的产品之一，也更受中小型企业用户的青睐。 传统的线性记录格式介质，如 LTO、DLT等由于其成熟、稳定的技术，广泛的用户 基础和可发展空间仍然在磁带存储产品中占据重要位置。考虑到线性技术和螺旋技 术介质并存发展的现状，许多磁带存储设备制造商提供的产品都可以做到多种磁带 存储介质的混装和兼容，这样就保证了用户先期投入的设备能够最大程度地被利用， 避免了资源的浪费，同时使多种技术磁带介质的优势得以充分发挥。 磁带机技术有很多种，它们的扫描方式、磁带机和磁带大小、性能指标、可靠 性指标和价格都不一样，而且差别很大。适用于企业级应用的数据流磁带技术，以 磁带的宽度为标准，大体上可以分为 3大类型： （1） 1/2英寸磁带技术：如 3590、9840、LTO、DLT/SDLT等； （2） 8毫米磁带技术：如 AIT、Mammoth等； （3） 非标准磁带技术：如 DTF、DST等。 磁带机是磁带库中最核心、最关键的部件，经过数十年的发展，如今的磁带机 技术各具特点，为用户的不同存储需求提供了不同的选择。 大型机自动磁带库一般 采用专有磁带技术（STK9840、9940、IBM3590、3592等），然而，在大型机 磁带库中有时也会出现混装多厂商磁带机的情况。目前，开放系统磁带库大都能够 同时支持主流磁带机技术（DLT—数字线性磁带、LTO—线性磁带开放协议、DAT— 数字影像磁带及 AIT—先进智能磁带等），并且可以在同一个磁带库中进行混装。