具有重疊操作的磁帶驅(qū)動(dòng)的制作方法
【專利說明】具有重疊操作的磁帶驅(qū)動(dòng)
【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，并且更具體地涉及具有重疊操作的磁帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0002] 磁存儲(chǔ)系統(tǒng)中，利用磁傳感器，數(shù)據(jù)被從磁記錄介質(zhì)讀出，或者被寫入到磁記錄介 質(zhì)上。通過將磁記錄傳感器移動(dòng)到數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)的介質(zhì)上的位置，數(shù)據(jù)被寫入到磁記錄介 質(zhì)上。磁記錄傳感器接著產(chǎn)生磁場，其使得數(shù)據(jù)能夠進(jìn)入磁介質(zhì)。通過類似地定位磁閱讀 傳感器并且接著感測磁介質(zhì)的磁場，數(shù)據(jù)從介質(zhì)被讀出。讀和寫操作可被獨(dú)立地與介質(zhì)的 移動(dòng)同步，以確保數(shù)據(jù)可以被從介質(zhì)上需要的位置讀出，或者寫入到介質(zhì)上需要的位置。
[0003] 不久的將來，隨著改進(jìn)介質(zhì)的采用，相對(duì)于磁盤，磁帶上存儲(chǔ)信息的代價(jià)（每字節(jié) 基礎(chǔ)上）被期待下降五倍或更多。而且，短期和長期可靠性將繼續(xù)青睞基于磁帶的存儲(chǔ)。此 外，更大的大容量存儲(chǔ)位于云網(wǎng)絡(luò)上，大部分存儲(chǔ)將會(huì)在大型的庫中，而不是在單獨(dú)的驅(qū)動(dòng) 上，這是青睞基于磁帶的存儲(chǔ)的考慮。相對(duì)于基于盤的存儲(chǔ)，基于磁帶的存儲(chǔ)的一個(gè)歷史的 劣勢是與基于磁帶的存儲(chǔ)相關(guān)聯(lián)的較差的訪問時(shí)間，因?yàn)閷⒋艓Х诺酱艓?qū)動(dòng)并且接著將 磁帶繞到文件位置所需要的時(shí)間典型地平均為大概40秒或更多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)包括用于執(zhí)行讀和/或?qū)懖僮鞯念^部，用于在第一磁帶上 執(zhí)行定位操作的第一組引擎，用于在第二磁帶上執(zhí)行定位操作的第二組引擎，以及處理器 以及與所述處理器集成和/或能夠由所述處理器執(zhí)行的邏輯。所述邏輯被配置為當(dāng)引起所 述第二組引擎在所述第二磁帶上執(zhí)行粗定位和倒回操作中的至少一個(gè)時(shí)，引起所述第一組 引擎在所述頭部上經(jīng)過所述第一磁帶。
[0005] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法包括在第一磁帶上使用頭部執(zhí)行讀和/或?qū)懖僮?；?dāng)正在 第一磁帶上執(zhí)行讀和/或?qū)懖僮鲿r(shí)，在第二磁帶上執(zhí)行粗定位以迫近操作位置；以及在所 述第二磁帶上在所述操作位置處使用所述頭部執(zhí)行精確定位以及讀和/或?qū)懖僮鳌?br>[0006] 從下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他方面和實(shí)施例將會(huì)變得清晰。下面的詳細(xì)說明 中，結(jié)合附圖，通過示例的方式描述了本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0007] 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、用于對(duì)磁帶的更快訪問的使用移動(dòng)機(jī)器人的系統(tǒng)的俯 瞰視圖。
[0008] 圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的簡化的磁帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
[0009] 圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、移動(dòng)機(jī)器人的側(cè)視圖。
[0010] 圖4A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、平面上的光學(xué)圖樣的描述。
[0011] 圖4B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、平面設(shè)計(jì)的部分側(cè)視圖。
[0012] 圖4C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、平面設(shè)計(jì)的部分側(cè)視圖。
[0013] 圖4D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、平面設(shè)計(jì)的部分側(cè)視圖。
[0014] 圖4E是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、平面設(shè)計(jì)的部分側(cè)視圖。
[0015] 圖5A-5B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、移動(dòng)機(jī)器人的詳細(xì)視圖。
[0016] 圖6A-6B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、使用移動(dòng)機(jī)器人的磁帶庫的簡化視圖。
[0017] 圖7A-7D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、使用移動(dòng)機(jī)器人的磁帶穿帶（threading)的示意 表達(dá)。
[0018] 圖8A-8D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、使用磁帶驅(qū)動(dòng)的磁帶自我穿帶（self-threading) 的步驟的示意表達(dá)。
[0019] 圖9A-9F是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、用于使用磁帶驅(qū)動(dòng)的磁帶自我穿帶 (self-threading)的步驟的示意表達(dá)。
[0020] 圖10是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、用于磁帶驅(qū)動(dòng)中不同磁帶的處理時(shí)間表。
[0021] 圖11是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、具有能力執(zhí)行重疊操作的磁帶驅(qū)動(dòng)的示意表達(dá)。
[0022] 圖12A-12C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、在執(zhí)行重疊操作時(shí)，用于使用磁帶驅(qū)動(dòng)的磁帶 自我穿帶（self-threading)的步驟的示意表達(dá)。
[0023] 圖13A-13C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、在執(zhí)行重疊操作時(shí)，用于使用磁帶驅(qū)動(dòng)的磁帶 自我穿帶（self-threading)的步驟的示意表達(dá)。
[0024] 圖14是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、具有能力在多個(gè)磁帶上執(zhí)行重疊操作的磁帶驅(qū)動(dòng)的 示意表達(dá)。
[0025] 圖15是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、具有能力在多個(gè)磁帶上執(zhí)行重疊操作的磁帶驅(qū)動(dòng)的 示意表達(dá)。
[0026] 圖16A-16D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、在執(zhí)行重疊操作時(shí)，用于使用磁帶驅(qū)動(dòng)的磁帶 自我穿帶（self-threading)的步驟的示意表達(dá)。
[0027] 圖17是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、在執(zhí)行重疊操作時(shí)，用于使用磁帶驅(qū)動(dòng)的磁帶自我穿 帶（self-threading)的步驟的示意表達(dá)。
[0028] 圖18A-18C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、使用凸緣擴(kuò)展器（flange extender)的步驟的 示意表達(dá)。
[0029] 圖19是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的描述。
[0030] 圖20是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、可以與圖19的服務(wù)器和/或客戶端相關(guān)的代表性硬 件環(huán)境的系統(tǒng)示圖。
[0031] 圖21是根據(jù)實(shí)施例的、一種方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面的說明用于描述本發(fā)明的一般原理的目的，其并非意在限制本文中要求保護(hù) 的創(chuàng)造性的概念。此外，本文描述的具體特征可以被與多種可能的組合和置換的每一種中 的其他描述的特征相組合。
[0033] 除非本文中另外地具體地描述，所有術(shù)語被給予其最寬的可能的解釋，包括規(guī)范 中暗示的意思，以及為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解和/或如詞典、論文等中定義的意思。
[0034] 需要指出的是，如說明書和附加的權(quán)利要求中使用的，除非被另外地限定，單數(shù)形 式" a "、" an "、" the "包括復(fù)數(shù)概念。
[0035] 下面的說明公開了磁帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、及其操作和/或組件的一些優(yōu)選的實(shí)施例。
[0036] 在一個(gè)一般實(shí)施例中，系統(tǒng)包括用于執(zhí)行讀和/或?qū)懖僮鞯念^部、用于在第一磁 帶上執(zhí)行定位操作的第一組引擎，用于在第二磁帶上執(zhí)行定位操作的第二組引擎、以及處 理器和與所述處理器集成和/或可以由所述處理器執(zhí)行的邏輯。所述邏輯被配置為當(dāng)引起 所述第二組引擎在所述第二磁帶上執(zhí)行粗定位和倒回操作中的至少一個(gè)時(shí)，引起所述第一 組引擎將所述第一磁帶經(jīng)過所述頭部上方。
[0037] 在另一個(gè)一般實(shí)施例中，一種方法包括在第一磁帶上使用頭部執(zhí)行讀和/或?qū)懖?作；當(dāng)正在第一磁帶上執(zhí)行讀和/或?qū)懖僮鲿r(shí)，在第二磁帶上執(zhí)行粗定位以迫近操作位置； 以及在所述第二磁帶上在所述操作位置處使用所述頭部執(zhí)行精確定位以及讀和/或?qū)懖?作。
[0038] 磁帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)速率已經(jīng)增長，并且當(dāng)前能夠超過200MB/S。然而，因?yàn)榇艓蔷€性 介質(zhì)，訪問需要的數(shù)據(jù)位置典型地要求大量的時(shí)間。因此，當(dāng)多數(shù)時(shí)間花費(fèi)在磁帶的加載/ 卸載和纏繞上時(shí)，基于磁帶的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)可能花費(fèi)其時(shí)間的較小部分實(shí)際用于從磁帶讀 出數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)寫入磁帶。
[0039] 因此，在傳統(tǒng)的產(chǎn)品中，加載和卸載磁帶可能要求大于10秒，并且定位一塊數(shù)據(jù) 可能要求超過1分鐘。這是經(jīng)濟(jì)上的低效率，因?yàn)槎鄶?shù)時(shí)間花費(fèi)在僅使用引擎控制，例如， 來轉(zhuǎn)動(dòng)磁帶，并且作為結(jié)果，驅(qū)動(dòng)的昂貴部分，例如，記錄頭部、激勵(lì)器、讀和/或?qū)戨娮釉?件等，被閑置并且沒有有效地利用。因此，為了達(dá)到每秒輸入/輸出操作（I0PS)的高速率， 磁帶驅(qū)動(dòng)處于空閑中的大量時(shí)間創(chuàng)造了對(duì)多個(gè)驅(qū)動(dòng)同時(shí)操作的需求。然而，增加更多的驅(qū) 動(dòng)、磁帶傳送裝置等是不理想的解決方案，因?yàn)槠涫堑托实摹?br>[0040] 形成明顯對(duì)比的是，如下面將會(huì)進(jìn)一步詳細(xì)地描述的，本文中描述和/或建議的 實(shí)施例和/或方法優(yōu)選地允許單個(gè)驅(qū)動(dòng)，例如包括單個(gè)讀/寫裝置，來重疊兩個(gè)或更多磁帶 的操作。因此，具有多個(gè)卷以及卷驅(qū)動(dòng)器的單個(gè)組的頭部、激勵(lì)器和/或驅(qū)動(dòng)電子元件可以 用來有效率地、低耗費(fèi)地實(shí)現(xiàn)高I0PS。在定位第二磁帶上的一個(gè)位置時(shí)，執(zhí)行第一磁帶讀、 寫和/或定位，允許系統(tǒng)吞吐量明顯提高。不同的實(shí)現(xiàn)中，如下面將進(jìn)一步詳細(xì)地描述的， 這樣的系統(tǒng)可以被創(chuàng)建為用于或者單卷軸或者雙卷軸磁帶配置。
[0041] 圖1描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、線性介質(zhì)存儲(chǔ)模塊100的細(xì)節(jié)示圖。作為一個(gè)選 擇，該線性介質(zhì)存儲(chǔ)模塊100可以結(jié)合本文列舉的任何其他實(shí)施例的特征來實(shí)現(xiàn)，例如參 考其他附圖所描述的那些。當(dāng)然，本文中提出的這樣的線性介質(zhì)存儲(chǔ)模塊100以及其他可 以被用于多種應(yīng)用和/或組合中，本文列舉的描述性實(shí)施例中可以具體地描述或者也可以 沒有具體地描述這些應(yīng)用和/或組合。此外，本文中提出的線性介質(zhì)存儲(chǔ)模塊100可被用 于任意需要的環(huán)境中。此外，線性介質(zhì)存儲(chǔ)模塊100絕不限于圖1中描述的那樣，并且可以 包括取決于多個(gè)實(shí)施例可能被期望的任意部分和/或部分的方向。
[0042] 如圖1的部分俯瞰視圖所顯示的，線性介質(zhì)存儲(chǔ)模塊100,例如磁帶庫，可以包括 用于將至少一個(gè)磁帶卷102 (其可以是或者可以不是磁帶盒的一部分）傳送到或者傳送自 磁帶驅(qū)動(dòng)104的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)機(jī)器人110,以用于從磁帶讀出數(shù)據(jù)。
[0043] 線性介質(zhì)（即，磁帶）可以優(yōu)選地被繞在磁帶卷（tape reel) 102上，本文中也被 稱作卷軸（spool)。磁帶卷102可以位于當(dāng)該卷沒有被使用時(shí)用于存儲(chǔ)該卷的其余區(qū)域的 下表面304上，例如"地面（floor)"。如下面所解釋的，根據(jù)不同的實(shí)現(xiàn)，其余區(qū)域可以具 有一級(jí)、多于一級(jí)等，并且可以進(jìn)一步包括但不限制于斜坡，以更好地提供級(jí)之間的線性介 質(zhì)的移動(dòng)。其余區(qū)域優(yōu)選地是磁帶卷位于其上的水平面；然而在其他實(shí)現(xiàn)中，其余區(qū)域可以 包含垂直的、有角度的、階梯狀的、堆疊的等的表面，或者它們的組合。這樣的可選實(shí)現(xiàn)中， 通過使用鉤、嘴、磁體、架子、套筒、粧等、或者一些其他設(shè)計(jì)以在需要的時(shí)候抵消磁帶卷的 重力，磁帶卷可以被附加到其他區(qū)域和/或被其他區(qū)域支持。
[0044] 圖2描述了可以被用在本發(fā)明的環(huán)境中的、基于磁帶的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的磁帶驅(qū)動(dòng) 104的簡化示圖。圖2中示出了磁帶驅(qū)動(dòng)的一個(gè)具體實(shí)施，需要指出的是，本文中描述的實(shí) 施例可以被實(shí)施在多種磁帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的環(huán)境中。
[0045] 如所示出的，磁帶提供卷220和接收卷221被用來支持磁帶222。一個(gè)或多個(gè)卷可 以形成可移除的磁帶盒的部分，并且并不必須是磁帶驅(qū)動(dòng)104的部分。磁帶驅(qū)動(dòng)，例如圖2 中描述的，可以進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)引擎以驅(qū)動(dòng)磁帶提供卷220和接收卷221，以將磁帶222在 任意類型的磁帶頭部226上移動(dòng)。這樣的頭部可以包括讀取器陣列、寫入器陣列或兩者。
[0046] 盡管磁帶驅(qū)動(dòng)104能夠讀和寫線性介質(zhì)，其可以優(yōu)選地用于給定的驅(qū)動(dòng)，以針對(duì) 一個(gè)延長的時(shí)間段，僅執(zhí)行這些操作中的一個(gè)（即，讀或者寫）。此外，緣于電子元件、頭部 等數(shù)量的減少，使用獨(dú)立的線性介質(zhì)驅(qū)動(dòng)中可以存在花費(fèi)優(yōu)勢，此外，因?yàn)轫樞虻膶懭敕椒?提供了更高效的隨機(jī)寫入性能，通過組合多個(gè)寫入驅(qū)動(dòng)與大量的只讀驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)花費(fèi)可以 被降低。因此，可以更優(yōu)的是，線性存儲(chǔ)器介質(zhì)層中的驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)子集、多數(shù)、或者全 部，被優(yōu)化用于專門地寫或讀。
[0047] 引導(dǎo)225引導(dǎo)磁帶222經(jīng)過磁帶頭部226。這樣的磁帶頭部226經(jīng)由電纜231被 依次耦合至控制器集合228?？刂破?28典型地控制頭部功能，例如伺服跟隨、寫、讀等?？?制器可以在本領(lǐng)域公知的邏輯、以及本文中公開的任意邏輯下運(yùn)行。電纜231可以包括讀 /寫電路以傳送將被記錄在磁帶222上的數(shù)據(jù)給頭部226,以及接收由頭部226從磁帶222 讀出的數(shù)據(jù)。激勵(lì)器232控制頭部226相對(duì)于磁帶222的位置。
[0048] 接口 234也被提供，用于磁帶驅(qū)動(dòng)和主機(jī)（內(nèi)部的或外部的）之間的通信以發(fā)送 和接收數(shù)據(jù)，以及用于控制磁帶驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行和將磁帶驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)通信給主機(jī)，所有的這些 將會(huì)被本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。
[0049] 移動(dòng)機(jī)器人110可以訪問選擇的磁帶卷或一對(duì)磁帶卷上的磁帶，機(jī)器人110可以 是微型的遠(yuǎn)程控制的運(yùn)載工具，其通過與表面（例如，如圖3中示出的上表面302,與術(shù)語 "天花板"可互換地使用）的接觸而移動(dòng)。因此，當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人在上表面上經(jīng)由與該表面的 接觸（例如利用機(jī)器人和上表面或者上表面的部分之間的驅(qū)動(dòng)輪和磁引力）而操縱時(shí)，磁 帶卷可以位于下表面上，例如"地面"（參見圖3)。一種實(shí)現(xiàn)中，磁帶庫可以包括多個(gè)級(jí)。每 個(gè)級(jí)上，以密集模式，磁帶卷被安排在下表面（與術(shù)語"地面"可互換地使用）上。根據(jù)一 個(gè)實(shí)施例，圖1的部分俯瞰視圖中示出了這一安排。
[0050] 相鄰的磁帶可被存儲(chǔ)在單卷中，并且可以包括使得磁帶驅(qū)動(dòng)中的磁帶能夠穿帶 (threading)的針或其他尾端件。其他實(shí)現(xiàn)中，磁帶可以被親合到一對(duì)卷，例如，在磁帶盒中 的。
[0051] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，磁帶可以被包括在微型磁帶卷102中，微型磁帶卷102僅具有標(biāo) 準(zhǔn)磁帶盒的一部分的磁帶長度，從而減小尋找時(shí)間（seek time)。這一更短的長度可以是， 例如，小于大約1/5的標(biāo)準(zhǔn)線性磁帶開放協(xié)議（Linear Tape Open，LT0)磁帶盒的磁帶長 度，小于大約1/25的標(biāo)準(zhǔn)磁帶盒的磁帶長度，小于大約1/50的標(biāo)準(zhǔn)磁帶盒的磁帶長度等。 一些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)于每個(gè)磁帶卷102,多個(gè)磁帶卷102上的磁帶長度可以是小于大約50米。然 而，其他實(shí)現(xiàn)中，取決于需要的實(shí)施例，對(duì)于每個(gè)磁帶卷102,多個(gè)磁帶卷102上的磁帶長度 可以是小于大約25米、20米或更少等。
[0052] 通過增加定位速度，例如，增加到大約20米/秒（m/s)或更快，也可以或者可選地 降低使用這樣的磁帶卷的基于磁帶的系統(tǒng)的尋找時(shí)間。"定位時(shí)間"指的是在磁帶被加載到 磁帶驅(qū)動(dòng)后，該磁帶繞到數(shù)據(jù)集（或文件）的開始所需要的時(shí)間。如果磁帶長度被降低到 20米或更少，并且定位速度是大約20m/s，平均定位時(shí)間是（20m/20m/s)/2 = 0. 5s。在降 低驅(qū)動(dòng)中的尋找時(shí)間之外，系統(tǒng)尋找時(shí)間可以通過結(jié)構(gòu)化磁帶庫而被降低，以實(shí)現(xiàn)大約0. 5 秒的平均加載時(shí)間。"加載時(shí)間"指的是請(qǐng)求到達(dá)磁帶庫時(shí)的第一時(shí)間、和相關(guān)的磁帶卷被 加載到磁帶驅(qū)動(dòng)中時(shí)的第二時(shí)間之間的時(shí)間。
[0053] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，磁帶系統(tǒng)被配置，這樣平均尋找時(shí)間小于大約2秒，優(yōu)選地大約 1秒或更少。尋找時(shí)間是接收到訪問數(shù)據(jù)的請(qǐng)求時(shí)的第一時(shí)間、和磁帶庫開始提供數(shù)據(jù)給請(qǐng) 求者時(shí)的第二時(shí)間之間的時(shí)延。
[0054] 繼續(xù)參考圖2,磁帶卷102可以被緊密地封裝，例如以六邊形陣列、有序陣列、環(huán)形 安排等，以最大化在有限的空間內(nèi)可以存儲(chǔ)的磁帶卷的數(shù)目。
[0055] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)磁帶卷102中的每個(gè)的直徑可以小于100mm，例如小于 50mm，小于 40mm，小于 30mm〇
[0056] -些實(shí)現(xiàn)中，單個(gè)磁帶驅(qū)動(dòng)1