開放線性磁帶標準 (LTO,2000 年至今)

最後要介紹的是最晚誕生的 LTO 標準 (全稱為 Linear Tape-Open),LTO 標準是由 IBM、HP 與 Seagate 這三間公司所共同組成的 LTO 聯盟所制定,原先是為了與 Quantum Corporation 所主推的 DLT 磁帶標準與 SONY 主推的 AIT 磁帶標準抗衡而生,旨在創造一個更開放的中階磁帶系統標準 (因為 AIT 與 DLT 的專利都牢牢握在 Quantum 與 SONY 兩間公司手上,授權費高昂連帶使得生產與設備成本都居高不下)。

然而在 LTO 標準的第一個版本完成之後不久,Seagate 便將其磁帶部門分割獨立為 Certance 公司,而 Certance 在 2005 年又被 Quantum Corporation 所收購,最終使得 IBM、HP 與 Quantum Corporation 這三大磁帶廠商共同聚首於 LTO 聯盟,在這三大巨頭的龐大影響力之下,目前在市場上所能見到的磁帶機幾乎都是基於 LTO 標準而設計的。

第一代 LTO 標準在 2000 年發佈,所支援的最大容量為 100 GB,此後每隔二到三年就會進行一次技術升級,每次都在磁帶容量上有大幅度的提升 (截至目前為止,幾乎每代都是翻倍成長),成長幅度遠遠超越 DLT 與 AIT。

值得注意的是,原先 LTO 磁帶在發展時設計了 Ultrium 與 Accelis 兩種卡匣規格 (後者體積、容量均較小並採用雙捲軸設計,前者則採單捲軸設計),而市面上實際上僅有 Ultrium 規格的產品,而 Accelis 規格的產品則從來沒有進入市場過 (該商標亦已於 2003 年廢止),因此有些廠商或文件會直接以 Ultrium 代稱 LTO 磁帶,一般而言文件內提及 LTO 磁帶時所指的也是 Ultrium 規格的產品。

截至目前為止,LTO 磁帶已經發展到第八世代 (標準規範於去年十二月定案,而實際產品則在今年上半年陸續面市),單一一塊磁帶所能存放的資料就高達 12TB (在最理想狀態下壓縮後可以存放原先體積高達 30 TB 的資料),儲存密度已經遠遠甩開一般硬碟,雖然目前在消費市場裡面早已見不到磁帶系統的蹤跡,但 LTO 磁帶在企業市場中始終仍因其特殊的特性而保有一席之地。

世代別發佈年代最大容量理論壓縮比磁帶長度磁帶厚度卡匣顏色
LTO-12000100 GB2:1609 m8.9 µm黑 (藍)
LTO-22003200 GB2:1609 m8.9 µm紫 (暗紅)
LTO-32005400 GB2:1680 m8 µm藍灰 (黃)
LTO-42007800 GB2:1820 m6.6 µm綠 (綠)
LTO-520101.5 TB2:1846 m6.4 µm暗紅 (淡藍)
LTO-620122.5 TB2.5:1846 m6.1 µm黑 (紫)
LTO-720156.0 TB2.5:1960 m5.6 µm紫 (藍灰)
LTO-8201712 TB2.5:1960 m5.6 µm暗紅 (綠)

備註:括號內的顏色為 HP 所選用之卡匣顏色,與規格書內的慣用顏色不同;自 LTO-5 開始支援建立分割區與支援 LTFS 檔案系統。

而在相容性方面,為了避免過去 DDS 磁帶與 DLT 磁帶經常出現有時可以向下相容有時又不行,容易在採購與佈署時造成困擾的問題,LTO 磁帶的世代規範相當嚴謹,不論是哪一代的 LTO 磁帶機,一律以寫入往前相容一代;讀取往前相容兩代;新世代磁帶一律不相容於原有磁帶機為原則 (如下圖,以 DELL 所推出的 PowerVault 110T 搭載不同世代的 LTO 磁帶機為例)。

磁帶儲存的優缺點

在簡單介紹過歷史上曾經長期位居主流地位的三大磁帶系統之後,我們可以簡單歸納磁帶儲存技術的優點如下:

  • 技術成熟
    磁帶技術問世迄今已經經過超過 60 年的時間,而這段期間內 IBM 等大廠持續針對磁帶技術進行研發與改良,因此磁帶儲存技術可以說是目前最為成熟的儲存技術之一。
  • 易於長期保存
    磁帶本身只要在不受潮與不受外部磁力影響的情況下,要保存 7 至 10 年其實並不是太困難的事情,在這方面磁帶相對於
  • 容易異地保存
    現代磁帶本身的體積並不算龐大,重量也很輕盈,因此非常適合企業用於將重要資料轉移至安全處保管的需求上。
  • 單位儲存密度 (Capacity Per Unit) 甚高
    相較於硬碟來說,單一一卷磁帶所能提供的磁性儲存面積遠比硬碟磁盤盤面要來得大,畢竟單一一捲磁帶卡匣可以拉出長達數百公尺的磁帶,不論硬碟磁盤上磁性物質的分布密度如何提升,都不太可能追上這個差距,當今一塊小小的磁帶卡匣已經能夠存放將近 10 TB 的資料,而卡匣的體積還遠小於一般的 2.5 吋硬碟。
  • 資安風險易控
    隨著網際網路的蓬勃發展,資安問題已經成為對各大企業來說非常嚴峻的考驗,而磁帶本身存取不方便又容易收藏的特性在這個年代裡反而成為在處理機密上的一大優勢 (這點確實是幾年前大家都始料未及的,而且還一度讓磁帶的銷售量出現逆勢上升)。
  • 容易修復,資料不易遺失
    最後要特別談到磁帶的一項特色就是磁帶的可修復性非常的強,舉例來說當磁帶斷掉或是有一截損壞的時候,可以輕易使用儀器將其重新接上,而損失的資料也僅止於切除區塊的幾百 MB,並不會像硬碟在讀取頭或磁碟損壞的時候很容易就導致資料全數遺失,這也是為什麼許多飛機上的飛航資料紀錄儀 (黑盒子) 會使用磁帶當成儲存媒介的原因。

至於在缺點方面,磁帶系統因其本身原理或是特性而有以下這些缺點:

  • 隨機存取資料性能低落
    磁帶本在進行連續存取時與進行隨機存取時所需要的時間相差非常大,畢竟磁帶的結構和錄音帶很類似 (儲存媒介的型態同樣是連續帶狀,因此只能進行循序存取),如果你曾經用錄音帶聽過音樂的話就會知道,使用錄音帶時若突然想聽上上首歌,得使用倒帶功能將錄音帶倒轉回上上首歌的起點,若突然又想聽錄音帶上的最後一首歌,則得再使用快轉功能把錄音帶快轉到接近全帶的結尾。
    而在磁帶上也是類似的狀況,假如我要讀取的檔案位於前端,磁帶就得倒轉到該檔案所在的位置,若我接下來需要的檔案在磁帶尾端,則磁帶又得快轉到接近結尾的地方,這一來一往所需要的時間就是延遲,不幸的是,絕大多數情況下日常電腦操作所進行的資料存取都不是連續的 (這也是軟碟之所以有存在價值與後來硬碟會迅速取代磁帶的主因)。
  • 隨機存取資料困難且缺乏通用性
    其實這點與上個缺點是相關的,在線性磁帶檔案系統 (LTFS) 被 IBM 發明之前,對電腦來說電腦其實並不清楚個別資料在磁帶上的真實位置 (這類資訊係以 Metadata 的形式存在外部資料庫),因此只能使用特殊軟體每次從頭讀到尾將所有資料存放到其他裝置上 (即所謂的「回存」) 之後才能從中找到所需的檔案,也沒辦法像一般硬碟進行單一檔案的存取、直接執行、檔案總管拖拉操作、直接刪除等操作,這也就是軟碟與硬碟發明之後磁帶基本上只會被用於備份的原因,此外不同的歸檔軟體所使用的 Metadata 格式彼此也不相容,只有使用當初將資料存入磁帶時所使用的軟體才能正確取回完整的資料,這又進一步造成了日常使用上的麻煩。

從上面所整理的優缺點可以很容易得知,絕大多數磁帶的優點其實都是大型企業在保存備份資料時相當在意的點,而這些優點對於一般用戶來說幾乎都沒有太大的意義,但磁帶系統的缺點卻會給普通用戶帶來相當大的困擾 (對於大型企業冷儲存備份用途來說,這些缺點倒是不算甚麼),這也就是為什麼磁帶系統在硬碟技術成熟之後很快就從消費市場徹底銷聲匿跡,卻直到今天仍然在企業市場中佔有相當比例的原因。