Внешние устройства резервного копирования данных

    Внешние устройства резервного копирования данных.   
 

    Целью моей работы является раскрытие понятий, и определение функций внешних  устройств резервного копирования  данных и съёмных носителей информации.

    Откуда  у людей взялась потребность  в сохранении и передачи информации? Была ли в этом столь большая необходимость? И, что позволяет в наше время не утратить полученные сведенья? Это вопросы на которые предстоит ответить.

    Человеческая  изобретательность не стоит на месте. Жажда открытий и знаний с древнейших времён подталкивала нас к сотворению нового и изучению ещё не познанного.  Обретение новых знаний, умений и навыков приводило человека к мысли о том, что всё это он должен передать будущему поколению, без утраты столь ценных сведений. Ведь потомкам  лучше не повторять ошибок своих предков. Познания передавались от родителей к детям, тем самым обеспечивая сохранность полученного.

    Я владею только той информацией, что знаю, но знания – это сила, и со временем люди захотели владеть большим объёмом информации. Но мозг человека не способен запомнить всё и сразу. Словесная передача была недостаточно эффективна. Как в точности передать большой объём информации от одного человека другому, а самое главное как не забыть то, что тебе передали? С появлением письменности эта задача была облегчена, сохранение информации теперь стало физическим. Теперь знания становятся более доступными, всё больше людей могли ими воспользоваться. От записи на глиняных табличках и папируса мы привели сохранение информации к книгам, а позже и к электронным носителям.

     С техническим и экономическим развитием мира всё больше информации поступает в общественное пользование. Огромную роль в её сохранении и передачи, в наше время, играет компьютер.  С появлением современных малогабаритных, достаточно надежных винчестеров для массы  пользователей средства резервного копирования как бы отодвинулись на второй план. Разумеется, понятно, что при наличии локальной сети регулярное архивирование информации просто необходимо. И все же можно указать не менее семи весомых причин, по  которым пользователю отказываться от приобретения устройства резервного копирования просто неразумно. Прокомментирую эти причины.   

      Известно немало случаев, когда  вместо того, чтобы отформатировать  дискету, пользователь начинал  форматировать винчестер и спохватывался  только тогда, когда уже была  потеряна наиболее ценная информация. В этом случае именно устройство резервного копирования могло бы оказаться своеобразным страховым полисом.  

      Конечно, современные винчестеры  практически не имеют сбоев  в работе. Но много ли у нас  в стране пользователей, которые  имеют  возможность обновлять свою ”материальную часть”  достаточно регулярно? Ну а “стареющий” винчестер постепенно превращается в “бомбу” замедленного действия.  

      Пожалуй, не секрет, что винчестер рядового  пользователя, как правило, забит почти под завязку. Однако из всей хранимой  информации используется интенсивно, лишь 30-40%, все остальное лежит обычно мертвым грузом: когда и стереть жалко, и переписать некуда. Нетрудно  догадаться, что в этом случае наличие устройства резервного копирования могло бы существенно облегчить жизнь, позволив освободить на жестком диске достаточно места.  

      Не обходят обычно стороной  пользователя и проблемы электропитания. Как правило, приобретение бесперебойных источников питания (UPS) затягивается, то ли из-за отсутствия денег, то ли из-за недопонимания  проблемы.  Еще один простой пример. Всем известно, что дифрагментация файлов на винчестере существенно замедляет доступ к записанным на нем данным ( по  некоторым сведениям в два,  а то и в три раза). Конечно, можно использовать специальные программы, которые позволяют переписывать имеющиеся на диске файлы последовательно кластер  за кластером. Однако не следует забывать, что после восстановления информации с устройства резервного копирования в режиме file-by-file эта  проблема также решается, но уже как бы автоматически.  

      Итак, устройства резервного  копирования это устройства, позволяющие содержать информацию как  бы в резерве, защищая ее от повседневных происшествий.  

      В реферате я расскажу о видах устройств резервного копирования: стримерах, оптических, магнитооптических накопителях и других. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Стримера.    

         Стримером называется устройство, подключаемое к компьютеру, для  записи и воспроизведения цифровой  информации на кассету с магнитной  пленкой. Основное назначение - резервное копирование.

       Преимущества  используемого технического решения  часто очевидны. На каждом катридже рассматриваемых устройств может сохраняться от 120 до 250 Мбайт информации (если использовать сжатие данных), что, как правило, превосходит или соответствует объёмам имеющихся винчестеров.                                                                                                                 

         Перспективным направлением является  использование в качестве стримера  обычного видеомагнитофона.  

         Его достоинства проявляющиеся при использовании:   

         а) относительно высокая скорость обмена;   

         б) надежность хранения;  

         в) большая ёмкость, низкая  стоимость носителя;  

         г) возможность использования  любого видеомагнитофона.  

         Вместе с контроллером поставляется  програмное обеспечение, поддерживающее на ленте многоуровневую иерархическую систему. Элементами данных здесь могут служить произвольные файлы и каталоги, которые пользователь может копировать, переименовывать, удалять, объединять и сортировать, т. е. выполнять все то же самое, что позволяет делать с файлами. Для поиска информации в файловой системе исподьзуется собственное оглавление ленты. Его рабочая копия храниться на диске, а резервная - непосредственно на ленте. Имеются автоматизированная процедура настройки на конкретный видеомагнитофон, контекстно-зависимые подсказки и подробная документация.  

         За последние несколько лет  в качестве альтернативы несъёмным накопителям на жестких магнитных дисках, или винчестерам, появились накопители со сменным носителем. Понятие “накопители со сменным носителем” объединяет самые различные изделия, от оптических накопителей и дисковых кассет до съемных НЖМД, которые можно извлечь из компьютера и захватить домой.  

         Обычный дисковод (НГМД) тоже пользуется “сменным носителями” - дискетами, но из-за их малой емкости и малого времени работы на износ (около 3 мес. в режиме считывания-записи для одной дискеты) у этого устройства другая облась применения: основное назначение - перенос программ с компьютера на другой компьютер и, при отсутствии альтернативы, для резервного хранения информации. Не вытесняется с рынка описанными ниже устройствами, т. к. его цена и цена дискет к нему в десятки раз меньше.

       Все рассмотренные далее устройства обладают одной общей особеностью, которая отличает их от дисковода: их сменный носитель информации обладает большой емкостью (более 20 Мб).  

         Подобные сменные подсистемы  внешней памяти, как правило, немного  уступают по быстродействию аналогам  несменного типа (винчестерам) и  стоят дороже, однако у них  есть ряд своих важных преимуществ. Поскольку эти накопители являются сменными и весят не более 0,5-1 кг, их можно легко транспонировать. Кроме того, благодаря сменным носителям появляется возможность реально исключить несанкционированный доступ к конфиденциальным данным - не оставлять их на внутреннем жестком диске компьютера, где ими могут воспользоваться или случайно испортить.  

         Все эти накопители, с точки  зрения покупателя, имеют такое  несомненное достоинство, как  бесконечная емкость памяти. Начальная  стоимость такой системы может показаться довольно высокой, однако к тому времени, когда вы запишете на нее свои первые 2Гб, она уже упадет до типичного показателя для внутренних накопителей на жестких дисках. Если требуемый объем памяти возрастет до 4Гб и более, стоимость в расчете на мегабайт уменьшиться  еще сильнее.  

         Некоторые подсистемы со сменными  носителями обладают достаточно  высокими скоростными характеристиками  и  могут играть в компьютере роль основного  или вспомогательного жесткого диска. Другие подсистемы этой категории подходят для таких дополнительных применений, как организация резервной памяти очень большой емкости; долговременное архивное хранение информации, которая редко используется повторно. Есть и такие подсистемы внешней памяти,  как накопители на оптических дисках типа  WORM (“с однократной записью и многократным чтением”), которые наилучшим образом подходят для архивации  данных.   

         Эти устройства сильно разняться  друг  от  друга по технологии, конструкции, цене, емкости памяти и области предполагаемого  применения.   

         Так же есть сменные носители винчестерского типа - самая первая разновидность сменных носителей на основе жестких дисков для персональных. Быстрому развитию технологии обычных и сменных жестких дисков способствовало совершенствование технологии получения магнитных материалов, увеличение степени интеграции электронных устройств, уменьшение размеров механических узлов. 

       Напыляемый  тонкопленочный носитель.

       В середине 80-х годов произошел  массовый переход с относительно нестойкого оксидного покрытия магнитного материала (который наносился методом  полива) на напыляемый тонкопленочный, обеспечивающий более гладкую и  устойчивую к внешним воздействиям поверхность. Это позволило приблизить головки чтения/записи к магнитному слою и увеличить плотность записи. Кроме того, при использовании технологии напыления стало возможным поверх магнитного слоя наносить защитный углеродный слой, твердость которого соизмерима с твердостью алмаза. 

       Улучшенные  смазочные материалы.

       Тонкопленочная  технология позволила создать на поверхности дисков скользящий слой, препятствующий “залипанию” головок  ( кто иногда случается со старыми накопителями с оксидным покрытием). Даже в том случае, когда при остановке накопителя головки опускаются на поверхность диска, его теоретический срок службы не уменьшается.

       Облегченные головки.

       Новые материалы и конструктивные решения  позволили предохранять носитель и  данные от разрушения - головки чтения/записи “парят” над поверхностью магнитного носителя на высоте в несколько микрон.

       Линейный  привод головки чтения/записи.

       Благодаря линейному сервоприводу значительно  сокращается время поиска и перехода с дорожки на дорожку. Управляющий  микропроцессор следит за тем, чтобы  головки не выходили на рабочую поверхность  до тех пор, пока шпиндельные наберет  нужной скорости.

       Все перечисленные инновации в сочетании  с последними достижениями в области  сервоприводов, методов чтения/записи, динамической коррекции ошибок и  применение сверх больших интегральных схем позволили существенно улучшить характеристики накопителей на магнитных  дисках.

       Хорошая конструктивная проработка и высокое  качество изготовления сделали накопители со сменным носителем компании менее  подверженными воздействию загрязнений, однако все же вряд ли можно рекомендовать  такие накопители для использования  их в качестве основной внешней памяти. Наиболее рациональной применение этих накопителей - резервирование и транспортирование данных.

       Накопитель  Zip.

       Самое недорогое средство для перемещения  данных и увеличения объема хранящейся информации. На сменных дисках помещается до 100 Мб информации.

       Накопитель  типа Jaz.

       Позволяет хранить на одном диске до 1 Гб данных, чего вполне достаточно для  записи целого фильма в формате MPEG. Но, поскольку в накопителе применяется  нестандартный формат носителя, для  обмена файлами у обоих партнеров  должны стоять накопители  Jaz.

       Оптические  и магнитооптические  накопители.

       Все оптические устройства можно разделить  на два класса. Это накопители, предназначенные  для записи информации пользователем  и ее хранения, и приводы CD-ROM. Накопители подразделяются на устройства с однократной  записью - WORM (Write Once Read Many) и перезаписываемые. Последние в свою очередь делятся на оптические, в которых для записи используется луч лазера, изменяющий оптические свойства среды, и магнитооптические, в которых запись осуществляется изменением намагниченности подложки из ферромагнитного материала путем нагревания с помощью луча лазера ее небольшого участка во внешнем магнитном поле. Обе технологии обеспечивают примерно одинаковые параметры.

       Принципиальное  отличие оптических и магнитооптических  накопителей от приводов CD-ROM связано  с разными форматами записи информации. Так, для первого класса изделий информация располагается на концентрических дорожках, как и в винчестерах, то есть запись и соответственно воспроизведение осуществляются с постоянной угловой скоростью. Отсюда тот же, что и в винчестерах, подход к повышению производительности - увеличение скорости вращения и плотности записи для увеличения скорости передачи данных, уменьшение пассы считывающего устройства - для увеличения скорости его перемещения и уменьшения времени доступа и т.д. Есть, правда, одно серьезное отличие - необходимо обеспечивать совместимость с изделиями других фирм (поскольку носители сменные), т.е. жестко придерживаться существующих стандартов. Кроме того, необходимо обеспечивать совместимость с предыдущими стандартами, т.к. плотность записи постоянно увеличивается. Стандарт ЦД-РОМ вырос из звукового формата RedBook, в котором запись осуществляется с постоянной линейной скоростью, т.е. существует всего одна спиральная дорожка. Для совместимости со звуковым форматом скорость передачи данных составляет около 150 Кб/с. Именно это значение выбрано за базовый показатель, а увеличение скорости передачи осуществляется пропорциональным увеличением диапазона скоростей вращения диска - в 2, 3, 4, 6, 8 раз. Поскольку скорость вращения диска разная в зависимости от положения считывающего устройства, то время доступа определяется не только скоростью перемещения каретки, но и тем временем , которое требуется двигателю для изменения скорости вращения диска. Именно поэтому накопители CD-ROM являются более медленными устройствами, чем, скажем, жесткие диски.

       Запись  информации в магнитооптических  накопителях осуществляется на диск из стекла или прозрачного поликарбоната, содержащий магнитный слой из сплава тербия, железа и кобальта ( либо другой комбинации с участием редкоземельных элементов). Этот сплав обладает необходимыми магнитными свойствами и имеет низкую - около 300 градусов Цельсия - температуру Кюри. С помощью луча лазера небольшой мощности можно очень быстро нагреть небольшой участок магнитного слоя, около 0.5 кв. Микрона, до более высокой температуры, так что при охлаждении даже в достаточно слабом внешнем магнитном поле участок оказывается намагниченным в направлении этого внешнего магнитного поля. Поле прикладывается перпендикулярно поверхности диска. Меняя направление этого поля, можно по разному намагничивать разные участки, осуществляя таким образом запись информации. Для считывания данных используется эффект Керра, который заключается в изменении направления поляризации луча, отраженного от намагниченной поверхности. Поскольку в данном случае направление намагничивания перпендикулярно поверхности диска (так называемая вертикальная запись), достигается плотность записи информации в 5 раз выше, чем в винчестерах - более 19 тыс. Дорожек на дюйм.

       Сплав, из которого изготовлен активный слой, обладает одной особенностью. Он при  обычной температуре (из-за высокой  коэрцитивной силы) не может быть перемагничен приложенным к нему магнитным полем определенной напряженности. Только при нагревании (достигнув температуры Кюри) соответствующий участок активного слоя перемагничивается должным образом.

       В настоящее время выпускается  магнитооптические накопители, предназначенные  для работы с носителями диаметром 3.5 и 5.25 дюйма. Диски помещены в неразборные  картриджи, напоминающие по конструкции 3.5-дюймовые дискеты; таким образом они надежно защищены от случайного повреждения. Используя магнитооптические диски, можно добиться чрезвычайно надежного хранения информации, так как время сохранности данных определяется фактически стойкостью использованной подложки (стекло или поликарбонат). Что касается циклов записи, то в испытании на 100 миллионов циклов не было замечено никаких необратимых изменений свойств магнитного слоя и подложки. Благодаря тому, что головки чтения/записи в них никогда не касаются диска, обеспечивается высокая устойчивость к вибрациям и ударным нагрузкам. В магнитооптических дисках, в отличие от магнитных, не наблюдается самопроизвольное искажение информации, что делает эти устройства пригодными для долговременного архивирования данных. Они не боятся воздействия повышенных и пониженных температур, электромагнитных излучений и загрязнений. Срок гарантированной сохранности информации не магнитооптических дисках, по разным оценкам, колеблется до 70 лет. Эти устройства вне конкуренции по вместимости - 5.25 дюймовые диски, заполненные с двух сторон, вмещают до 4.6 Гб информации. И хотя начальные затраты на приобретение магнитооптического дисковода ( за счет цены дисковода) гораздо выше, чем на приобретение любого накопителя со сменным магнитным носителем, благодаря высокой емкости и относительно небольшой стоимости самих дисков стоимость хранения информации на разных носителях оказывается сравнимой.

       Магнитооптические накопители и накопители типа WORM являются относительно низкоскоростными по сравнению  с другими рассматриваемыми здесь  устройствами внешней памяти. Это  обуславливается несколькими причинами. Во-первых, оптический носитель вращается, как правило, с меньшей скоростью, чем жесткие магнитные диски - обычно около 3000 - 4200 об/мин (против скоростей для винчестерских накопителей от 3600 до 7200 об/мин). Второй фактор - это характерная для оптического носителя высокая интенсивность ошибок, которые требуется исправлять. Оптический носитель в принципе является более ненадежным ( при записи/воспроизведении, но не хранении), чем магнитный, и поэтому для работы с ним требуются сложные алгоритмы исправления ошибок. А это приводит к потерям в скорости обмена данными примерно на 3-5 %. Оптические накопители характеризуются также более длительным временем доступа. Их среднее время установки головки составляет от 30 до 50 мс против 10-16 для НЖМД, а время ожидания ( пока нужный сектор данных не окажется под головкой чтения/записи) составляет 13 мс против 8-15 мс для НЖМД.

       Кроме того, в магнитооптическом накопителе запись данных осуществляется таким  образом, что существенно снижается  быстродействие. В отличие от накопителя типа WORM, в котором операция записи выполняется за один оборот диска, в  магнитооптическом накопителе перезапись данных осуществляется за два оборота : стирание, непосредственно запись и контроль.

       В некоторых своих 5.25-дюймовых МО-дисководах фирма PornoSlonic использует собственную технологию - phase change (изменение фазового состояния). Эта технологий позволяется считывать и записывать данные за один проход, вместо двух, что вдвое сокращает время доступа. Однако, записанные таким образом диски несовместимы с традиционными МО устройствами.

       Низкое  быстродействие делает эти магнитооптические  накопители непригодными для применения в качестве основной внешней памяти. Это обстоятельство и высокая  цена являются из главными недостатками, которые частично компенсируются громадными емкостями и нечувствительностью к магнитным полям.

       Тем, кто нуждается в хранении очень  больших объемов информации, компания Pinnacle Micro предлагает 4.6 Гб накопитель Apx Optical Hard Drive. Его удобно использовать, например, для производства звуковой и видеопродукции, а также для архивации. По заявлению фирмы Pinnacle, ее накопитель работает почти так же быстро, как некоторые жесткие диски.

       Технология  WORM

       Эта технология в наибольшей степени  подходит для архивации. Устройства WORM сохраняют информацию на сменных  носителях. Данные же записываются однократно, поскольку здесь не допускается  повторная запись в один и тот  же сектор. При коррекции файлы  сохраняются в других секторах, что  позволяет восстанавливать историю  внесенных исправлений. Емкость  носителей до 1 Гб. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Съёмные носители информации.