Хранители. Как устроен накопитель на магнитных лентах – самый перспективный носитель информации
В 2011 году, когда Gmail уже был самым массовым сервисом электронной почты в мире, на серверах Google произошла череда сбоев. Данные более чем 40 тысяч пользователей оказались утеряны, несмотря на то что дублировались сразу на нескольких жестких дисках. Компании грозили серьезные потери. Избежать скандала и восстановить информацию помог архив, сохранивший все на старых добрых магнитных лентах.
Современное человечество производит информации не меньше, чем отходов. Каждый день создается около 500 млн новых твитов, пересылается 300 млрд электронных писем, обрабатывается 5 млрд поисковых запросов, Instagram (соцсеть признана в РФ экстремистской и запрещена) пополняется 95 млн новых картинок. Один только Большой адронный коллайдер генерирует 90 петабайт данных в год (петабайт — 1015 байт). Почти все они хранятся на магнитных дисках и лентах. Эти носители информации — близкие родственники, работающие на одном и том же базовом принципе.
В современном виде технология появилась в 1928 году, когда Фриц Пфлеймер научился напылять порошок оксида железа на клейкую бумажную ленту. Намагниченность частиц железа на разных участках ленты можно менять, равномерно протягивая ее через записывающую головку с электромагнитом, на который подается сигнал. Это позволяет сохранять данные длинной дорожкой в виде череды по-разному намагниченных участков. Уже к концу 1930-х в Третьем рейхе так записывали звук, хотя технология оставалась засекреченной вплоть до конца Второй мировой войны, когда попала в руки союзников в числе прочих репараций.
Это было время бурного развития вычислительной техники, и компьютерам срочно требовались новые носители информации. Что-нибудь поудобнее и повместительнее перфокарт и перфолент, ведущих историю еще с ткацких станков эпохи промышленной революции. И в 1952 году IBM выпустила первую коммерческую систему хранения данных Model 726 — с магнитными лентами на полимерной основе. Она вмещала 2,3 мегабайта, весила почти полтонны и могла заменить около 25 тыс. перфокарт, быстро став популярной на молодом IT-рынке. Однако уже в 1953-м та же IBM представила первый жесткий диск.
Объем и его значение
Как и на лентах, данные на дисках кодируются в виде дорожек магнитных частиц. Однако здесь они располагаются не несколькими параллельными линиями, а длинной спиралью на поверхности быстро вращающегося диска. Такая форма сразу выглядела перспективнее длинной ленты, поскольку она обеспечивала произвольный доступ к данным. Легко смещаясь к центру или краю диска, магнитная головка находит нужный участок на нем почти моментально, не требуя долгой перемотки, как при использовании ленты. Поэтому технологии HDD развивались быстрее, и в 1980-х они обошли ленты не только по популярности, но и по плотности хранения информации.
Сегодня жесткие диски позволяют записать на единицу поверхности в сотни раз больше данных, чем ленты. Зато на стороне лент сама геометрия. Каждый картридж вмещает сотни метров намагниченной пленки, общая площадь которой на порядки больше, чем у любого «винчестера». Неудивительно, что с приходом глобальных сетей и больших данных магнитные ленты снова стали востребованными, и даже архив Большого адронного коллайдера использует именно их. Миллиарды столкновений элементарных частиц, а также базы генетических данных, петабайты оцифрованных кинофильмов, архивы электронной почты — любая информация, не требующая быстрого доступа, остается на «холодном» хранении на магнитных лентах.