IBM-Forscher brechen Speicherrekord

13. April 2015
Mark Lantz erforscht bei IBM Research Zürich immer höhere Speicherdichten auf Magnetband. Mark Lantz erforscht bei IBM Research Zürich immer höhere Speicherdichten auf Magnetband. Foto: IBM Research, Rüschlikon

    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 weiterentwickelten Barium-Ferrit-Magnetband geschrieben. Mit der neuen Technologie könnte eine einzelne LTO-Kassette 220 Terabyte unkomprimierter Daten speichern. Dies entspricht der 88-fachen Kapazität einer heutigen Bandspeicherkassette im Industriestandard Linear Tape-Open der sechsten Generation (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 werden heute mehr als 500 Exabyte an Daten in Bandspeichersystemen gespeichert. Während die Technologie bisher vorwiegend für die lokale Datensicherung in den Rechenzentren, für Disaster-Recovery-Lösungen oder zur Einhaltung gesetzlicher Auflagen zur Datenaufbewahrung verwendet wurde, werden weitere Anwendungen im Bereich von Big Data oder die externe Nutzung in der Cloud dank der geringen Kosten von wenigen Rappen pro Gigabyte und der Langlebigkeit des Mediums immer interessanter. Wissenschaftler vom IBM Forschungszentrum 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 Daten-Objekte nahtlos auf eine sehr billige, langlebige und cloud-basierte Speichereinheit verschoben werden können. Ein Prototyp wird nächste Woche an der National Association Broadcasters Show in Las Vegas, U.S.A., am IBM Stand (N5223) vorgestellt.

    „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 und 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 im LTFS-Anwendungsfall und des geringen Stromverbrauchs weiterhin ein vielversprechendes Medium für grosse Datenmengen.“

    Ein weiterer wichtiger Schritt in dieser Hinsicht ist die nun demonstrierte massive Steigerung der Speicherdichte auf Magnetband. Möglich wurde der Rekord durch den Einsatz eines neuartigen Prototyp-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 eine sehr hohe Präzision bei der Positionierung des Lese- und Schreibkopfes mit einer Genauigkeit von weniger als 6 Nanometer und ermöglicht damit eine Spurdichte von 181 300 parallelen Spuren pro Zoll. Dies entspricht einer bis zu 39-mal höheren Spurdichte im Vergleich zum heute kommerziell erhältlichen LTO6 Format. Innovative Signalverarbeitungs-Algorithmen ermöglichen eine zuverlässige Datendetektion trotz 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, zum Beispiel eine auf noise predictive maximum likelihood detection basierende Datendetektion sowie die erste Generation von Barium-Ferrit-Magnetband, welche beide 2007 erstmals demonstriert wurden.

    www.research.ibm.com/labs/zurich/sto/tape/arealdensity.html

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