Cartuchos como Alternativa à LTO Usando o Bacula

Mídia Ultrium LTO

De acordo com o site de tecnologia Ultrium LTO [1], o Linear Tape Open (LTO) é uma solução de armazenamento em fita de bobina única com alta capacidade desenvolvida e aprimorada continuamente pela Hewlett Packard Enterprise, IBM e Quantum. É um formato de fita muito popular, poderoso, escalável e adaptável que ajuda a atender às crescentes demandas de proteção de dados. O consórcio afirma que se trata de um formato aberto, mas existem apenas alguns fabricantes licenciados em conformidade com o padrão LTO, sendo eles EMTEC, Imation, Fujifilm, Maxell, TDK e Sony [2]. Todas as outras marcas de mídia são fabricadas por essas empresas sob contrato [3].

Como mostra a Figura 1, cada nova geração LTO dobra a capacidade de armazenamento de mídia e a geração atual (oito) é capaz de armazenar 12 TB de dados já compactados ou até 30 TB de dados compactados somente por hardware. Praticamente todos os dispositivos LTO são compatíveis com o software de backup Bacula.

Figura 1. Roadmap LTO Ultrium [1]

A tecnologia LTO é usada para fazer o backup das maiores cargas de trabalho, como filmes de cinema [4]. Os principais estúdios e arquivos de filmes dependem em grande parte dessas fitas para preservar imagens em movimento. Quando o formato surgiu pela primeira vez no final dos anos 90, parecia uma ótima solução. A primeira geração de cartuchos continha impressionantes 100 gigabytes de dados não compactados. Instaladas adequadamente, as fitas podem ter uma vida útil de 30 a 50 anos.

Um problema do LTO é que cada nova geração que chega ao mercado torna obsoleta uma geração mais antiga. Os fabricantes garantem no máximo duas gerações de retrocompatibilidade, e os estúdios provavelmente têm que migrar milhares de fitas manualmente a cada poucos anos ou arriscar perder o acesso à informação por completo. A frequência de atualizações LTO é muito alta, e já houve sete gerações nos 18 anos de existência do produto.

Conforme destacado por Perlmutter [4], o vice-presidente de arquivos de mídia global e serviços de preservação da Warner Bros., Steven Anastasi, diz que a vida útil prática de um cartucho LTO em aproximadamente 7 anos. Depois disso, você deve começar a migrar para uma geração mais nova, porque geralmente é um processo longo. Embora as capacidades de dados LTO tenham dobrado constantemente, as velocidades de fita não acompanharam essa evolução. Anastasi afirma: a primeira geração (LTO 1) teve uma taxa de transferência máxima de 20 megabytes por segundo; a taxa máxima do LTO-7 é de 750 MB/s. Então você precisa de técnicos para operar e solucionar problemas do equipamento e garantir que os dados migrados estejam livres de erros. Migrar um petabyte (mil terabytes) de dados pode levar vários meses, diz Anastasi.

Ainda, a migração de LTO é uma atividade muito cara. Nas palavras de Everett [4], da Escola de Artes Cinematográficas da Universidade do Sul da Califórnia, um projeto recente para restaurar o clássico de 1948 “Os Sapatos Vermelhos” de LTO-3 a LTO-5 custou entre US $ 20.000 e US $ 40.000 apenas para migrar. Agora que o filme está no LTO-5, em breve ele terá que ser migrado novamente para o LTO-7.

A Alternativa do Cartucho

Diferentes players forneceram alternativas ao LTO. O IBM 3592 [5] é uma série de unidades de fita e formatos de mídia de armazenamento. A primeira unidade (3592) e a próxima (TS1120) foram introduzidas sob o apelido de Jaguar. Em outubro de 2017, a unidade mais recente era o TS1155 Gen 6, na qual cada cartucho é capaz de armazenar até 15 TB de dados já compactados via software com uma taxa de transferência de dados de até 360 MB/s.

Da mesma forma, o Oracle StorageTek [6] oferece hoje até 8,5 TB de capacidade nativa com o cartucho de fita StorageTek T10000 T2 e funciona com as mesmas unidades de fita T10000, T10000B, T10000C e T10000D do fabricante.

Ao contrário de muitos outros padrões de fita, os cartuchos permitem uma extensa reutilização de cartuchos adquiridos [5,6]. As fitas de gerações mais antigas podem ser reformatadas para capacidades mais altas a cada nova geração de unidades, de acordo com a tabela abaixo. Espera-se que os cartuchos operem em modo de leitura e gravação em pelo menos três gerações de anteriores. A taxa de substituição de mídia observada em grandes arquivos é, portanto, mais baixa do que com a maioria dos outros padrões.

Reformatar um cartucho significa aumentar a densidade da trilha (somente), pois a densidade de bits linear é limitada pelo revestimento da fita. Conforme exibido na Figura 2, um cartucho do tipo IBM ‘JA’ pode ser reformatado de 300 GB inicialmente para 640 GB na unidade TS1130. Um cartucho do tipo ‘JB’ posterior levará 1 TB, já que seu melhor revestimento também permite uma densidade de bits linear mais alta. De um modo geral, a densidade linear é limitada pelas tecnologias de material, semicondutor e processamento de sinal, enquanto a densidade de pista é limitada pela tecnologia de servo que impede a saída da pista.

Figura 2. Capacidades de Formato de Cartucho de Fita IBM

No entanto, mesmo a IBM alegando que os cartuchos podem ser reutilizados, a unidade TS1150 não pode ler ou gravar em qualquer cartucho Gen 1 ou Gen 2. E a unidade TS1140 pode ler, mas não gravar em cartuchos Gen 1 de qualquer formato. O recurso de reutilização de mídia tem algumas restrições, embora definitivamente mais flexíveis do que o padrão LTO.

Por fim, é importante afirmar que nosso software de backup Bacula é compatível com qualquer um dos padrões LTO ou cartuchos IBM/Oracle, obtendo um desempenho de leitura e gravação muito alto. As empresas ficam então livres para calcular cada ROI padrão e decidir qual é a solução mais eficiente. Alguns casos de uso do Bacula com cartuchos são comentados a sequir.

Unidades de Cartucho IBM 3592 e Oracle StorageTek T10000 com o Bacula

Como exibido na Figura 3, uma universidade da Alemanha usa o Bacula com as unidades de fita IBM Jaguar e é capaz de obter uma taxa de transferência de 200 a 300 MB/s por unidade de fita sem qualquer trabalho de tuning. O software de backup usado anteriormente estava usando as seis unidades disponíveis, mas ainda era um gargalo para o desempenho de backup. Com o Bacula, o cliente precisa apenas de três unidades para cumprir a janela de backup.

Figura 3. Backups Armazenados em Cartuchos IBM Jaguar (nomes de clientes foram omitidos)

De acordo com a Bacula Systems [7], a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) é um usuário do Enterprise Bacula que usa os cartuchos Oracle StorageTek T10000C que possuem 1,5 PB de dados de backup, protegendo mais de 300 sistemas científicos de computação e suporte a missões.