Neuer Rekord für Speicherdichte auf Magnetbändern

19 Gigabits pro Quadratzentimeter auf Tape

IBM-Wissenschaftler haben jetzt im Schweizer Labor Rüschlikon erstmals Daten mit einer Speicherdichte von gut 19 Gigabits pro Quadratzentimeter (oder wie die Amerikaner meldeten: 123 Gigabits pro Quadratzoll) auf einem Barium-Ferrit-Magnetband gespeichert. Mit der neuen Technologie könnte eine einzelne Bandkassette im Format Linear Tape Open (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.

  • Die Versuchsanordnung beim Weltrekord für die Speicherdichte auf Magnetband.

  • Der erste kommerzielle Magnetbandspeicher, die 726 Magnetic Tape Unit, speicherte 1952 auf ein halbes Zoll breite Magnetbänder bis zu 2 Megabyte pro Spule.

Nach Schätzungen des IT-Analysten Tom Coughlin sind heute mehr als 500 Exabyte an Daten in Bandspeichersystemen gespeichert – vorwiegend zur lokalen Datensicherung in Rechenzentren, Disaster Recovery oder zur Einhaltung gesetzlicher Auflagen. Zunehmend werden aber auch Anwendungen im Kontext von Big Data oder Cloud interessanter – dank der geringen Kosten von wenigen Cents pro Gigabyte sowie der Langlebigkeit des Mediums.

„Object Storage“ auf Bandspeichern

„Bandspeicher können auch weiterhin eine wichtige Rolle in der Speicherhierarchie spielen“, sagt IBM-Fellow Dr. Evangelos Eleftheriou. Im Forschungszentrum Rüschlikon erforschen IBM-Wissenschaftler daher die Integration der Bandspeicher in aktuelle Cloud-Systeme wie Openstack Swift. Wenig genutzte Datenobjekte sollen dann auf eine sehr billige, langlebige und cloud-basierte Speichereinheit verschoben werden können. Ein Prototyp wird nächste Woche auf der National Association Broadcasters Show in Las Vegas, U.S.A., am IBM Stand (N5223) vorgestellt.

An der Universität ETH Zürich kommt Bandspeicher für den zentralen Daten-Backup und Wiederherstellungs-Service zum Einsatz. „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 und des geringen Stromverbrauchs ein vielversprechendes Medium für große Datenmengen.“

Ein wichtiger Fortschritt ist auch die nun gezeigte deutliche Steigerung der Speicherdichte auf Magnetband. Möglich wurde der Rekord durch den neuartigen Prototypen eines Magnetbandes von Fujifilm. Außerdem entwickelten die IBM-Forscher verschiedene Bandspeicher-Technologien weiter. So ermöglichen etwa verbesserte Schreibköpfe die Nutzung noch feinerer Barium-Ferrit-Partikel auf dem Magnetband.

Verfeinerte Steuertechnik

Eine verfeinerte Steuertechnik erlaubt zudem eine sehr hohe Präzision bei der Positionierung des Lese- und Schreibkopfes; die damit erreichte Genauigkeit von weniger als sechs Nanometer 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 mit nur 90nm extrem schmalen Lesekopfes unter Ausnutzung der Effekte des „Riesenmagnetowiderstandes“ (Giant Magnetoresistance, GMR).

Bereits seit 2002 arbeitet IBM 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-Produkten 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.

Der erste kommerzielle Magnetbandspeicher, die 726 Magnetic Tape Unit, kam 1952 auf den Markt. Die verwendeten Spulen mit einem halben Zollbreiten Magnetband hatten eine Speicherkapazität von 2 Megabyte. Die jetzt erreichte Datendichte bedeutet im Vergleich dazu eine Steigerung der Kapazität um das 110 Millionen-fache.

Detaillierte technische Informationen zur vorliegenden Arbeit finden Sie hier. Weiterführende Informationen über die Geschichte und Entwicklung von Magnetbandspeichern bei IBM finden Sie unter diesem Link auf der IBM-Homepage.

www.zurich.ibm.com

www.fujifilm.com

www.ibm.de

Bildquelle: IBM

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