主流磁带机的压缩备份技术原理

磁带机是一种经济、可靠、容量大、速度快的备份设备。在所有备份介质中，磁带的成本最低，而且容量最大，速度最快。采用高纠错能力编码技术和写后即读通道技术的磁带机还可以大大提高数据备份的可靠性。 中国存储网 ChinaStor.com

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。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技术磁带机市场正在迅速下降，8mm技术磁带机的客户群体也在萎缩。LTO技术磁带机是一种新技术产品，具有许多应用优势，市场前景十分看好。下面就来简单地介绍这些磁带机技术。 中国存储网 ChinaStor.com

　　Travan技术：这种采用工业标准Travan磁带格式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。 本文来自ChinaStor.com

　　QIC（1/4英寸带卷）技术：这类磁带机的磁带宽度为1/4英寸，其盒式磁带也被称作1/4英寸磁带。磁带有两种规格：DC6000和DC2000。其中DC6000磁带的驱动器是5.25英寸，已被淘汰。DC2000磁带的驱动器只有3.5英寸，并且价格低廉，标准化程度高，生产厂家众多且相互兼容，一盒DC2000磁带的存储容量一般为400MB，是目前应用较多的磁带之一。

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　　DAT（数字音频磁带）技术：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
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。 中国存储网 ChinaStor.com - 存储第一站

　　1/2英寸磁带机技术：这类磁带机又分为DLT（数字线性磁带）磁带机和IBM3480/3490/3590系列磁带机。其中，DLT磁带由DEC和Quantum公司共同推出，用于DEC网络高端系统。DLT磁带技术发展较快，已成为备份技术的重要标准，容量大、速度快的特点更是使1/2英寸磁带机在中高端备份系统中独占鳌头。每盒DLT磁带的容量高达35GB，单位成本较低。IBM3480/3490/3590系列磁带由IBM公司生产，每盒磁带的存储容量高达10GB，所对应的驱动系统实际上是一个磁带库，可以存放多盒磁带，其机械手可自动选择其中任意一盒磁带放到驱动器上。

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　　LTO（线性磁带开放协议）技术：LTO技术是一种结合了线性多通道双向磁带格式的存储技术，该技术将服务系统、硬件数据压缩、优化磁道、高效纠错和提高容量等多项技术特长，融为一体。LTO是一种"开放格式"，这意味着用户可以使用多种规格的存储介质，其开放性还可以带动更多的发明创新，减少新技术开发风险，从而降低产品价格，使用户受益。 ChinaStor.com

　　线性记录读写技术：这种技术采用线性记录方式读写磁带上的数据，其读写技术与录音机磁带记录的工作原理基本相同，磁带机磁头静止，磁带平行于磁头高速运行，进行数据记录或读出操作。采用这种技术的磁带机的机械驱动系统设计简单、读写速度较低、磨损小，磁带的可靠性高，容量可以扩充，价格也较低。但是由于数据在磁带上的记录轨迹与磁带两边平行，所以数据存储利用率较低。为了提高磁带的利用率和读写速度，人们研制出了多磁头平行读写方式，这种技术的确提高了磁带的记录密度和传输速率，但是同时也使驱动器的设计变得复杂，成本也随之增加。另外，线性记录读写磁带机还在记录介质、磁头设计和固件方面做了许多重大改进，其中的蛇形记录技术可以使磁带机先沿整条磁带写入一个磁轨集后，再重新定位磁头，反方向沿整个磁带写入另一个磁轨集。这样的线性记录方式可以在磁带上写52遍，写入208条磁轨，大大提高了数据记录率和读写速率。DLT磁带机所采用的就是线性记录技术。

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　　螺旋扫描读写技术：采用螺旋扫描方式读写磁带上数据的磁带机，其读写技术与录像机磁带记录的工作原理基本相似，磁带缠绕磁鼓的大部分，并水平低速前进，磁鼓在磁带读写过程中反向高速旋转，安装在磁鼓表面的磁头在旋转过程中完成数据读写工作。由于磁头在读写过程中与磁带保持15度倾角，磁道在磁带上以75度倾角平行排列，这样就可以在同样磁带面积上获得更多的数据通道，充分利用磁带的存储空间，因此螺旋扫描读写技术拥有较高的数据存取密度。现代螺旋扫描读写磁带机普遍采用了写后读技术和方位角记录技术。写后读技术就是每当安装着磁头的磁鼓旋转一周，便利用一个磁头写数据，随后再利用读磁头来校验写入数据的正确性。采用写后读技术，磁带机只要检测到错误，就对数据进行重写，直到读出的数据没有错误为止。方位角记录技术则是指利用安装在扫描器不同角度的磁头在磁带上形成的人字形或V字形轨迹，可以大大提高磁轨的容错性能。DAT磁带机采用的就是螺旋扫描读写技术。
一 什么是磁带机的备份容量：

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　　谈到容量，一般要引用两个数字：本机容量和压缩容量。本机容量是磁带的"真实"容量，或者说是磁带不进行任何压缩能够保存的数据量。本机容量是最终用户不使用任何压缩时预期应当获得的容量，也是使用数据压缩时应当预期的最小容量。压缩容量是在假定压缩比为2:1（相同的空间存储两倍量的信息）的情况下，本机容量乘以2。需要记住的是，绝对没有保证压缩比就是2:1，由于每台计算机上的数据都不相同，它可能达到3:1也可以是1.1:1。2:1的标准是根据"平均"数据四舍五入到最接近的整数。

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　　二 数据如何压缩： 中国存储网 ChinaStor.com - 存储第一站

　　数据压缩就是观察大量的数据，了解其中有多少重复，对所有重复的部分通过速记方法减少总体的数据量。人类始终都是这么做的，甚至无需考虑。 
 

 

　　例如，上图中您不会说："点1是橙色，点2是橙色，点3是橙色，点4是橙色，点5是橙色，点6是蓝色，"而是说："点1-5是橙色，点6是蓝色。"第二个句子大约是第一个句子的三分之一大小，如果按照这样的比例，您可以在同样的空间中存储3倍的数据；因此，压缩比就是3:1。这个数据的可压缩性非常高。 内容来自ChinaStor.com

 

　　现在，假设您遇到这种情况：点1是红色，点2是橙色，点3是红色，点4是蓝色，点5是黑色，点6是黄色。在这种情况下要缩短句子，我们只能说："点1和3是红色，点2是橙色，点4是蓝色，点5是黑色，点6是黄色。"在这个例子中，数据就没有非常多的重复，因此我们就无法大幅度缩短句子，甚至达不到2:1的压缩比率。同样的事情出现在DLT驱动器压缩数据时，部分数据可压缩性很大，部分数据根本不能压缩。 中国存储网 ChinaStor.com - 存储第一站

　　三 备份时，对于已压缩的数据，应避免启用硬件/软件压缩： 内容来自ChinaStor.com

　　数据被压缩之后，任何试图进一步对其进行压缩的尝试都是徒劳无用的。除非数据是使用很差的压缩算法压缩的。由于当今的大部分压缩算法都具有相同的效率，因此重新压缩已压缩的数据不是一个好主意。说重新压缩数据不好有两个原因：(1) 重新压缩浪费时间和处理器能力，(2) 事实上有可能使最终结果变得更大而不是减小。压缩需要少量的开销，这意味着，如果重新压缩操作根本不能压缩数据，最终结果的大小就是不可压缩数据的大小加上压缩开销的大小。这样做得到数据量大小实际上就大于未压缩的数据量大小。 本文来自中国存储网 ChinaStor.com

　　备份已压缩的数据时的指导原则：
　　• 不要同时打开硬件和软件压缩。
　　• 如果备份的主要是ZIP或其它压缩文件，则不要打开硬件或软件压缩。
　　• 除非您确定压缩卷已关闭，否则如果备份Novell 4.x或以上版本上的数据，不要打开硬件或软件压缩。注：NOVELL　4.x及以上版本在安装过程中默认使用压缩卷