LTO助推磁带大容量存储技术超越磁盘HDD

如前面提到，磁带的格式和技术标准，在之前有很多种类，也导致各种不兼容。为了解决这个问题，上世纪90年代，三个厂商联合研发线性磁带开放 技术，LTO，Linear Tape Open。LTO标准最初有两个格式，一个Ultrium，主要负责支持大容量技术，一个Accelis，主要负责高性能。磁带被采用的原因，目前跟性能也不相关，要性能的话，早就切换固态硬盘SSD了。所以目前一说LTO，基本上大家就等同于LTO Ultrium。

LTO Ultrium有自己的品牌和logo，也在不断推进LTO技术的发展。目前参与LTO Ultrium技术标准制定与推进的公司主要有：

• Facebook
• FujiFilm Corporation *
• Hewlett Packard Enterprise *
• IBM *
• IMATION Corp.
• Insurgo Media Services Limited
• MAGSTOR
• Maxell Holding, Ltd.
• Quantum*
• Silicon Craft Technology Public Company Limited
• Sony Group Corporation *
• SpectraLogic
• Symply
• TDK CORPORATION
• Teijin Films Solutions Limited
• Toray Industries, Inc.

LTO Ultrium技术在众多参与的者的推进下，目前已经发展到第九代Gen9，单个磁带盒非压缩容量可以支持18TB，压缩数据容量支持最大45TB，每个小时可以Navtive读写速率在400MB/s，压缩数据传输速率在1000MB/s，也就是每个小时可以读写3.6TB的数据。速率传输相对LTO6已经提升2倍多。

根据P5归档系统实际测试的速度，可以达到409.5MB/s，符合官网SPEC宣称标准。

LTO磁带已经远远超过机械硬盘的容量了，目前拥有HAMR/MAMR新技术加持的HDD最大容量也只有30TB。

在LTO Gen5以及之前的LTO代次，实现的压缩比主要是2:1, 在Gen6以后的压缩比已经达到2.5:1. LTO Ultrium目前已经设计了Gen14，单个磁带盒最大压缩数据可以存储1.44PB，数据存储量实在恐怖。

LTO除了高容量，在安全性方面也有自己的特点。整体来讲，LTO的安全性类似于一个加强版的RAID6系统+一个超强的纠删码ECC。RAID6的特性是容忍任意两个盘的故障，安全性比RAID5/RAID10要高。

LTO采用两纬交叉纠错码C1和C2，均采用Reed-Solomon ECC原理。C1负责每个通道meta data和user data的校验，C2负责C1编码后多个通道的meta data和user data校验。

在LTO8和LTO9技术标准中，提供两种纠错的模式：

• All error: 该模式下C1/C2分别独立纠错校验，之间没有关联
• Erasure(a=1): 该模式下，如果C1纠错失败，则会把纠错失败的信息传递给C2，C2会通过2Bytes校验的能力，发现并纠正一个字节的错误。

特别是在最新的LTO9技术标准中，C2 code参数比之前要多1倍，纠错效率基本不变。

UBER是表征数据读取过程数据出错的概率，与HDD相比，LTO9的UBER是1E-20，HDD是1E-15，高出5个数量级。也就是说，HDD读取125TB的数据过程就可能发生错误，而磁带读取12.5EB的数据才会发生错误，可靠性是相当的高了。不过要注意，磁带也是磁性存储，注意防潮和消磁的发生。

在可靠性评估过程中，我们还会使用一个9's量级的参数来体现耐久性：

• 比如HDD的UBER是1e-15，也就是在读取10^15bit中，有一个错误。换算出10^15bits/（4096bytes*8bits/byte）=3.05E+10, 我们就称这个是10个9的耐久性
• LTO9磁带的耐久性是12个9，比HDD高出2个数量级。

此外，由于一些特殊的场景，比如SEC的安全法规要求，电子信息存储必须要使用不可复写的设备。这个就需要有存储介质有WORM (write once, read many，只写一次，可读多次)的特性。这个也是LTO磁带具有的特性。 具有WORM这个特性，可以防止数据被篡改，保持数据的长久存储。

SEC 17a-4(f)(2)(ii)(A)

“The electronic storage media must preserve the records exclusively in a non-rewriteable, non-erasable format.”

WORM数据保护特性，分为多个等级安全标准，可以通过软件/固件FW限制实现只允许写一次的功能，最安全的还是通过物理介质实现只写一次的WORM安全特性，也是安全等级最高的实现方式。

厂商在提供磁带的时候，一般会用介质盒不同的颜色来区分是否是WORM介质磁带，比如Fujifilm的LTO5两款磁带，左边Non-WORM磁带是整体红色盒子，右边WORM磁带是灰色+红色的盒子。