НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ...

13
НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ БИБЛИОТЕК В.В. Петров, А.А. Крючин, С.М. Шанойло, И.В. Горбов Институт проблем регистрации информации НАН Украины ул. Шпака, 2, 03113, Киев, e-mail: [email protected] Представлены результаты анализа характеристик носителей информа- ции, используемых для долговременного хранения информации. Основное вни- мание уделено выбору направлений совершенствования характеристик таких носителей. Представлены результаты экспериментальных исследований оп- тических носителей для длительного хранения информации. Ключевые слова: долговременное хранение информации, оптические дис- ки, WORM-носители, микрорельефная запись. Введение Объемы информации, хранимые в электронных библиотеках, быстро уве- личиваются как за счет получения документов в цифровой форме, так и оциф- ровки ранее изданных материалов. Большая часть документов, поступающих в электронные библиотеки, должна храниться постоянно. Предполагается хране- ние важной информации в течение длительного времени при обеспечении бы- строго доступа к ней, что диктует вполне определенные требования к техноло- гиям хранения и оборудованию, в частности, длительное хранение больших объемов информации в неизменном виде [1]. Необходимость обеспечения ар- хивного хранения является актуальной так же и для банков, страховых компа- ний, медицинских учреждений. Необходимость архивного хранения ключевой для науки, бизнеса, медицины информации закреплена в большинстве стран на законодательном уровне. При создании комплексов технических средств хранения информации в электронных библиотеках используется концепция управления жизненным циклом информации, в основе которой лежит принцип разделения общего мас- сива данных на классы в зависимости от содержания, частоты обращения и срока хранения [1]. Использование иерархической структуры хранилища элек- тронных документов способствует повышению уровня их сохранности. В соот- ветствии с этой технологией для каждого документа, в зависимости от частоты спроса и степени важности, определяется уровень хранения, ассоциированный с конкретными запоминающими устройствами. Верхний уровень быстродей- ствующие общедоступные устройства [2]. Типичным примером может служить файловый сервер, главная задача которого немедленное предоставление не- обходимых данных большому количеству пользователей корпоративной сети. Основные требования к подобным системам непрерывность доступа и высо- кая скорость работы. Идеальным вариантом решения является массив RAID [1]. Нижний уровень накопители, которые должны обеспечить архивное хранение

Upload: others

Post on 18-Jul-2020

9 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ БИБЛИОТЕК

В.В. Петров, А.А. Крючин, С.М. Шанойло, И.В. Горбов

Институт проблем регистрации информации НАН Украины ул. Шпака, 2, 03113, Киев, e-mail: [email protected]

Представлены результаты анализа характеристик носителей информа-ции, используемых для долговременного хранения информации. Основное вни-мание уделено выбору направлений совершенствования характеристик таких носителей. Представлены результаты экспериментальных исследований оп-тических носителей для длительного хранения информации. Ключевые слова: долговременное хранение информации, оптические дис-ки, WORM-носители, микрорельефная запись.

Введение Объемы информации, хранимые в электронных библиотеках, быстро уве-личиваются как за счет получения документов в цифровой форме, так и оциф-ровки ранее изданных материалов. Большая часть документов, поступающих в электронные библиотеки, должна храниться постоянно. Предполагается хране-ние важной информации в течение длительного времени при обеспечении бы-строго доступа к ней, что диктует вполне определенные требования к техноло-гиям хранения и оборудованию, в частности, длительное хранение больших объемов информации в неизменном виде [1]. Необходимость обеспечения ар-хивного хранения является актуальной так же и для банков, страховых компа-ний, медицинских учреждений. Необходимость архивного хранения ключевой для науки, бизнеса, медицины информации закреплена в большинстве стран на законодательном уровне. При создании комплексов технических средств хранения информации в электронных библиотеках используется концепция управления жизненным циклом информации, в основе которой лежит принцип разделения общего мас-сива данных на классы в зависимости от содержания, частоты обращения и срока хранения [1]. Использование иерархической структуры хранилища элек-тронных документов способствует повышению уровня их сохранности. В соот-ветствии с этой технологией для каждого документа, в зависимости от частоты спроса и степени важности, определяется уровень хранения, ассоциированный с конкретными запоминающими устройствами. Верхний уровень – быстродей-ствующие общедоступные устройства [2]. Типичным примером может служить файловый сервер, главная задача которого – немедленное предоставление не-обходимых данных большому количеству пользователей корпоративной сети. Основные требования к подобным системам – непрерывность доступа и высо-кая скорость работы. Идеальным вариантом решения является массив RAID [1]. Нижний уровень – накопители, которые должны обеспечить архивное хранение

Page 2: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

документов. Промежуточный уровень образуют устройства, непосредственно подключенные к серверам и позволяющие оперативно подключать необходи-мые накопители. При поступлении запроса на воспроизведение электронного документа этот документ перемещают на верхний уровень иерархии. Если ре-сурса накопителя верхнего уровня не хватает, часть документов верхнего уров-ня, к которым не было обращения наибольшее время, перемещают на уровень ниже. Таким образом, на более быстродействующих общедоступных устройст-вах будут находиться документы повышенного спроса [2].

Анализ особенностей архивного хранения данных

Обеспечение долгосрочной сохранности – чрезвычайно сложная задача, так как носители информации зачастую весьма нестабильны и недолговечны. Ни массивы RAID, ни ленточные накопители не могут использоваться для целей архивного хранения данных. Жесткие магнитные диски, RAID-массивы, ленточные накопители имеют ограниченные возможности при созда-нии архивных хранилищ. Хотя следует отметить, что отсутствие лучших тех-нических решений приводит к необходимости хранения основной части ин-формационных ресурсов на жестких дисках или RAID-массивах. Сам принцип работы жесткого диска подразумевает постоянное механическое движение, что предполагает сбои в работе устройства и периодические потери информации. Проведенный компанией Google Inc. анализ статистики отказов жестких маг-нитных дисков (более 100 тыс. экземпляров HDD) показал неэффективность использования жестких дисков в системах долговременного (архивного) хране-ния. Совокупный процесс отказов жестких дисков (табл. 1) уже к концу четвер-того года эксплуатации достигает 25% [1].

Таблица 1 Процент отказа жестких дисков в зависимости от срока эксплуатации

Срок эксплуатации Процент отказов дисков Кумулятивный

(накопленный) процент отказов дисков

1-й год 2-й год 3-й год 4-й год 5-й год

1,7 % 8 %

8,6 % 6 % 7 %

1,7% 9,7% 18,3% 24,3% 31,3%

Как следствие, системы на базе жестких дисков должны обладать избы-

точностью, поддерживать инфраструктуру переноса и резервного копирования, а также подвергаться частому сервисному обслуживанию. Этим объясняется общая высокая стоимость архивов на жестких дисках. В многодисковом масси-ве (более 10 жестких дисков) продолжение работы без технического обслужи-вания становится маловероятным уже через несколько лет после начала экс-плуатации (табл. 2).

Page 3: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

Таблица 2 Вероятность сохранения работоспособности без ремонта

многодисковой системы

Срок эксплуатации 6 жестких дисков 12 жестких дисков

1-й год 2-й год 3-й год 4-й год 5-й год

90 % 54 % 30 % 19 % 11 %

81 % 29 % 9 % 4 % 1 %

Более половины сбоев не могут быть предсказаны с помощью современ-ных встроенных технологий прогнозирования отказов (SMART). Даже при по-стоянном обслуживании, резервировании и замене дисков в системе согласно статистики более трети всех жестких магнитных дисков выходят из строя на пятом году эксплуатации [1]. Повысить надежность и сроки хранения данных на RAID-массивах должна технология MAID (Massive Array of Inactive Disks – большой массив неактивных дисков). Система MAID обеспечивает свои неак-тивные диски, тем самым уменьшая тепловыделение и энергопотребление. Кроме того, сторонники технологии MAID считают, что сокращение времени нахождения дисков в рабочем режиме существенно увеличивает срок их служ-бы. Таким образом, данная технология решает некоторые проблемы, связанные с архивным хранением данных на жестких дисках, но при этом сложность управления массивом на низком уровне повышается. В отличие от обычных RAID-систем, в которых диски постоянно враща-ются, MAID-системы призваны обеспечить эффективное управление данными на дисках, большую часть времени находящихся в нерабочем состоянии. Здесь есть две основные проблемы – обеспечение надежной защиты данных и повы-шение скорости доступа к ним. В традиционном RAID-массиве состояние дисков постоянно контролиру-ет контроллер, который незамедлительно реагирует на любую ошибку, возник-шую в работе диска. В MAID- системе тот или иной диск может оставаться не-активным в течение многих недель или даже месяцев. Поэтому она должна контролировать состояние этих «бездействующих» дисков, чтобы гарантиро-вать их нормальное функционирование и целостность хранящихся на них дан-ных. Даже при том, что одними из главных задач MAID- системы являются, минимизация времени нахождения дисков в рабочем режиме и уменьшение энергопотребления, она, тем не менее, должна достаточно оперативно реагиро-вать на поступающие в произвольные моменты времени запросы к данным [3]. В большинстве электронных библиотек оригиналы всех электронных до-кументов хранятся на носителях длительного хранения. В настоящее время та-кими носителями в большинстве случаев являются достаточно доступные оп-тические носители.

Page 4: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

Для решения задачи архивного хранения данных были разработаны робо-тизированные библиотеки оптических дисков под управлением специального программного обеспечения [1]. Из всех существующих технологий оптималь-ными для долговременного хранения данных являются роботизированные на-копители на оптических дисках. Одним из важных требований к электронному архиву, электронной библиотеке является исключение физической возможно-сти удалить или изменить данные как случайно, так и преднамеренно. Носитель должен быть типа ROM (только с возможностью многократных считываний) или WORM (однократная запись при многократных считываниях). Как следст-вие, защита данных от удаления должна быть не программной, а аппаратной. Такие режимы реализованы в оптических дисках, информация на которые на-несена в процессе их изготовления (CD, DVD, BD-ROM) или в носителях с од-нократной записью (CD, DVD, BD-R). Разработаны также магнитные носители, в которых реализован режим WORM.

Оптические носители для долговременного хранения данных

Оптические носители имеют большие потенциальные возможности для долговременного хранения информации, которые определяются как особенно-стями процесса регистрации информации оптическим излучением, так и орга-низацией процесса использования оптических носителей для долговременного хранения данных. Потенциально длительные сроки хранения данных обеспечи-вают: бесконтактность процесса оптической записи, использование защитных слоев, через которые фокусируется лазерное излучение, применение для запи-си/считывания излучения с высокой плотностью мощности, а также высокоста-бильных материалов для изготовления носителей. Кроме того, в технологии использования оптических дисков применен принцип обратной совместимости (более ранние типы оптических дисков счи-тываются на устройствах чтения новых типов носителей), а также в системах архивного хранения применяются только оптические носители типа ROM и WORM. Срок службы оптических носителей во многом зависит от выбранной технологии, и используемых материалов, культуры производства. Для архивно-го хранения рекомендуется использовать только носители известных произво-дителей. Указанные производителями сроки гарантированного хранения записан-ной информации пока еще во многом носят рекламный характер. Пользователи систем архивного хранения на оптических дисках должны периодически про-верять сохранность записанной информации, осуществлять перезапись на ана-логичные или близкие по характеристикам оптические носители. Среди оптических носителей большей надежностью обладают носители типа ROM, представляющие собой металлизированную подложку, информация на которую нанесена в виде микрорельефной структуры. Дополнительные слои служат для защиты подложки (а также и отражающего слоя) от механических повреждений, запись информации на такие носители осуществляются на пред-приятиях оснащенных специальным технологическим оборудованием. Изго-

Page 5: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

товление стандартных оптических носителей типа ROM предполагает изготов-ление дисков-оригиналов, никелевых штампов и пластиковых копий подложек с записанной информацией [4]. Даже на таких носителях полная проверка их сохранности проводится не реже одного раза в два года [5]. Существенно мень-шие сроки гарантированного хранения данных имеют оптические носители ти-па WORM. Информация, которая хранится на них, должна периодически пере-записываться на другие носители. Для объектов, относящихся к мировому культурному наследию, полная перезапись должна осуществляться не реже од-ного раза в пять лет [6]. Проблема повышения сроков гарантированного хране-ния данных на оптических носителях является актуальной. Разрабатываются и изготовляются специальные профессиональные оптические, а также совершен-ствуется технология изготовления стандартных CD и DVD-носителей. В качестве примера совершенствования технологии DVD-ROM-носителей можно привести разработку специальных DVD-носителей (archival-grade DVD), отличающихся тем, что в них используются специальные акрило-вые защитные слои и золотые отражающие слои [7]. По мнению разработчиков таких дисков, срок хранения на них может составлять сотни лет [8]. В архивах, библиотеках для хранения данных очень часто используются носители с однократной записью типа DVD-R, что связано с простой организа-цией процесса записи информации. Среди всех типов оптических дисков они являются одними из самых неустойчивых, с трудно предсказуемым сроком хранения данных. Срок хранения данных определяется свойствами слоя орга-нического красителя, на котором производится запись информации. Уменьше-нию срока службы таких носителей способствует слабая адгезия слоя красителя к отражающему металлическому слою. Для повышения сроков хранения ин-формации на таких носителях предлагается использовать новые, более ста-бильные красители [7], а также применять золотые отражающие слои (возврат к первым типам дисков CD-R) [9].

Более кардинальное решение проблемы повышения сроков службы опти-ческих носителей типа WORM состоит в использовании неорганических свето-чувствительных материалов. Оптические носители типа WORM c такими мате-риалами интенсивно исследовались и разрабатывались 25–30 лет назад [10]. Неорганические светочувствительные материалы имеют высокие потенциаль-ные возможности для создания оптических носителей с длительным сроком хранения информации. Проведенные в последнее время исследования образцов оптических дисков, записанных 25 лет назад, показали, что питы, которыми ко-дируется информация, сохранили свою форму и геометрические размеры [11]. Приведенные на рис. 1 изображения зоны записи свидетельствуют о том, что питы, записанные сфокусированным лазерным излучением, достаточно хорошо сохранились. Следует отметить, что образцы WORM-носителей сохранили вы-сокий коэффициент отражения.

В последнее время делаются попытки разработать высоконадежные оп-тические WORM-носители с пластиковыми подложками (на подложки нанесе-ны рельефные направляющие дорожки) и неорганическими светочувствитель-ными материалами [8]. Появились сообщения о разработках, проведенных не-

Page 6: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

сколькими компаниями. Общим для этих разработок является то, что запись данных осуществляется на специальном устройстве записи, а чтение – на стан-дартных устройствах чтения DVD-носителей. Специалисты компании Mil-lenniata предложили и реализовали оптические диски, получившие название M-Disc, в которых запись данных осуществляется в формате DVD, а слой орга-нического красителя заменен на слой светочувствительного неорганического материала [8].

а) б) Рис. 1. Зона записи на оптическом WORM-носителе: а) запись с одной стороны

дорожки слежения, б) запись с двух сторон; шаг дорожек 1,6 мкм. Запись информации осуществляется сфокусированным лазерным излуче-нием, под действием которого осуществляется удаление материала светочувст-вительного слоя из зоны облучения. Высокий коэффициент отражения свето-чувствительного слоя (>28%) позволяет не использовать в структуре диска от-ражающий слой. Структура М-диска и изображение зоны записи представлены на рис. 2. Так как запись информации осуществляется лазерным излучением с большей мощностью, чем на стандартные DVD-R-диски, то для записи необхо-димы специальные устройства (M-Writer). Чтение данных осуществляется на стандартных считывателях информации с компакт-дисков [8].

Рис. 2. Структура М-диска и представление информации на таком носителе.

Page 7: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

Предполагается, что такие диски смогут использоваться для долговре-менного хранения данных. Ограничение на срок службы таких носителей мо-жет быть связано с применением легкодеформируемых пластиковых подложек. Углубленные исследования процессов регистрации данных на оптические дис-ки RW, RE, WORM показали, что поглощение света в светочувствительном слое носителя приводит к деформации рельефных микроструктур на несколько нанометров [12]. При переходе к технологии BD носителей многократные об-ращения к оптическим дискам могут приводить к постепенным искажениям за-писанных данных [12]. Специальные профессиональные дисковые носители для систем долго-временного хранения данных разрабатывает и изготавливает фирма Plasmon [13]. Емкость таких дисков достигает 60 Гбайт. Как в случае с применением любых других разновидностей дисков WORM, для записи данных на эти диски требуется специальное программное обеспечение архивирования, поддержи-вающее функциональность WORM. Выпускаемая компанией Plasmon система архивирования Active Archive работает с внешним интерфейсом в виде сервера, исполняющего CAS-приложение Assureon компании Nexsan. При этом данные сначала записываются в RAID-массив, а затем, когда длительность их хранения становится важнее времени доступа к ним, переносятся на оптические диски. Как запись данных на оптические диски UDO фирмы Plasmon, так и воспроиз-ведение данных, осуществляется на специальных устройствах, что связано с геометрическими размерами дисков и форматом записи. В табл. 3 приведено сравнение технических характеристик компакт-дисков BD и дисков UDO пер-вого поколения.

Таблица 3

Основные технические характеристики компакт-дисков BD и UDO первого поколения

Характеристики UDO BD

Емкость однослойного носителя, Гбайт Диаметр диска, мм Длина волны лазерного излучения воспроизведения данных, нм Шаг дорожек, мкм Ширина питов, мкм Минимальная длина питов, мкм Числовая апертура фокусирующей системы Толщина защитного слоя, мм

30 130 405

0,33 0,16 0,13 0,87 0,1

25 120 405

0,32 0,16 0,149 0,85 0,1

В носителях UDO второго поколения используются два слоя для записи данных. Носители UDO третьего поколения имеют существенно большую ем-кость за счет уменьшения размеров отпечатков (для записи применяется фоку-сирующая оптика с большой разрешающей способностью) и применения более

Page 8: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

эффективной системы кодирования. Сравнение характеристик UDO-носителей трех поколений приведено в табл. 4 [12].

Таблица 4 UDO-носители различных поколений

UDO-1 UDO-2 UDO-3 Емкость 30 ГБ 60 ГБ 120 ГБ Скорость передачи данных До 8 МБ/с До 12 МБ/с До 18 МБ/с Числовая апертура 0,7 0,7 0,85 Количество регистрирующих слоев 1 2 2 Кодировка 1,7 RLL 1.7 RLL ML Скорость вращения 2000 об/мин Среднее время поиска 25 мс Размер сектора 8 КБ Скорость SCSI-интерфейса 80 МБ/с Время загрузки 5 с Время выгрузки 3 с Наработка на отказ 750 000 дисков

Разработка специальных оптических носителей

для долговременного хранения данных

В последнее время все очевиднее становится понимание того, что обеспе-чить надежное долговременное хранение электронных документов с использо-ванием массовых оптических носителей достаточно проблематично. Даже при-менение специальных условий хранения не дает гарантии надежного хранения данных в течение определенного промежутка времени, после которого необхо-дим перенос информации на новые носители. В определенной степени может быть гарантирована сохранность инфор-мации при использовании носителей, выполненных из высокостабильных мате-риалов, информация на которых представлена в виде допускающем считывание различными физическими методами, кодирование данных осуществлено с ис-пользованием открытых, широкодоступных алгоритмов, для считывания ис-пользуются широко распространенные устройства считывания. При создании новых типов профессиональных оптических носителей не идет речь о решении только одной задачи поддержания неизменными во вре-мени их физико-технических характеристик. Задача ставится так, чтобы обес-печить гарантированное хранение данных на определенный период времени [14]. Для представления данных на оптических носителях длительного хране-ния предполагается использовать форму представления данных многократно проверенную временем: рельефное представление данных. Естественно, что рельефная структура с микро- и даже наноразмерами (при записи информации в формате BD-носителей) должна создаваться в высокостабильных материалах,

Page 9: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

что должно способствовать сохранению записанной информации при резких изменениях условий хранения.

По разным оценкам, основанным на ускоренном искусственном старении носителей, максимальный прогнозируемый срок службы стандартных поликар-бонатных компакт-дисков составляет от 20 до 50 лет и зависит от условий хра-нения (табл. 5). Поэтому в случае использования оптических дисков для долго-временного хранения информации они должны содержаться в определенных климатических условиях (температура – 200

С, относительная влажность – 40 %) [12]. Это требует серьезных материальных затрат как на создание таких храни-лищ, так и на поддержание их работы.

Таблица 5 Срок хранения данных на носителях с разными материалами подложки

Материал подложки

Температура плавления, К

Срок хранения данных относительно компакт-дисков из поликарбоната

Срок хранения, лет

Поликарбонат 523 1 ~ 20 Натриевое стекло 923 е

1,36=3,91 ~ 80 Ситалл 1696 е

4,00=54,78 ~ 1100 Кварцевое стекло 1986 е

4,99=146,94 ~ 2900 Сапфир 2318 е

6,13=457,73 ~ 9000

Использование сапфира позволяет создать оптические носители со сро-ком хранения несколько тысяч лет. Уникальные физические свойства сапфира, его механическая и химическая стойкость, позволяют хранить их в любых ус-ловиях, не беспокоясь за возможные повреждения носителя в случае пожара, наводнения или химического загрязнения территории хранилища. Однако бла-годаря этим же достоинствам достаточно сложно записать информацию на по-верхность сапфирового диска. Дополнительное преимущество использования монокристаллических подложек состоит в том, что по сравнению с подложками из многокомпонентных материалов, таких как силикатные (боросиликатные) стекла, они обеспечивают возможность получения микрорельефных структур с большей разрешающей способностью.

Прямое формирование микрорельефа на подложках из высокостабильных материалов сфокусированным лучом лазера является технически трудно реали-зуемым. Информация, которая должна быть записана на оптические диски для долговременного хранения, сначала записывается на слой высокоразрешающе-го фоторезиста. Процесс записи информации на оптические носители для дол-говременного хранения данных состоит из ряда технологических операций, ко-торые используются при производстве дисков-оригиналов фоторезистивным методом. На сапфировую подложку методом центрифугирования наносится слой позитивного фоторезиста, на который на станции лазерной записи сфоку-сированным лучом записывается информация (рис. 3).

Page 10: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

После селективного химического травления в слое фоторезиста образу-ются окна, сквозь которые осуществляется травление подложки из высокоста-бильного неорганического материала. В процессе изготовления оптических но-сителей для долговременного хранения данных, в отличие от процесса изготов-ления дисков-оригиналов, необходимо использовать слои фоторезиста большой толщины. Толщина слоя фоторезиста определяется из соотношения скоростей травления подложки из высокостабильного неорганического материала и фото-резиста.

Так как сапфир, кварц, металл характеризуется высокой стойкостью к химически активным веществам, получить микрорельеф на его поверхности химическим травлением очень сложно. К тому же, химический способ травле-ния не позволяет получать структуры с разрешением менее 1 мкм, что недоста-точно для записи информации на оптические носители новых поколений.

Рис. 3. Схема процесса изготовления оптического носителя для долговре-

менного хранения данных: 1 – подложка, 2 – слой позитивного фоторезиста, 3 – сфокусированный луч, 4 – окно в слое фоторезиста, 5 – ионный пучок, 6 – ме-таллический отражающий слой, 7 – слой защитного лака.

Получить необходимый микрорельеф на поверхности сапфирового диска

можно путем травления с использованием низкотемпературной газоразрядной

Page 11: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

плазмы, а именно с помощью ионно-лучевого травления, которое позволяет по-лучать структуры шириной до 50 нм.

С использованием этой технологии нами на поверхности сапфирового диска был получен информационный рельеф, максимальная глубина которого составляла 95 нм, а структура полностью соответствовала формату представле-ния данных на стандартном компакт-диске (рис. 4).

Рис. 4. Информационный рельеф на поверхности сапфирового оптического диска. В результате проведенных исследований на поверхность сапфирового

диска была записана информация с плотностью 65,1 МБ/см2 в формате CD, а также была показана возможность записи данных с большей плотностью в форматах DVD и BD. В качестве отражающего слоя использовались не только пленки алюминия, которые традиционно применяются при производстве опти-ческих дисков, но и пленки никеля, характеризующиеся высокой механической и химической стойкостью.

Выводы

1. Для носителей информации, используемых в электронных библиоте-ках, характерно постоянное повышение емкости и надежности хранения дан-ных.

2. Для электронных библиотек и электронных архивов разрабатываются и изготовляются специальные профессиональные носители, характеризующиеся повышенной надежностью хранения данных.

3. Для изготовления профессиональных оптических дисков, предназна-ченных для длительного хранения информации, целесообразно использовать подложки, изготовленные из высокостабильных материалов. При изготовлении

Page 12: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

оптических носителей, запись данных на которые производится в формате BD, могут применяться подложки из кремния и сапфира.

4. Запись информации в виде микрорельефных структур на носители с подложками из высокостабильных материалов может производиться на стан-ции лазерной записи дисков-оригиналов с последующим плазмохимическим травлением подложки.

5. Повышению надежности хранения информации на оптических носите-лях, подложки которых выполнены из высокостабильных неорганических ма-териалов, способствует применение отражающих покрытий из высокотемпера-турных оксидных материалов.

Литература

1. Корепанов И. Как сохранить архив на десятилетия? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.osp.ru/text/print/302/4899898.html.

2. Нежурбеда Г.Г. Обеспечение сохранности электронных документов в биб-лиотеках [Электронный ресурс] // Б-ки нац. акад.наук: пробл. функциони-рования, тенденции развития. – Электрон. Дан. (1 файл). – К., 2005. – Вып. 3. – Режим доступа: http://www.nbuv.gov.ua/articles/2005/05nggedb.html. – Загол. с экрана.

3. Yang H.X., Shi L.P., Li J.M. et all. Thermal deformation analysis of high-density optical disks // Jap. J. Appl. Phys. – 2006. – v. 45, № 3А. – P.1629-1634.

4. Надщільний оптичний запис інформації / В.В. Петров, А.А. Крючин, С.М. Шанойло, В.Г. Кравець, І.О. Косско, Є.В. Беляк, А.С. Лапчук, С.О.Костюкевич: – Національна академія наук України, Інститут проблем реєстрації інформації. Київ: НАН України, 2009. – 282 с. – ISBN 978-966-02 – 5027 -7.

5. Концепция электронной библиотеки ЗНБ СГУ/ Проект [Электронный ре-сурс]. – Режим доступа: http://www.library.squ.ru/djvu/docs/koncepciya.doc

6. Petrov V.V., Kryuchyn A.A., Gorbov I.V., Kossko I.O., Kostyukevych S.O., Analysis of properties of optical carries after long-term storage // Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics.– 2009.– v. 12, № 4. – P. 399-402.

7. Jiang G., Rivera F., Kanyal S.S. et al Analysis of plastic substrates, the reflective layers, and the adhesives of today’s archival – grade DVDs // Proc. of SPIE. – 2010. – v. 7730.– P. 77301/1 – 77301/8.

8. Toppin E. Setting a new standard in permanent archival storage // Digital 2 Disc. – 2010. – v. 1, № 1. – P. 42-44.

9. Good practice handbook [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.minervaeurope.org/publications/

10. Perenson M.I. Burning Questions: Pic King the right media, part. 2 [Электрон-ный ресурс].– Режим доступа: http://www.peworld.com/article/120833/

Page 13: НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ …nbuv.gov.ua/sites/default/files/msd/1010pet.pdf · 2013-04-12 · носители с однократной

11. Пат. 2009/0231978А 1. США, MПК G 11 B 7/00. Long – term digital storage / Barry M. Lunt (US) Linford M.T. (US). Brigham young university. Заявл. 29.05.2009. Опубл. 17.09.2009.

12. Davies C.E. Key technology for ultra density optical // Technical Digest of E\PCOS 2003. – Режим доступа: www.epcos.org (2003)

13. Петров В.В., Пузиков В.М., Крючин А.А., Горбов И.В. Оптические диски для долговременного хранения информации // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2009. – т. 7, № 3. – C. 825-832.

14. Хилл С. Архивное хранение данных на жестких дисках // Сети и системы связи. – 2007.– № 2. – С. 20-23.