ذخیره‌ساز نواری Tape چگونه اطلاعات را ذخیره می‌کند

Tape نوار باریکی مغناطیسی است که اطلاعات روی آن نوشته می‌شوند و برای ذخیره داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به بیان دقیق‌تر در تیپ، نوار باریکی از زیر یک هد مغناطیسی عبور می‌کند که داده‌ها را در قالب بیت‌ها ذخیره‌سازی می‌کند. به طور معمول، کاربران می‌توانند داده‌های مختلفی روی نوار ذخیره‌سازی کنند. Tapeها در قالب کارتریج‌ها و کاست‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و درون درایوی قرار می‌گیرند که اطلاعات را روی آن‌ها ذخیره‌سازی می‌کند. با توجه به این‌که نوارهای خاصیت مغناطیسی دارند باید به شکل ایمنی از آن‌ها نگه‌داری شود و در نزدیکی میدان‌های مغناطیسی قرار نگیرند. تیپ‌ها درست مثل نوارهای کاست قدیمی هستند که با دو قرقره محصور شده بودند که وظیفه به حرکت درآوردن نوارهای مغناطیسی را دارد. برای این منظور کاست‌ها یا همان کارتریج در دستگاهی قرار می‌گیرد که قادر به خواندن یا نوشتن روی تیپ است. پشتیبان گیری در تیپ درایو را باید یکی از مقرون‌ به صرفه‌ترین راهکارها برای ذخیره‌سازی اطلاعات توصیف کرد که در مقایسه با نمونه‌های مشابه ارزان‌تر است و ظرفیت ذخیره‌سازی چندین ترابایتی اطلاعات را ارائه می‌دهد.

برای ذخیره داده‌ها روی کاست های دیجیتال، هد خواندن یا نوشتن به سرعت حرکت می‌کند. حرکت سریع هد فرآیند خواندن و نوشتن را انجام می‌دهد و همچنین به سایر دستگاه های متصل به Tape Library، اجازه تنظیم سرعت را می‌دهد تا اطمینان حاصل شود که تمامی بیت‌های اطلاعاتی به درستی روی نوار نوشته شده‌اند. لازم به توضیح است که UNIVAC اولین کامپیوتری بود که از نوار برای ذخیره اطلاعات استفاده کرد.

معرفی دستگاه Tape و بررسی انواع آن

دستگاه Tape یک دستگاه ذخیره‌سازی داده است که اطلاعات را روی کاتریج‌ها ذخیره‌سازی می‌کند. این دستگاه عمدتا برای پشتیبان‌گیری از داده‌ها، بازیابی و نگهداری آن‌ها برای مدت طولانی به کار می‌رود. دستگاه Tape قابلیت ذخیره‌سازی حجم زیادی از داده‌ها را دارد که فرآیند مدیریت و سازمان‌دهی کلان‌‌داده‌ها را برای سازمان‌ها ساده می‌کند. دستگاه‌های Tape به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در ادامه به شکل اجمالی به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

LTO (Linear Tape-Open): این دستگاه محصول مشترک شرکت‌های IBM، HP و Seagate است و قابلیت ذخیره‌سازی حجم زیادی از داده‌ها را دارد. این دستگاه قابلیت ذخیره‌سازی چندین ترابایت اطلاعات در یک کاست Tape دارد.

DDS (Digital Data Storage): این دستگاه Tape برای کاربردهای کوچک و متوسط به کار می‌رود و قابلیت ذخیره‌سازی تا چندصد گیگابایت اطلاعات در یک کاست Tape را دارد. این دستگاه توسط شرکت HP تولید می‌شود.

DAT (Digital Audio Tape): این دستگاه Tape برای کاربردهای کوچک و متوسط به کار می‌رود و قابلیت ذخیره‌سازی تا ۲۰۰ گیگابایت اطلاعات در یک کاست Tape را دارد. DAT توسط شرکت Sony تولید شده است.

AIT (Advanced Intelligent Tape): این دستگاه Tape برای کاربردهای بزرگ و صنعتی به کار می‌رود و قابلیت ذخیره‌سازی تا ۸۰۰ گیگابایت اطلاعات در یک کاست Tape را دارد. AIT توسط شرکت Sony تولید می‌شود.

VXA (VXA Packet Technology): این دستگاه Tape برای کاربردهای کوچک و متوسط به کار می‌رود و قابلیت ذخیره‌سازی تا ۱۶۰ گیگابایت اطلاعات در یک کاست Tape را دارد. VXA توسط شرکت Exabyte تولید می‌شود.

SDLT (Super Digital Linear Tape): این دستگاه Tape برای کاربردهای بزرگ و صنعتی به کار می‌رود و قابلیت ذخیره‌سازی تا ۶۴۰ گیگابایت اطلاعات در یک کاست Tape را دارد. SDLT توسط شرکت Quantum تولید می‌شود.

LTO Ultrium: این دستگاه Tape قابلیت ذخیره‌سازی تا چندین ترابایت اطلاعات در یک کاست Tape را دارد و برای کاربردهای بزرگ و صنعتی مناسب است. LTO Ultrium توسط شرکت‌های IBM، HP و Quantum تولید می‌شود.

لازم به توضیح است که دستگاه Tape از دو نوع کانکتور SAS و Fiber Channel پشتیبانی می‌کند. همچنین، دستگاه‌های Tape از نرم‌افزارهای مدیریت بکاپ شناخته شده مانند Veritas Backup Exec، Commvault و Veeam Backup & Replication پشتیبانی می‌کنند که به کاربران کمک می‌کنند تا به راحتی بتوانند داده‌های خود را در دستگاه Tape ذخیره کنند و به طور مداوم به آن‌ها دسترسی داشته باشند.

امروزه، انواع مختلفی از کتاب‌خانه‌ها برای کار با نوارها در دسترس شرکت‌ها قرار دارد، اما خرید ذخیره ساز نواری HP MSL6480 یکی از انتخاب‌های خوب در این زمینه است. HP MSL6480 راهکاری مرکزی و ساخت یافته برای مدیریت نوارها می‌دهد و در مقایسه با نمونه‌های مشابه مقرون به صرفه‌تر است.

مزایا و معایب آرشیو اطلاعات در استوریج Tape

اگر هدف اصلی کاربر از خرید درایو ذخیره‌سازی، دستیابی به ظرفیت بالای فضای ذخیره‌سازی بالا باشد، تیپ‌‌ها بهترین و مقرون به صرفه‌ترین گزینه هستند، زیرا در مقایسه با دیگر رسانه‌های ذخیره‌سازی قیمت کمتری دارند و فضای ذخیره‌سازی چندین ترابایتی ارائه می‌کنند. علاوه بر این، طول عمر بالایی دارند و اگر به درستی نگه‌داری شوند قادر هستند به بهترین شکل تا 30 سال، از اطلاعات نگه‌داری کنند. همچنین در مقایسه با رسانه‌های دیگری مثل هارد دیسک‌های 3.5 اینچی به فضای فیزیکی کمتری نیاز دارند. از آن‌جایی که برخی مدل های اکسترنال Tape ( مانند LTO-9) که فرآیند خواندن و نوشتن اطلاعات از روی نوار را انجام می‌دهند دستگاه‌های جمع و جوری هستند، امکان جابه‌جایی آن‌ها به سادگی وجود دارد. علاوه بر این، با توجه به این‌که برای دسترسی به داده‌های نگه‌داری شده روی آن‌ها به مجوز نیاز است، شرکت‌ها دغدغه‌ای از دسترسی افراد غیرمسئول به اطلاعات نخواهند داشت. همچنین، رمزگذاری اطلاعات نیز یکی دیگر از مزایای شاخص این رسانه‌های ذخیره‌سازی است.

نحوه آرشیو اطلاعات در درایو Tape

Tape نوار باریکی است که دارای پوششی از اکسید آهن یا ماده‌ای است که می‌تواند به راحتی مغناطیسی یا اکسید مغناطیسی شود و تنها یک طرف آن دارای پوشش است. برای ضبط بر روی نوار، سیگنال‌های الکتریکی برای نوار ارسال می‌شوند تا اثری بر روی نوار ایجاد کنند. هنگامی که قرار است اطلاعات روی آن ذخیره‌سازی شود، نوار از یک هد ضبط عبور می‌کند که باعث می‌شود اثری بر روی نوار ایجاد شود. سپس، نوار از بخشی که بازپخش یا بازتولید نام دارد عبور می‌کند که یک سیگنال تولید می‌کند و سپس سیگنال ضبط شده را القا می‌کند. بسته به رسانه هدف که عمدتا سرور است، این سیگنال افزایش یا کاهش پیدا می‌کند تا سرعت درایو با میزبان هماهنگ شود.

هنگامی که آهنرباها این اکسیدهای مغناطیسی را مغناطیسی می کنند، اکسیدهای مغناطیسی خاصیت مغناطیسی که به آن قطبی‌سازی مغناطیسی گفته می‌شود را حفظ می‌کنند. این خاصیت مغناطیسی مادامی که تغییری در آن به وجود نیاید، حفظ می‌شود. برای تغییر این قطب‌های مغناطیسی نوار باید تحت تاثیر فرآیندی که قرائت مغناطیسی نام دارد تا بتوان اطلاعات را روی نوار نوشت یا در صورت لزوم از آن حذف کرد. در مجموع اگر بخواهیم به زبانی ساده این فرآیند را توصیف کنیم به شرح زیر است:

1. نصب درایورهای Tape drive: برای شروع، باید درایورهای Tape drive را بر روی سیستم خود نصب کنید.
2. نصب نرم‌افزار مدیریت بکاپ: برای آرشیو اطلاعات بر روی Tape drive، باید از یک نرم‌افزار مدیریت بکاپ مانند Veritas Backup Exec، Commvault و Veeam Backup & Replication استفاده کنید. پس از نصب نرم‌افزار، باید یک بکاپ سرور ایجادکنید.
3. تعیین نوع بکاپ: برای آرشیو کردن اطلاعات بر روی Tape drive، باید نوع بکاپ را تعیین کنید. می‌توانید از بکاپ تمام یا افزایشی (Incremental) استفاده کنید. در بکاپ تمام، تمامی داده‌ها ذخیره می‌شوند، در حالی که در بکاپ افزایشی، فقط تغییرات ایجاد شده در مدت زمان بین بکاپ‌ها ذخیره می‌شوند.
4. تعیین زمان بکاپ: برای آرشیو کردن اطلاعات بر روی Tape drive، باید زمان بکاپ را تعیین کنید. می‌توانید بکاپ را به صورت دوره‌ای تعیین کنید، مثلا روزانه، هفتگی یا ماهانه.
5. تعیین مسیر ذخیره‌سازی بکاپ: برای آرشیو کردن اطلاعات بر روی Tape drive، باید مسیر ذخیره‌سازی بکاپ را تعیین کنید. می‌توانید بکاپ را در یک دیتا کارتریج‌ ذخیره کنید یا برای افزایش امنیت، بکاپ را در چندین Data Cartridge ذخیره کنید.
6. شروع بکاپ: پس از تعیین تمامی تنظیمات، باید فرآیند بکاپ‌گیری را شروع کنید. در این مرحله، نرم‌افزار مدیریت بکاپ، فایل‌ها و داده‌های مورد نظر را به دیتا Cartridge انتقال می‌دهد.
7. تایید بکاپ: پس از انتقال داده‌ها به Tape، باید صحت انجام عملیات انجام شده را تایید کنید تا مطمئن شوید اطلاعات به درستی انتقال پیدا کرده‌اند. برای این منظور باید فایل‌ها و داده‌های ذخیره شده در Tape را با فایل‌های اصلی مقایسه کنید و اطمینان حاصل کنید که تمامی داده‌ها به درستی در Tape ذخیره شده‌اند.

روش Linear برای ذخیره اطلاعات بر روی tape

در این روش داده‌ها در مسیرهای موازی نوشته می‌شوند که ترک‌های موازی نقش مهمی در توزیع یکنواخت اطلاعات روی نوارها دارند. در گذشته، درایوها برای نوشتن روی یک مسیر متوسط با نوار موازی از چندین هد نوار به طور همزمان استفاده می‌کردند. این یک روش ساده برای ضبط اطلاعات روی نوارها بود، اما مشکل بزرگی که داشت این بود که تراکم ذخیره‌سازی داده‌ها روی نوارها چندان زیاد نبود. اکنون، راهکار دیگری که نسخه مارپیچ خطی وجود دارد به عنوان فناوری قالب برای ذخیره‌سازی اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش خطی برای ذخیره اطلاعات بر روی نوار، اطلاعات به صورت پیوسته و به ترتیب خطی روی مسیرهای موازی ذخیره می‌شوند. در این روش، برای دسترسی به داده‌ها، باید به صورت خطی از ابتدای مسیر فرآیند خواندن را آغاز کرد و به ترتیب خطی تا آخر برش پیش رفت.

در این روش، یک برچسب برای هر برش نوار استفاده می‌شود که شامل اطلاعاتی مانند ابعاد برش، تعداد بایت‌های ذخیره شده در برش و تاریخ ذخیره‌سازی است. این برچسب‌ها، به کاربران کمک می‌کنند تا به راحتی بتوانند داده‌های خود را بر روی نوار پیدا کنند و اطلاعات را به صورت پیوسته و به ترتیب خطی روی نوار ذخیره‌سازی کنند. برای مثال، با استفاده از برچسب‌ها، می‌توان به سرعت به برش‌های مورد نیاز دسترسی پیدا کرده و آن‌ها را بازیابی کرد.

در روش خطی، هر برش نوار به صورت پیوسته و به ترتیب خطی از برش‌های قبلی و بعدی پیروی می‌کند. به عبارت دیگر، اطلاعات به صورت پیوسته و به ترتیب خطی بر روی برش‌های نوار ذخیره می‌شوند، بدون اینکه در بین آن‌ها فاصله‌ای وجود داشته باشد. این روش باعث افزایش سرعت دسترسی به داده‌ها و افزایش کارایی در ذخیره‌سازی اطلاعات می‌شود، اما به دلیل عدم امکان انجام عملیات جستجو در برش‌های نوار فرآیند برای بازیابی داده‌ها ممکن است زمان بیشتری نسبت به روش‌های دیگر داشته باشد. مزیت بزرگی که روش فوق دارد در این است که فرآیند پیگیری هدهای نوارها را ساده می‌کند. با این حال، در روش فوق تنها یک ترک در یک زمان توسط یک هد نوشته می‌شود. در نسخه قبلی برای ذخیره داده‌ها در اضلاع موازی از تکنیک همزمانی استفاده می‌شد، اما در نسخه جدید ابتدا داده‌ها در یک خط نوشته می‌شوند و سپس داده‌ها در خط‌های موازی ضبط می‌شوند. در این حالت، هد کمی جابجا می‌شود و به جهت معکوس می‌رود و مجموعه دیگری از ترک‌ها را می‌نویسد. هنگامی که این فرآیند آغاز شد، کار زمانی به اتمام می‌رسد که تمامی ترک‌ها نوشته شده باشند.

روش Scanning برای ذخیره اطلاعات بر روی Tape

در این روش فرآیند ضبط اطلاعات در طول مسیرها انجام نمی‌شود و به جای آن از مسیرهای متراکم کوتاه در عرض نوار استفاده می‌شود. در حین اسکن، اگرچه فرآیند دسترسی به دیسک سرعت زیادی دارد، اما نوار به آرامی در مقایسه با سرعت دیسک حرکت می‌کند. امروزه، تکنیک ذخیره‌سازی اطلاعات به شیوه اسکن عرضی (transverse scan) در مقایسه با روش خطی بیشتر مورد توجه قرار دارد، زیرا اسکن سرعت دسترسی به داده‌ها را بیشتر می‌کند. بر مبنای تکنیک فوق، برای نوشتن یا خواندن داده‌ها از نوار، یک هد نوار در تماس با یک دیسک چرخان به سمت لبه بیرونی قرار دارد و عمود بر مسیر نوار است. قبل از پیدایش روش عرضی، از اسکن قوسی (arcuate scan) استفاده می‌شد. روش اسکن قوسی از هد خواندن یا نوشتن در بالای دیسک چرخان استفاده می‌شد که کاملا صاف بود. از آنجایی که دیسک چرخان به صورت صاف روی نوار قرار می‌گرفت، از هد نوار برای تشکیل قوس استفاده می‌شد تا از طریق اسکن مارپیچ، اطلاعات به صورت مورب نوشته ‌شود. در حال حاضر، این روش توسط سیستم‌های ویدئویی و برخی درایوهای نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آیا برای آرشیو اطلاعات به دستگاه ذخیره ساز Tape نیاز دارید؟

نگهداری از نوار موضوع نگران‌کننده‌ای برای برخی از سازمان‌ها است، زیرا احتمال سرقت نوارها به دلیل ابعاد کوچک آن‌ها وجود داد. همچنین، نگه‌داری از آن‌ها کار ساده‌ای نیست. هر گونه اختلال در حین ضبط یا هر منبع قوی میدان مغناطیسی فرآیند ضبط داده‌ها را بر روی نوار مختل می‌کند. حتی پس از ذخیره داده‌ها روی نوار، نوار باید دور از هر میدان مغناطیسی قوی یا نور خورشید قرار بگیرد. همچنین، محیط باید کاملا تمیز باشد، زیرا نوارهای مغناطیسی مستعد جذب ذرات گرد و غبار هستند که داده‌ها را مخدوش می‌کنند. در مقایسه با سایر رسانه‌های ذخیره‌سازی داده، اگر نوارها به درستی نگهداری نشوند، دسترسی به تمامی اطلاعات را غیر ممکن می‌کنند. اگر نوارها به درستی نگهداری شوند، این امکان وجود دارد که نوارها را به مدت بیش از سه دهه نگه‌داری کرد.