TAPE [LT] Chapter 1 - Giới thiệu về công nghệ TAPE

Nguyễn Đoàn Khắc Huy · Lúc 17:31:48, Thứ hai

Hệ thống mainframe là một loại máy tính hiệu năng cao được thiết kế để xử lý khối lượng lớn dữ liệu và thực hiện nhiều tác vụ phức tạp cùng lúc. Mainframe thường được sử dụng trong các tổ chức lớn như ngân hàng, cơ quan chính phủ và các doanh nghiệp lớn để xử lý các ứng dụng quan trọng, yêu cầu tốc độ, độ tin cậy và bảo mật cao.
Hệ thống băng từ (TAPE systems ) truyền thống gắn liền với thị trường máy tính mainframe. Dựa vào nhu cầu lưu trữ dữ liệu cùng với các giải pháp sao lưu (backup) và lưu trữ (archiving), chúng đã trở thành một trong phần thiết yếu, nhờ vào khả năng lưu trữ lớn với chi phí hiệu quả. Chương này sẽ xem xét lịch sử của công nghệ băng từ, bao gồm các công nghệ, định dạng và tiêu chuẩn mà bạn có thể thấy trong các sản phẩm băng từ trên thị trường hiện nay. Chương này cũng cung cấp thông tin về một số sản phẩm từ các nhà cung cấp không thuộc IBM.

I. Giới thiệu

Các bạn đã bao giờ được xem hoặc nghe các hình ảnh, âm thanh đến từ các băng cassette chưa? Băng từ ban đầu được sử dụng để ghi âm và sau đó các nhà làm phim Hollywood dùng nó để ghi hình cho các bộ phim "BOM TẤN", vài năm sau đó nhà IBM đã phát minh ra cách để sử dụng băng từ lưu trữ dữ liệu máy tính với màn debut của IBM Model 726 - hệ thống băng cuộn đầu tiên trên thế giới.

Theo wikipedia

Đó là quá khứ nổi bật của băng từ nhà IBM. Bên cạnh đó, băng từ còn vài đặc điểm nổi bật không kém:
- Có khả năng mở rộng (Scalable): Việc mở rộng của các thiết bị TAPE chỉ đơn giản là thêm các hộp băng giá rẻ, không như các sản phẩm NAS hay SAN cần phải các ỗ đĩa mắc tiền.
- Tốc độ nhanh "so với giá tiền và dung lượng": Dòng đĩa IBM Linear Tape-Open(LTO) thế hệ 9 cung cấp tốc độ 1000 MBps (với tỷ lệ nén 2.5:1) Link tham khảo.
- Đáng tin cậy "hãng nào cũng có cái này": Công nghệ Servo của IBM, là công nghệ với cơ chế xác minh đọc sau khi ghi, và các hệ thống sửa lỗi tiên tiếng giúp băng từ đáng tin cậy hơn.
- Sử dụng ít năng lượng hơn.

II. Các công nghệ ghi trong đĩa lưu trữ

a. Công nghệ ghi tuyến tính

IPS (Inches Per Second) là một chỉ số trong công nghệ băng từ, dùng để đo tốc độ di chuyển của băng từ qua đầu đọc/ghi. Nó biểu thị số inch băng từ di chuyển trong một giây.

Công nghệ ghi tuyến tính (Linear Recording) trong thiết bị tape là một phương pháp ghi dữ liệu trên băng từ, trong đó dữ liệu được ghi theo các đường thẳng song song dọc theo chiều dài của băng. Đây là một trong những phương pháp ghi dữ liệu phổ biến trong các thiết bị lưu trữ băng từ, đặc biệt là trong các hệ thống lưu trữ dữ liệu lớn như Linear Tape-Open (LTO).

Phiên bản đầu tiên của công nghệ ghi tuyến tính sử dụng băng từ trên các cuộn băng mở. Sau đó, băng được bảo vệ bên trong các hộp băng (cartridges) bằng cách sử dụng một hoặc hai cuộn. Các ổ ghi tuyến tính ghi từng đường dữ liệu trên toàn bộ chiều dài của băng. Dữ liệu được ghi lần lượt trên một đường dọc theo toàn bộ chiều dài của băng. Khi đến cuối, đầu ghi được định vị lại để ghi một đường mới, cũng dọc theo toàn bộ chiều dài của băng, nhưng theo hướng ngược lại. Phương pháp này tiếp tục qua lại cho đến khi băng đầy. Trên các ổ ghi tuyến tính, băng được dẫn qua một đầu ghi tĩnh.

b. Công nghệ ghi xoắn ốc

A diagram of a circular object AI-generated content may be incorrect.

Công nghệ băng từ xoắn ốc (helical tape technology), được phát triển cho các ứng dụng video, đã được áp dụng cho lưu trữ dữ liệu máy tính. Công nghệ này sử dụng các đầu ghi xoay trên một trống và ghi dữ liệu theo góc. Các hệ thống băng từ xoắn ốc được ứng dụng tự nhiên trong việc sao lưu các hệ thống đĩa từ, nơi mà lợi thế về chi phí của chúng vượt trội hơn hẳn so với các nhược điểm vận hành.

Băng được kéo từ hộp băng hai cuộn và quấn quanh một trống hình trụ chứa hai đầu đọc và hai đầu ghi, được sắp xếp xen kẽ. Các đầu đọc xác minh dữ liệu được ghi bởi các đầu ghi. Đầu trụ được nghiêng nhẹ so với băng và quay với tốc độ 2000 vòng/phút (RPM). Băng di chuyển theo hướng ngược lại với chiều quay của trụ, với tốc độ dưới 1 inch mỗi giây. Tuy nhiên, vì nó ghi nhiều dòng cùng một lúc, tốc độ hiệu quả đạt 150 inch mỗi giây.

Trên các hệ thống quét xoắn ốc, băng được quấn quanh một trống xoay chứa các đầu đọc/ghi. Do đường dẫn phức tạp hơn, băng phải chịu áp lực cơ học. So với các hệ thống băng tuyến tính, các hệ thống băng xoắn ốc có mật độ lưu trữ cao hơn (và chi phí phương tiện thấp hơn). Tuy nhiên, chúng có tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn (do số lượng đầu đọc/ghi hoạt động ít hơn), khả năng truy cập dữ liệu ngẫu nhiên kém hiệu quả hơn, yêu cầu bảo trì cao hơn và tính toàn vẹn dữ liệu thấp hơn.

III. Ý nghĩa

Tại sao lại cần sử dụng TAPE?

Dựa vào chất liệu tạo nên băng từ, cho nên chi phí cho mỗi Gb của nó sẽ ít hơn so với các loại ổ đĩa thông dụng như SSD hay là HDD, đồng nghĩa với cùng một giá tiền thì băng từ có khối lượng lưu trữ dữ liệu to nhất, phù hợp cho loại lưu trữ backup. Bên cạnh đó, băng từ không tiêu thụ năng lượng khi không sử dụng, giúp giảm chi phí điện năng và làm mát so với các thiết bị lưu trữ hoạt động liên tục như SSD, HDD.

theo Fujifilm
Ngoài ra, tuổi thọ cũng là một tiêu chí thiết yếu dùng để so sánh giữa các loại ổ đĩa, theo Fujifilm, băng từ LTO có tuổi thọ lên đến 50 năm ở nhiệt độ phòng, so với 1-2 năm của SSD và 4 năm của HDD.

IV. Tổng kết

Tuy băng từ thua thiệt hơn so về tốc độ đọc và ghi so với các loại ổ đĩa phổ biến khác, nhưng so về ưu thế chi phí và dung lượng sử dụng thì phần thắng lại là của băng từ. Đối với mỗi loại đĩa khác nhau nhu cầu cũng khác nhau, băng từ được sử dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp lớn do dung lượng của nó lớn hơn nhiều lần so với SSD hay HDD. Tổng kết, trong bài viết này chúng ta đã hiểu sơ qua về cách băng từ hoạt động và ưu nhượt điểm của nó so với các đối thủ cùng tầm giá.
Bài viết trên dựa vào kiến thức và ý kiến cá nhân cho nên không thể tránh khỏi thiếu sót, nếu có bất kì ý kiến hoặc thắc mắc nào vui lòng trả lời bài viết vào mục reply bên dưới. Cám ơn bạn đã xem.