磁带的故事：当心磁带的绕带质量

我们面临的问题大约一年多以前，我的一位客户告诉我他们公司将要实施通过OC-3（155.52 Mbps）连接进行远程的磁带备份。当时使用的磁带驱动器是StorageTek的T9940B。它拥有30 MB/s的本地传输速度，而数据压缩后的传输速度为68 MB/s。他们使用的数据压缩比为1.5比1，因此本地磁带驱动器的传输速度大约为45MB/s。在考虑到各种制约因素后，我估计这个OC-3线缆上的传输速度应该能够达到15MB/s，可是最终我们只看到了让人失望6MB/s。于是我告诉他们这是一个错误的选择。在以前，人们总是认为磁带的绕带质量最多只会影响到本地的光纤通道网络。但实际上这个问题也将影响那些实施远程直接磁带复制的应用。在本文中，我想深入地讨论一下以前一直不为大家所重视的磁带的绕带质量问题。我们探讨的范围将主要集中在高端磁带介质领域（包括：LTO-I, LTO-II, IBM 3590 和 STK 9840/9940）。当然，这并不是说低端磁带介质不会出现此类问题，只是问题并不像前者那么明显。这是因为低端磁带介质始终运行在一个比较低的速度水平内，它完全可以与配套的驱动器传输速度相协调，不会造成明显的系统瓶颈。假如谈到磁带的绕带问题，我想一张有说服力的图片要好过千言万语的描述。那么，下面就来看看好的绕带是什么样的： 图1：高质量的绕带正如你所见到的，上面这盘磁带的绕带非常平滑，并且没有磁带局部紧拉的问题。下面再来看两幅反面的例子： 图2：低质量的绕带 图3：绕带的边缘问题假如磁带长期都处于后两种状态的话，那将为其储存数据的可靠性带来极大的隐患。假如你读过先前的专题“面对存储灾难 你预备好了吗?”，你就会了解高端磁带的误码率要比FC磁盘低两个数量级，比SATA磁盘低三个数量极。但是假如发生上面最后两幅图片的情况的话，所有这些优势就将发生改变。几乎所有的磁带驱动器都被设计用来对磁带进行数据的读写。假如一旦驱动器暂时不能从后端得到待写的数据，那它就会不停往复地启动和停止。这时装在驱动器中的磁带就会由于这种启动—停止运动而导致磁带绕在不适当的卷轴位置上，形成图中“分散的”绕带。发生这种情况是因为在驱动器由于待写数据暂而中断的情况下，驱动器必须及时停止写操作，读写磁头在重新开始写操作前要退回到初始状态。这种对磁带的稍微压力的改变将使的磁带稍微地改变原先的绕带位置。以上这种情况在目前的磁带驱动器和介质中（包括AIT, DLT和 LTO）是很常见的。这并不能算是磁带驱动器和介质的质量问题（当然，高端的磁带产品会尽量减少这种情况的发生），但是在两个平滑的表面在高速运动的状态下集合到一起的时候，这个事实就成了所有磁带驱动器所必须面临的一个普遍存在的问题。自从对卷式（reel-reel）磁带问世以来，这个问题就一直困扰了磁带介质专家很多年。要知道，随着时间的流逝，磁带外壳的压力将导致磁带边缘的外形扭曲，在加上那些“分散的”绕带就会导致错误发生几率的上升。 磁带的绕带质量问题将会带来怎样的后果？假如一盘已经写入数据的磁带存在绕带质量问题，并且还要在架子上放5年或更久的话。等到要使用它的时候，很可能上面的数据将无法完整地被恢复了。并且据我所知目前大多数软件都不能够彻底解决磁带的绕带质量问题。因为具有这种功能的软件必须能够：

1. 写磁带
2. 将磁带重新倒到EOT(End of Tape)
3. 重新缓慢地绕带，直到磁带的BOT(Beginning of Tape)

而这除了会为整个增添额外的时间外，更糟糕的是这对于那些HSM（分级存储治理）或文件备份的厂商来讲是非常不切实际的。因为他们要必须把握每种磁带驱动器自己的非凡命令，还要及时跟上firmware的升级。还有就是软件必须清楚磁带是否正在进行远程的读写任务。同时，这个问题也不只限于远程磁带写入。假如你的磁带驱动器拥有70MB/s的速度，但你却没有足够的FC HBA带宽、内存带宽、PCI总线带宽和RAID带宽，那么问题同样也会随时随地发生。因此，问题一样会在本地系统上发生。虽然现在的大多数磁带驱动器都拥有一些特性能够调整磁带读写数据的速度，但是这些特性总是存在局限性。任何人在设计一个存储系统时都要保证磁带驱动器将在传输压缩数据时能够运行在一个额定的速度上。这点对于不论是基于螺旋扫描技术的AIT、DTF磁带，还是基于线性扫描技术的DLT、LTO、IBM3590和StorageTek都同样重要。保持额定速度传输压缩数据在有些时候是非常困难的。因为HSM和文件备份应用并不是被完全地设计用来针对异步双缓冲I/O的（当一个缓冲器被读取的同时，另一个缓冲器在向磁带写入数据）。再加上假如你正在以70MB/s的速度进行写入的话，那么两个这样的磁带驱动器就可以消耗一个2GB FC HBA的大部分带宽。另外，RAID设备也必须能够跟得上磁带驱动器70MB/s的写入速度。这对于那些低端RAID控制器来讲也是个问题。即使是最快的15K磁盘驱动器也无法持续保持70MB/s的速度。 read.com 推出各大专业服务器评测 服务器的安全性能 SUN服务器 HP服务器 DELL服务器 IBM服务器 联想服务器 浪潮服务器 曙光服务器 同方服务器 华硕服务器 宝德服务器 对于长期归档来讲，磁带绕带质量是要害任何人设计一个包含磁带在内的存储系统都要考虑整体数据流的路径问题：RAID 控制器->Fibre Channel 交换机->HBA->PCI 总线->文件系统->PCI 总线->HBA->Fibre Channel 交换机->磁带驱动器。磁带的绕带质量问题对于那些要在架子上保存很长时间的用于归档的磁带来说非常重要。假如那些磁带天天都被使用，即使总是发生低质量的绕带问题也不会有太大的问题。这是因为每次因绕带不当而产生的挤压问题会发生在不同的磁带位置上。当然这并不是说这是一件好事，只是因为危害较小的缘故。假如你打算把一盘发生绕带问题的磁带放到架子上5年之久的话，那它的误码率将会上升。假如将5年延长为30年的话，那它上面的数据将肯定不会被读出了。到时你能责备谁呢？你可能无法去责备那些磁带或者磁带驱动器的厂商。你去责备那些软件厂商吗？也不能。因此只能自己在使用中注重保护。尽可能地减少磁带盒对内部的压力是一个可行的方法。这对于保证长时间用于归档的磁带能够在需要时及时读取数据有着重要的意义。那么这个过程能否与系统的后台进程一同完成，或者是在更换下一盘用于归档的磁带之前完成呢？遗憾的是现在的软硬件设备还是无法做到这一点。因此，花一些额外的时间（每盘磁带几分钟）用于对磁带的重新缓慢地绕带是有好处的。因为很有可能这盘磁带上的数据在某一天变得十分重要，并且到那时，唯一的拷贝也许只有它了。总结总之，我们无法保证能够通过网络提供高质量的磁带存储，也不能期望长期放置不用的归档磁带拥有高可靠性。除非你能保证你的磁带介质拥有高质量的绕带。即使你使用OC-48（2.488 Gbps）的连接，你仍然可能会遭遇TCP/IP阻塞问题或者其他一大堆的潜在问题，来降低你整个系统的性能。回到一开始我讲到的那个倒霉的客户的问题上来。最终他是如何解决那个难题的呢？最终他使用了Disk-to-Disk-to-Tape的方法来取代了先前的那个方案，由此避免了磁带的绕带质量问题。