CC BY
52
УДК 621.873
П.В. Губарев (Тула, ТулГУ)
ДОЛГОВРЕМЕННОЕ ХРАНЕНИЕ ДАННЫХ СИСТЕМ ЧПУ НА РАЗЛИЧНЫ1Х НОСИТЕЛЯХ ИНФОРМАЦИИ
Анализируются применимость и эффективность хранения архивов резервных копий состояния программных комплексов микропроцессорных систем ЧПУ, управляющих программ и дистрибутивов на различных электронных носителях информации в условиях машиностроитеяъного предприятия.
В технологическом оборудовании (ТО) с микропроцессорными системами числового программного управления (СЧПУ) в сев озра стающая роль отводится программному обеспечению (ПО), которое выполняет множество различных расчетных и интерфейсных функций, а также решает задачи управления элементами системы. Полное исключение всех возможных ошибок в ходе проектирования ПО разработчиком СЧПУ невозможно вследствие крайне высокого разнообразия вариантов входных данных и ограниченных ресурсов тестирования проекта. Исхода из этого, возрастает риск необеспечения достаточного уровня качества технологического процесса в результате отказа программного комплекса СЧПУ. Применимым к значительной части ТО с микропроцессорными СЧПУ методом повышения ремонтопригодности ПО является резервирование корректно функционирующего состояния программного комплекса на каком-либо электронном носителе информации с целью последующего его восстановления при отказе. Необходимо заметить, что такое резервирование, так же, как и хранение дистрибутивов ПО и архивов управляющих программ, связано с проблемой обеспечения надежности долговременного хранения данных.
Существует несколько основных вариантов решения, существенно различающихся по своим характеристикам: стримеры с магнитной лентой, внешний сетевой сервис, бумажный носитель, оптические диски потребительского класса, оптические диски повышенной надежности, накопители на жестких магнитных дисках.
1. Магнитная лента. Характеризуется высокой плотностью записи при разумной цене. Например, корпорации 1ВМ удалось достичь плотности записи данных 6,67 Гбит/кв. дюйм на пенку компании 'ТиДЕПт", что позволяет производить картриджи с полудюймовой лентой емкостью 8 Тбайт. Но магнитна лента не подходит для создания активных архивов, поскольку время поиска записанной на ней нужной информации слишком велико. При этом применительно к ПО микропроцессорных СЧПУ металлообрабатывающих станков архив может включать также и управляющие программы, получение доступа к которым должно происходить быстро и в
любое время по требованию заказчика (производственных цехов предприятия или программиста-технолога).
2. Хранение данных на внешнем сетевом сервисе. Это чрезвычайно надежный способ, подразумевающий передачу архива данных сторонним специалистам через сетевой канал. Но для большинства предприятий такая стратегия недопустима, так как связана с риском нарушения требований по защите информации.
3. Бумажный носитель. Часто на этапе пусконаладочных работ при настройке ПО безадресной системы ЧПУ на конкретный экземпляр станка наладчик (обычно специалист поставщика оборудования) фиксирует значения технологических констант, режимов и параметров станка на бумажном носителе информации, что является достаточно надежным и самым дешевым вариантом архивирования. Но полученный набор таблиц обычно остается на хранении в производственном цехе в единственном экземпляре, что, конечно, недопустимо. В этом случае необходимы создание дополнительной копии данных в электронном виде и хранение ее в отделе ПО. Это дает возможность оперативного поиска и восстановления параметров в случае их “сброса на заводские” при отказе ПО. Применение бумажного носителя целесообразно только при отсутствии аппаратно-программного интерфейса восстановления параметров с электронного носителя, т.к. выполнение этого процесса вручную - чрезвычайно трудоемкий процесс.
4. Потребетельские оптические диски CD и DVD. На первый взгляд, они являются хорошими архивными носителями. Последние имеют довольно высокую емкость, а большие объемы продаж обеспечили их дешевизну. К сожалению, те же факторы, которые обусловили снижение цен на эти носители, привели к тому, что рынок наводнили некачественные изделия. Срок службы низкокачественных записываемых носителей может составлять всего несколько лет. Разные производители используют разные рецептуры при создании активного слоя диска и разные же технологические процессы, которые существенно влияют на срок службы диска, ограничиваемый такими факторами, как ухудшение параметров активного слоя и коррозия отражающего слоя. Даже если использовать высококачественные носители, необходимо помнить о том, что они весьма уязвимы к механическим повреждениям. Поликарбонатная основа диска имеет замечательные оптические характеристики, но довольно мягкая, и поэтому на ней легко появляются царапины и другие дефекты. Кроме того, диски CD уязвимы со своей верхней стороны, поверхность которой — это всего лишь тонкий слой лака, покрывающий отражающий слой. Диск БУО — менее уязвимый, но тут возможна другая проблема — его расслаивание. Некоторые производители, в частности подразделение Метогех компании "Гтайоп", изготавливают специально предназначенные для архивирования носители, в которых с целью повышения срока службы используются бо-
лее стабильный фталоцианиновый активный слой и золотой отражающий слой, а нижняя поверхность имеет устойчивое к царапинам покрытие. Сейчас на рынке появляются потребительские оптические диски нового поколения — Blu-Ray, имеющие большую емкость, но, страдающие от тех же проблем, что и диски CD и DVD. Несмотря на это, потребительские оптические диски обычно предпочтительнее для хранения архивных данных и дистрибутивов ПО микропроцессорных СЧПУ именно из-за низкой стоимости хранения. При качественном ведении журналов регистрации сохраняемых данных, перезаписывании архивов на новые носители с частотой не менее одного раза в течение двух лет, хранении нескольких пространственно разнесенных копий информации надежность данного способа достаточна для обеспечения приемлемой ремонтопригодности программных комплексов станков с микропроцессорными СЧПУ.
5. Оптические носители повышенной надежности. Помимо широко распространенных форматов оптических дисков, ориентированных на использование в потребительских электронных системах, существуют и другие форматы оптических дисков, специаьно предтазначенные для создания электронных архивов. При раработке этих профессионаьных форматов упор делася не на низкую стоимость решения для хранения данных, а на высокую надежность его работы. В отличие от дисков CD и DVD про-фессионаьные оптические диски имеют концентрические дорожки, а не спираьные и для ускорения произвольного доступа вращаются с постоянной угловой скоростью, что устраняет временную задержку, связанную с изменением скорости вращения шпинделя, которая характерна для систем, работающих с постоянной линейной скоростью. Для повышения надежности работы диск помещают в защитный картридж со шгоркой, которая открывается только тогда, когда его вставляют в накопитель. Это защищает диск от воздействия света, пыли и других вредных факторов окружающей среды. Такими накопителями снабжены некоторые современные модели станков фирмы "VALTER", и надежность долговременною хранения дистрибутивов их программных комплексов крайне высока, что подтверждено опытом эксплуатации.
6. Накопители на жестких магнитных дисках. Жесткие диски, в том числе типа SATA и SATA-II, работают быстро, что делает их пригодными для создания активных архивов. Благодаря росту емкости SATA-дисков и повышению их надежности появилась возможность создавать постоянно действующие архивы долговременного хранения.
Производители дисков корпоративного класса обычно завляют, что среднее время наработки на отказ дисковых массивов превышает миллион часов, или 114 лет. Это отнюдь не означает то, что диск способен проработать 114 лет. Помимо полного откаа диска, может случиться и так, что он не сможет прочитать тот или иной свой сектор. Согласно зав-лениям производителей, в дисках интерфейса SCSI корпоративного класса
одна неисправимая ошибка считывания приходится на 1015 прочитанных битов, а в более емких ЗАТА-моделях, предназначенных для RAID-cиcтeм,
— на 1014 прочитанных битов. При возникновении ошибки считывания КАГО-контроллер восстанавливает содержимое сбойного сектора, используя зеркально отраженные данные или контрольные суммы.
Существуют два фактора, ограничивающие срок хранения информации на жестких дисках. Первый — это процесс термической деградации свойств магнитных носителей, который идет тем интенсивнее, чем выше плотность записи. Теоретически современные жесткие диски должны сохранять данные в течение приблизительно 20 лет, но производители обычно гарантируют только 10. Большее беспокойство вызывает второй фактор
— устаревание дисковых массивов. Ведь после прекращения выпуска той или иной модели массива производитель поддерживает ее (поставляя запчасти и сервисные услуга), как правило, только 5 лет. Следовательно, каждые несколько лет необходимо перемещать данные в новую систему хранения.
Таким образом, наиболее эффективной с точки зрения затрат и надежности хранения на современном уровне развития техники является стратегия приме нения оптических носителей потребительского класса.
Отсутствия испорченных битов на любом из рассмотренных архивных но сете лей отнюдь не достаточно для того, чтобы считывать с них записанные данные, нужны еще подходящие накопители и программные средства. Ни одна технологи систем хранения данных не позволяет сохранять ж более 25 лет, а в условия применения множества различных форматов и носителей для ранородного парка МСУ ТО эта цифра в среднем составляет 8 лет. Такой срок существенно ниже срока эксплуатации оборудования, поэтому эффективным решением являются ведене в отделе ПО ТО журналов регистрации сохраняемых данных и перезаписывание архивов на новые носители с частотой, уникальной для каждого их вида, что позволяет поддерживать на требуемом уровне сохранность и актуаь-ность информации для восстановления при откае ПО системам ЧПУ на стадии их экспуатации.
Получено 17.07.08.
