Weg für den Einsatz in der Cloud

IBM-Forscher erzielen neuen Rekord für Speicherdichte auf Magnetbändern
IBM Research zeigt eine Speicherdichte von 123 Gigabits pro Quadratzoll – Vorstellung eines Prototypen für den Einsatz von Tape in der Cloud

(20.04.15) - Wissenschaftler von IBM Research – Zürich haben in Zusammenarbeit mit dem japanischen Unternehmen Fujifilm erstmals Daten mit einer Speicherdichte von 123 Gigabits pro Quadratzoll (rund 6,45 cm2) auf einem Barium-Ferrit-Magnetband gespeichert. Mit der neuen Technologie könnte eine einzelne so genannte Linear Tape Open-Kassette (LTO) 220 Terabyte unkomprimierter Daten speichern. Dies entspricht der 88-fachen Kapazität einer heutigen Bandspeicherkassette des Industriestandards LTO6 oder einer 22-fachen Steigerung gegenüber dem neuesten IBM Tape-Produkt. Darüber hinaus bereiten IBM-Forscher eine der zuverlässigsten, energieeffizientesten und kostengünstigsten Datenspeichertechnologien den Weg für den Einsatz in der Cloud.

Nach Angaben des IT-Analysten Coughlin Associates sind heute mehr als 500 Exabyte an Daten in Bandspeichersystemen gespeichert. Bisher wird die Technologie vorwiegend für die lokale Datensicherung in Rechenzentren, Disaster-Recovery-Lösungen oder zur Einhaltung gesetzlicher Auflagen verwendet. Zunehmend werden aber auch Anwendungen im Kontext von Big Data oder Cloud dank der geringen Kosten von wenigen Cents pro Gigabyte sowie der Langlebigkeit des Mediums immer interessanter. Wissenschaftler des IBM Forschungszentrums in Rüschlikon erforschen daher die Integration der Bandspeichertechnologie in aktuelle Cloud Object Storage-Systeme, wie zum Beispiel OpenStack Swift. Ziel ist es, Object Storage auf Bandspeichern zu ermöglichen, so dass wenig genutzte Datenobjekte nahtlos auf eine sehr billige, langlebige und Cloud-basierte Speichereinheit verschoben werden können.

"Mit unseren Forschungsarbeiten zeigen wir, dass Bandspeicher auch weiterhin eine wichtige Rolle in der Speicherhierarchie spielen können", sagt IBM Fellow Dr. Evangelos Eleftheriou.

Die ETH Zürich nutzt IBM Bandspeichertechnologie für den zentralen Daten-Backup und Wiederherstellungs-Service. "Die durchschnittliche Datenübertragungsrate auf Bandspeicher hat in den letzten Jahren stark zugenommen: Heute auf etwa 60 Terabyte täglich. Unsere Magnetbandbibliothek umfasst insgesamt mehr als 5,5 Petabyte", sagt Dr. Tilo Steiger, Stellvertretender Leiter des ITS System Service der ETH Zürich. "Trotz der Fortschritte in der gesamten Speichertechnologie bleibt Tape auf Grund der Übertragbarkeit der Daten Anwendungsfall und des geringen Stromverbrauchs weiterhin ein vielversprechendes Medium für große Datenmengen."

Ein weiterer wichtiger Schritt in dieser Hinsicht ist die nun gezeigte massive Steigerung der Speicherdichte auf Magnetband. Möglich wurde der Rekord durch den Einsatz eines neuartigen Prototypen eines Magnetspeicherbandes von Fujifilm Corporation. Um eine Speicherdichte von 123 Millionen Bits pro Quadratzoll zu erzielen, entwickelten die IBM-Wissenschaftler darüber hinaus verschiedene wichtige Technologien für Bandspeichersysteme weiter. So ermöglicht eine verbesserte Schreibkopftechnologie die Nutzung noch feinerer Barium-Ferrit-Partikel auf dem Magnetband. Eine verfeinerte Steuertechnik erlaubt zdem eine sehr hohe Präzision bei der Positionierung des Lese- und Schreibkopfes mit einer Genauigkeit von weniger als sechs Nanometer und ermöglicht damit eine Spurdichte von 181.300 parallelen Spuren pro Zoll. Das entspricht einer bis zu 39-mal höheren Spurdichte im Vergleich zum heute kommerziell erhältlichen LTO6-Format. Innovative Signalverarbeitungs-Algorithmen ermöglichen darüber hinaus eine zuverlässige Datendetektion unter Einsatz eines extrem schmalen, nur 90nm breiten, magnetoresistiven (GMR)-Lesekopfes.

Seit 2002 arbeitet IBM insbesondere bei der Optimierung von zweifach beschichtetem und auf Barium-Ferrit-Partikeln basierendem Magnetband eng mit Fujifilm zusammen. Dies ist bereits das vierte Mal, dass die Wissenschaftler dank der Kooperation und signifikanten Innovationen Rekordspeicherdichten demonstrieren konnten. Viele der bisher entwickelten Technologien werden bereits in IBM Magnetspeicherprodukten eingesetzt: Beispiele sind eine auf noise predictive maximum likelihood detection basierende Datendetektion sowie die erste Generation des Barium-Ferrit-Magnetband, die beide 2007 erstmals gezeigt wurden.

IBM-Bandspeicherprodukte
IBM hat eine lange Geschichte von Innovationen im Bereich der Datenspeicherung auf Magnetband. Das erste kommerzielle Tape-Produkt, die 726 Magnetic Tape Unit, kam vor über 60 Jahren auf den Markt. Die verwendeten Spulen mit einem halben Zollbreiten Magnetband hatten eine Speicherkapazität von 2 Megabyte. Die in dieser Mitteilung angekündigte Datendichte bedeutet somit eine potentielle Steigerung der Kapazität um das 110 Millionen-fache im Vergleich zu IBMs erstem Tape-Produkt. Die Ankündigung bestätigt erneut IBMs kontinuierliche Innovation und führende Stellung in der Magnetbandspeichertechnologie.
(IBM: ra)

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