Nuvens híbridas continuarão a usar fita magnética por várias décadas

Novo protótipo da IBM e FUJIFILM Corporation quebra o recorde mundial e oferece densidade de área recorde 27 vezes maior do que as unidades de fita atuais.

Por: Mark Lantz, Manager Advanced Tape Technologies, IBM Research

Atualmente, produzimos 2,5 trilhões de bytes de dados diariamente, principalmente devido ao aumento contínuo da Internet das Coisas (IoT), o surgimento de vídeo de alta definição 4K/8K e análises de big data baseadas em IA. No ritmo que estamos indo, os dados globais devem chegar a 175 zet abytes até 2025, o que representa um crescimento anual de 61% . Para aqueles que não são data geeks, esclarecemos: um ZB é equivalente a um trilhão de gigabytes (GB); em comparação, os telefones celulares mais novos têm capacidade de memória de 256 GB.

Então, onde armazenar todos esses dados? Atualmente, existem mais de 500 data centers em hiperescala no mundo que armazenam cerca de547 exabytes (EB) de dados reais , com mais de 151 centros em operação. Não se trata apenas de uma grande quantidade de dados, mas também de um grande consumo de energia. Na verdade, o consumo de energia em hiperescala deve quase triplicar até 2023 em comparação com 2015 .

A única tecnologia que pode lidar com o crescimento maciço de dados digitais, mantê-los protegidos contra ataques de cibercrimes e arquivar dados para alguns dos maiores data centers em hiperescala do mundo é uma tecnologia com mais de 60 anos: a fita magnética.

Quebrando um recorde mundial

A IBM hoje revela um novo marco que traz à luz o trabalho de mais de 15 anos entre pesquisadores da IBM e da Fujifilm. Juntas, estabelecemos outro novo recorde mundial para armazenamento em fita, o sexto que alcançamos desde 2006.

Ultrapassando os limites, alcançamos 317 GB/in2 (gigabits por polegada quadrada) em densidade de área em um protótipo de fita magnética de partículas de ferrita de estrôncio (SrFe) desenvolvido pela Fujifilm. Isso é aproximadamente 27 vezes a densidade de área usada nas unidades de fita comerciais da próxima geração de hoje.

Em termos de potencial de armazenamento, um único cartucho de fita com essa nova densidade de área tem o potencial de armazenar cerca de 580 terabytes (TB) de dados. Para colocar em perspectiva, 580 TB equivalem a 786.977 CDs empilhados a 944 metros de altura, o que é mais alto que o Burj Kalifa, o edifício mais alto do mundo . É uma quantidade enorme de dados! Tudo embalado em um cartucho de fita que cabe na palma da sua mão.

Embora a fita exista há mais de 60 anos, ela melhorou com o tempo. A geração atual de fitas usa partículas de ferrita de bário (BaFe) para revestir a mídia de armazenamento de fita magnética, mas para aumentar a densidade, a Fujifilm voltou ao laboratório de química e inventou algo novo chamado ferrita de estrôncio (SrFe). A SrFe pode ser convertida em partículas menores com “propriedades superiores”, o que significa armazenamento de maior densidade na mesma quantidade de fita.

Além de apresentar a fita magnética de partículas SrFe, também desenvolvemos um novo conjunto de tecnologias para atingir esse novo recorde, incluindo uma nova tecnologia de cabeça de fita de baixa fricção que permite o uso de mídia de fita muito lisa e um detector que permite detecção confiável de dados registrados em meio SrFe a uma densidade linear de 702 Kbpi quando lidos com um sensor de leitura TMR ultra estreito de 29 nm. Mas isso não é tudo: também desenvolvemos uma família de novas tecnologias servomecânicas, incluindo um novo padrão de servo pré-gravado nas servo-trilhas, um protótipo de atuador principal e um conjunto de servo controladores. Essencialmente, as servo-trilhas são o que ajudam o servo controlador a manter o posicionamento preciso das cabeças de leitura/gravação em relação à fita usando o atuador da cabeça. Nossas novas servo-tecnologias tornaram possível posicionar a cabeça com uma precisão recorde mundial de 3,2 nm.

Permitam-me alguns esclarecimentos: quando a fita é lida, ela passa sobre a cabeça a uma velocidade de cerca de 15 km/h, e com nossas novas servo-tecnologias ainda podemos posicionar a cabeça da fita com uma precisão de cerca de 1,5 vezes a largura de uma molécula de DNA.

A IBM estima que mais de 345.000 EB de dados residem atualmente em sistemas de armazenamento em fita. Com nossos avanços, demonstramos a viabilidade de dimensionar o roteiro da fita por mais uma década.

O grande esquema das coisas

Então, o que esse novo registro em fita representa no grande esquema das coisas? Isso significa que a fita magnética digital, um meio de armazenamento inventado em 1952 com uma capacidade inicial de aproximadamente 2 MB por bobina, ainda é uma tecnologia ideal não apenas para armazenar grandes quantidades de dados de backup e arquivamento, mas também para novos aplicativos, como em ambientes de nuvem híbrida.

Nosso trabalho representa uma melhoria potencial na capacidade de aproximadamente 50 vezes (48,3x) em relação a um cartucho LTO8, o mais recente produto de fita magnética padrão da indústria, e uma melhoria de 29 vezes em relação ao produto de fita de classe empresarial atual da IBM. A tecnologia de fita IBM fornece uma interface perfeita com a tecnologia de nuvem e permite que aplicativos nativos da nuvem gravem e leiam da fita sem a necessidade de software ou habilidades proprietárias ou especializadas. É precisamente essa interseção de tecnologia de nuvem e tecnologia de fita que permitirá às organizações implementar uma estratégia de dados escalável, acessível e segura que não fica atrás de nenhuma outra.

Não é fita contra nuvem, é fita atrás da nuvem

Com mais dados armazenados no local e em nuvens híbridas, gigantes da tecnologia corporativa e instituições acadêmicas continuam a recorrer à tecnologia de fita magnética para armazenamento de arquivos.

Então, por que a fita é a escolha preferida das principais empresas e fornecedores de arquivamento de dados em hiperescala ? É o baixo custo por gigabyte, durabilidade de longo prazo, confiabilidade, baixo consumo de energia, segurança e escalabilidade da fita que impulsionou seu avanço e garantiu sua longevidade no futuro.

Em termos de custos , o armazenamento de dados em fita custa centavos por gigabyte e, quando não está em uso, a fita não requer energia, ao contrário de discos rígidos e memória flash . Simplificando, os dados armazenados em fita garantem que os provedores de nuvem tenham os dados de que precisam, quando precisam. Além disso, quando armazenados corretamente, os dados gravados na fita ainda poderão ser lidos em 30 anos.

Os desafios relacionados à proteção e segurança de dados também são uma prioridade para muitos no mundo da nuvem híbrida de hoje. A fita pode desempenhar um papel crítico na proteção contra ataques cibernéticos e ransomware. Quando se trata de segurança, a fita pode ser fisicamente e logicamente removida de qualquer conexão eletrônica conhecida, criando uma barreira física ou “espaço de ar” que funciona para mitigar ataques mais sofisticados que poderiam danificar os dados. E embora o armazenamento em fita de hoje tenha feito grandes avanços tecnológicos em termos de proteção, também estamos inovando para tornar a tecnologia à prova de futuro nas próximas décadas, algo que demonstramos no ano passado com a introdução do primeiro protótipo de unidade de fita segura para computação quântica .

Finalmente, um arquivo deve ser escalável. Com um crescimento de dados de 61% em média ao ano, outra vantagem clara da tecnologia de fita é seu potencial para dimensionamento de densidade de área. Como o tamanho dos bits usados ​​no sistema de fita comercial de hoje ainda é muito grande em comparação com os bits no disco rígido, a fita tem muito espaço para redução de bits adicional, daí o aumento da capacidade.

Embora nunca possamos voltar aos dias em que gravávamos na fita nossos temas favoritos para nosso amor secreto, a fita certamente viverá nos bastidores das grandes empresas, armazenando todos aqueles zetabytes de dados.

Link original disponível em: https://www.ibm.com/blogs/research/2020/12/tape-density-record/

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