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媒体资产管理系统中磁带库的选购

2009-03-02 穆 刚 辽宁电视台 依马狮广电资讯网


    随着广播电视行业的发展,播出节目量剧增,很多省级电视台都自办多套节目,但目前很多电视台还在以传统的磁带为介质保存节目,使用过程中面临许多问题:
    (1)由于磁带寿命有限,以往保存在磁带上的大量有价值的视音频资料需要通过数字化保存抢救。
    (2)多种节目格式介质并存,经常要转换格式,导致节目质量下降、效率低下,对台内节目利用和台间节目交换造成不利影响。
    (3)随着IT技术的迅速发展,传统的磁带存储方式无法适应现代电视节目快速发展的要求。
    解决问题的最好方式就是建立电视台媒体资产管理系统。媒体资产管理系统是对各种类型的视频资料、音频资料、文字、图像等媒体资料的数字化存储、编目管理、检索查询、转码,播出发布,等进行全面管理的系统。建立媒体资产管理系统的目的就是建立起一个完善的系统,保存和管理好这些宝贵的资料,并使之得到最大利用,创造良好的经济效益和社会效益。存储这些资料最好的载体可以是磁盘阵列和磁带库。本文将从磁带库的多种技术特性详细讨论如何选购适合电视台媒体资产管理系统使用的磁带库产品。
    磁带库是一种机柜式的、将多台磁带机整合到一个封闭系统中的数据备份设备,是离线存储系统中的关键设备之一。它主要由磁带驱动器、机械臂和磁带构成,可实现磁带自动卸载和加载,可以在存储管理软件的控制下实现智能备份与恢复和监控统计等功能,能够满足高速度、高效率、高存储容量的要求,并具有强大的系统扩展能力。
    磁带库的技术指标包括存储容量、驱动器数量、单盘磁带容量、驱动器存取速度、连接方式和支持的管理软件等。从应用的角度,磁带库大体上可以分为两类:大型机自动磁带库和开放系统磁带库。前者使用专有技术的磁带机,后者大多使用开放式磁带机,也有为了提高整体磁带库性能而采用专有技术磁带机和开放式磁带机混装的情况。大型机磁带库之间与其服务的大型机直接连接,而开放系统磁带库既可以直接与服务器连接,也可以连接到存储区域网(SAN)之中。在一个典型的SAN中,磁带库是必不可少的设备。
    从磁带库产品的发展来看,除了容量更大、访问速度更快以外,磁带库的混装驱动器功能、iSCSI连接、虚拟分区、数据特殊保护、智能管理、多机械臂技术等方面将更适合网络存储环境中的应用,成为未来的技术发展趋势。
    从电视台实际的应用角度来看,根据媒体资产管理系统的运行要求,选择什么样的磁带驱动器,什么样的连接技术(光纤、SCSI、iSCSI等),混合环境的应用方式(虚拟磁带库分区功能)以及一些数据的特殊保护方式(WORM功能)等方面都会成为其特有的需求。本文将按以下几方面分析:

磁带机的选择
    毫无疑问,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A99v—先进智能磁带等),并且可以在同一个磁带库中进行混装。混装磁带驱动器并不是全新的技术,但在用户的实际应用中使用很少,其实每一种磁带驱动器都有自己的特性和适合的应用模式。媒体资产管理系统也存在着多样性,因此选择恰当磁带驱动器格式将能够提高系统的生产效率。在磁带驱动器选择方面,目前市场上主流的磁带机产品,如LTO、SDLT/DLT,再加上AIT/SAIT以及STK公司的T9840和T9940等产品,种类繁多。磁带驱动器的读、写性能是一对矛盾,不可兼得。如果某种需求主要考验磁带机写的功能,而读的性能成为次要因素,则选择磁带长、单轴的LTO或SDLT就比较适合;如果用户的数据需要归档,则主要考验磁带机读的功能,要求磁带的加载快、定位快、多轴的T9840/T9940或者AIT/SAIT就比较适合;

iSCSI连接
    在连接方式上,人们利用很熟悉的光纤(Fabric)和SCSI技术,将磁带库广泛应用于SAN、NAS等网络存储环境之中。鉴于目前复杂和多样的存储方案,兼容性已经成为产品适应市场的主要课题。一些技术领先的磁带库厂商一直致力于高性能接口技术的研发,以使其产品可以在NAS、SAN网络环境下提供多种接口的选择,同时还要保证用户在不需要第三方设备的情况下实现多种接口的快速支持。
    随着技术的发展,目前磁带库厂商在接口技术方面都不约而同的提出支持iSCSI技术连接方式,以适应今后IP SAN的发展。不难看出,这也是磁带库发展的技术趋势之一。分析机构曾对网络存储市场进行调查研究,并预测光纤通道在2007年将被基于其主要竞争技术iSCSI的IP SAN超过。对于具有如此美好前途的新技术,磁带库当然不会拒绝。随着iSCSI标准的出台,磁带设备制造商也在积极研发相关技术,以使其产品能够提供对iSCSI接口的支持。相信不久的将来,会有越来越多的磁带库厂商都支持iSCSI。因此,在选择磁带库产品中,ISCSI接口也是考虑的一个方面。

虚拟分区
    磁带库虚拟分区技术其实也并不是最新的技术,但在实施和管理方面存在一定的难度。随着存储环境越来越复杂,往往在媒资系统中DAS、NAS和SAN并存,因此通过简单的设置在一台磁带库中就实现对不同环境的支持也将会成为磁带库管理技术的一个重要的特点。磁带库分区就是将磁带库中的磁带驱动器和插槽分配给不同的平台,这些驱动器及插槽只能被分配的主机使用。但机械臂可以控制所有的驱动器及插槽,并被所有的主机控制。控制顺序遵循先来先控制的原则。磁带库分区的前提条件是此磁带机是多通道结构。划分一定数量的驱动器,一部分的磁带数量以及通过那一种方式进行连接等主要三方面将一台磁带库可以虚拟成多台磁带库供多个系统共同使用,当然虚拟磁带库之间也可以通过软件控制使他们变成逻辑上独立的设备以保护彼此系统之间的数据安全性。 

智能管理
    磁带库的智能管理是充分发挥管理软件的功能,加强磁带库的管理,以及连接性能,使得数据备份更安全更可靠。智能化是分层次的,并不是硬件设备的完全自动化。其最终要实现的目标是:无论用户过去或将来使用什么样的主机平台、存储设备以及网络连接方式,都可以轻松地加入进来,并与用户原有的环境融合。用户对于设备的管理始终是透明的,硬件产品的差异性已经不再重要。用户现有的应用软件和将来新增的软件都可以与硬件设备无缝连接,不需要额外的开发。存放到智能磁带库上的数据,其迁移复制的可靠性很高,数据会自动从旧的介质上迁移到新的介质上,或复制到多盘磁带中,用户可以随时安全地取回所要的数据。智能存储对于用户意味着更低的总体拥有成本、更高的性能、更高的可靠性、更加简便的管理和无缝的互操作性。 [Page]

多机械臂技术
    磁带库最重要的四个模块就是磁带驱动器模块、连接模块、电源和风扇模块以及机械臂模块。为避免单点故障的发生,每一个的重要模块都需要具有冗余性,我们可以看到前三种模块都已经基本解决。但由于机械臂的特殊性,它的冗余问题一直都没有得到真正的解决,我们知道机械臂的速度是影响磁带库性能的主要因素之一,因此多机械臂并行工作不仅可以保证机械臂的冗余性,同时也会将磁带库性能提高到一个新的层次。这方面SUN StorageTek公司新推出的Stream Line 8500是一个很好的证明。
    SunSTK Stream Line 8500是一种全新架构的新一代磁带库产品,与其他厂商相比,除了在智能管理、虚拟化存储等方面的技术发展之外,将多机械臂技术作为主要的技术提供给用户。它在一个库体中最多可以支持到八个机械臂并行工作,同时可以通过彩色的触摸屏就可以方便的对它进行管理和操作。这在性能的系统的安全性等方面对其他磁带库来讲是一个很大的竞争优势。

磁带库的机械手
    机械手是磁带库中的核心部件,是决定磁带库性能、稳定性的关键,也是磁带库中最昂贵的部件之一。各厂商在机械手的设计上各有千秋,其中SUN公司采用获得专利的圆柱设计,极具特色,在减少机械手移动距离、提高磁带库总体性能的同时提高了整个磁带库系统的可靠性。其他大多数厂商采用的则是X轴-Y轴的方式。  

磁带库连接  
    当一个磁带库的容量、性能达不到系统的需求时,可以将数个甚至数十个磁带库连接起来,从而可以形成一个超大规模的磁带库系统。一个磁带库中的磁带可以自动地传送给其他的磁带库,在磁带库之间进行磁带交换时需要使用机械装置来完成。

海纳百川的容量 
    通常,磁带库按照容量大小分成三个级别:入门级、部门级和企业级,也就是我们平常说的低端、中端和高端。其中,入门级磁带库可以提供几百GB至几个TB容量,部门级磁带库的容量在几个TB至几十TB,而企业级磁带库的容量在几十TB至几百TB甚至更高的PB级。电视台在建立大型全台媒体资产管理系统时,容量大多在几十TB左右,因此,一般选用企业级磁带库。

性能,可靠性
    性能由磁带机与磁带库共同决定,包括机械手的磁带装载时间以及磁带机性能。随着磁带机技术的不断发展,磁带传输速率得到很大提升,磁带库厂商对机械手的不断改进缩小了磁带的平均装载时间,再加上与存储软件的更好配合,所有这些都使得磁带库性能稳步提高。 
硬件冗余技术充分应用到了磁带库中,包括冗余电源、冗余风扇等,从去年开始,有些厂商为了获得更高的可靠性而采用了冗余的机械手设计。另外,多磁带机之间可以做冗余,RA99v(Redundant Array of Inexpensive Tape)是相对硬盘的RAID而来,它主要是将多个相同的磁带机做成一个阵列,一方面可以提高备份的性能,另一方面又可以提高磁带的容错性。  

迎接磁盘系统备份的挑战
    磁盘和磁带是两种不同的存储设备,应该说,它们不是对立的,它们各自有其鲜明的特点,因此决定了它们应该应用在存储系统的不同方面,它们是互补的。不过,磁盘成本的不断下降,特别是SATA技术的出现,可以提供了大容量、低成本、相对较高性能的磁盘存储介质,引起了人们的惶恐:如此发展下去,磁带是否会被取代?其实早在20年前,面对磁盘等新存储技术的迅速崛起和发展,有人就已经开始预言磁带技术早晚要被更先进的存储介质取代。不可否认,磁盘技术的发展速度令人瞩目,但磁带技术也是今非昔比,体积不断缩小,性能不断提高。 
    最近,主要的磁带库厂商都推出了最新一代的磁带库产品,如IBM 3592、昆腾MAKO、ADIC Scalar i2000、StorageTek Stream Line 8500、Spectra Logic T950,以及HP发布的下一代磁带库体系架构—HP StorageWorks扩展磁带库架构。上述新品并不是简单地对现有产品的升级,而是采用了全新的架构或突破性的技术。比如IBM 3592容量更大,且磁带介质可根据用户需求进行初始化,可同时满足用户对容量和访问速度的双重要求。HP公布的StorageWorks下一代磁带库体系架构,该架构进一步满足了特定企业存储区域网络(SAN)对可靠性、互操作性及更先进功能的需求。
    目前,磁带库主流的磁带机格式就是LTO,LTO(Linear Tape Open,线性磁带开放协议)是由HP、IBM和Seagate于1997年制定并投资数百万美元联合研发出的磁带技术。按照最初的计划,LTO有两种格式,即Ultrium和Accelis。目前已经推出的是Ultrium格式,它采用单轴1/2英寸磁带,其第一代产品本机最大容量为100GB、传输速率最大15MB/s。为确保Ultrium格式的可互换性,一家独立的第三方机构—LTO符合性验证组织(Compliance Verification Entity,CVE)每年都要对符合该格式的产品做兼容性测试,以保证这些产品遵守Ultrium格式的规格,以及各厂商推出的产品和各代产品间数据的可互换性Ultrium第一代产品自2000年9月由IBM率先推出。2002年11月,HP公司率先推出了在容量和速度上均是第一代产品2倍的Ultrium第二代产品,其本机容量为200GB,按照2:1的比例压缩,其容量将达到400GB;传输速率将达到30MB/s(非压缩)。目前LTO已经发展到第4代产品,磁带非压缩容量已经达到800GB,传输速率将达到120MB/s。

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