文/張明德 (記者) 2010-07-12
經過3年多的等待後，第5代開放式線性磁帶規格的推出，活絡了沉寂已久的磁帶市場，持續堅守磁帶產品在當前企業儲 存應用中的地位
經過3年多的等待後，第5代開放式線性磁帶（Linear-Tape-Open，LTO）規格的推出，活絡 了沉寂已久的磁帶市場，持續堅守磁帶產品在當前企業儲存應用中的地位。我們將介紹LTO-5規格的新增特性，並簡略瀏覽當前的LTO-5產品外，也將回顧 近年來磁帶規格發展的變化。
按往例，LTO線性開放磁帶應該每隔兩年左右便會更新一代，從LTO-1到LTO-3大致上都是依循這樣的頻率。不過從LTO-4起，更新速度便開始放 慢，而剛推出的最新一代LTO-5，與上一代的發布時間間隔更超過了3年。
不過，遲來總比不來的好，在審視當前磁帶規格的發展之前，我們先來看新推出的LTO-5有什麼新特色。
LTO-5的新特性——更大的容量與分區新功能
LTO-5的推出伴隨了更大的容量、更快的傳輸速度等新特色，另外也增添了針對儲存應用上的新功能
當前的LTO-5磁帶產品
目前包括HP、IBM、Quantum、actidata、Tandberg Data等主要磁帶機廠商，都已開始銷售LTO-5磁帶機，而且大多均可同時提供全高與半高型兩種LTO-5磁帶機
當前仍保有活力的唯一磁帶規格
在5～6年前，磁帶市場上原本還存在著至少11種磁帶規格，但到了2010年的今天，只剩少數幾種仍有持續發展，LTO聯盟在不久前的4月公佈了新的發展 路線圖，意圖將LTO規格發展到第8代，在不斷萎縮的磁帶市場中，可說是一支獨秀
今日主流磁帶規格概覽
目前除了LTO、由HP主導的DAT，以及IBM系統專屬的TS1120/1130等3個系列尚能保持一定的「活力」外，其餘規格不是已經正式中止發展， 就是久未更新，廠商雖未宣布中止，但也沒有繼續發展的前景
一枝獨秀的LTO
曾在過去一年中發表過新產品、仍持續發展中的磁帶規格，只剩LTO聯盟的LTO、HP與Sony合作的DAT、Sun STK的T10000，以及IBM的TS1130這4個系列
由備份向長期歸檔的轉型
已有越來越多的企業選擇磁碟備份解決方案，而磁帶則逐漸退居到長期歸檔的角色，用於存放那些必需長期保存，但存取機會並不多的資料
*********************************************************************************
| LTO-5的新特性——更大的容量與分區新功能 |
| 如同所有磁帶產品的更新換代，LTO-5的推出亦伴隨了更大的容量、更快的傳輸速度等新特色，另外也增添了針對儲存應用上的新功能。 當前最高的單卷容量  相較於上一代的LTO-4，LTO-5的原生容量提高了近一倍，在相同的半吋寬磁帶上，磁軌數從896條增加到1,280條，單卷容量從800GB增加到1.5TB，這也讓LTO-5得以超越IBM的TS1130與Sun STK的T10000B（兩者的單卷最大原生容量都達到1TB），成為當前最大容量的磁帶規格。傳輸速度提升有限 在最大持續傳輸速度方面，LTO-5也從LTO-4的120MB/s增加到140MB/s，提高了大約16.6％，在整個磁帶領域，目前僅次於IBM的TS1130，為當前持續傳輸速度第二快的磁帶規格（IBM TS1130最高可達160MB/s）。 從5代LTO規格的發展歷程可以發現，相較於傳輸速度，單卷磁帶容量的提升相對較為容易。在LTO過去的4次更新中，新磁帶的容量相較於上一代，都可以有兩倍左右的提高，但傳輸速度的提升幅度，卻是越來越低，如LTO-2比LTO-1快2.6倍，LTO-3比LTO-2快2倍，但LTO-4就只比LTO-3快50％，而LTO-5更只比LTO-4快16％。 按LTO聯盟發布的路線圖，接下來預計推出的LTO-6、LTO-7與LTO-8，預期每一代規格的傳輸速度都能較前一代提高50％，但有人懷疑達到這個目標的可行性，他們認為接下來每一代更新大概只能達到20％的速度提升。而且即便能達到50％的速度提升，與早先LTO-1到LTO-3時期每一代都有近100％的速度增長相比，也有相當大的差距。 這顯示，磁帶這類透過馬達驅動、讀寫頭機械存取方式的儲存裝置，在提高傳輸速度方面，似乎已逐漸遭遇瓶頸（類似傳統硬碟機與光碟機的情形）。 不過「LTO-5傳輸速度提升不多」是就標準的全高型（Full-Height）磁帶機而言，若改以半高型（Half-Height）磁帶機為比較基準，LTO-5就有相當大的提高。LTO規格中，從LTO-2到LTO-5都有高度只及全高型一半的半高型磁帶機，以便適應內接或其他較講求緊緻性的應用場合。 半高型磁帶機由於機殼較小，不像全高型可方便地在機殼內安裝散熱風扇，考慮到散熱方面的需求，允許的最大傳輸速度均略低於全高型。如LTO-2半高與全高型的傳輸速度分別為26MB/s與40MB/s，LTO-3為60MB/s與80MB/s，LTO-4則為80MB/s與120MB/s。換言之，半高型磁帶機的持續傳輸速率大約比全高型慢了1/3～1/4。 但就目前各廠商公佈的LTO-5磁帶機規格來看，半高與全高型的傳輸速率同樣都是140MB/s，半高型的速度並沒有像前幾代一樣打折扣，因此若以半高型為基準，則LTO-5相對於LTO-4便有多達75％的速度提升。 提高磁帶存取彈性的分區功能 除了容量更大、速度更快這種每代產品更新都會有的改進外，LTO聯盟在每次更新規格時也會納入一些功能方面的改進，如LTO-2時代是導入了半高型磁帶機的概念，LTO-3引進了一寫多讀（Write-Once, Read-Many，WORM）媒體，LTO-4增加了內建的AES 256位元加密功能，而在剛推出的LTO-5上，則擁有一個稱為「分區（Partitioning）」的新功能。 分區功能必須搭配1.5TB的標準LTO-5 Ultrium磁帶使用，此時LTO-5磁帶機可為磁帶提供2個磁帶分割區，透過應用軟體的支援，LTO-5的分區功能可大幅提高磁帶內資料的存取彈性。 以IBM剛在今年4月底發布的LTFS（Long Term File System）管理軟體為例，便可支援LTO-5的分區功能，將其中一個分割區用於存放資料內容索引指標等metadata資訊，另一個分割區用於存放資料本體。在這樣的架構下，LTFS可讓使用者直接檢視磁帶中存放的資料，並提供透過拖拉動作將檔案移入或移出磁帶的功能，也能直接在檔案上點擊兩下、啟動對應的應用軟體。 相較下，以往磁帶內存放的資料，由於並非以檔案的方式存放，而是在不同備份或歸檔軟體的控制下，以連續的方式將資料寫入，因此也只有原先使用的備份或歸檔軟體本身，可透過執行備份或歸檔時所建立的資料庫，以及在磁帶上寫入的索引，「看懂」磁帶中寫入的內容。 若要存取磁帶中的資料，唯一辦法只有透過備份或歸檔軟體的還原功能，將磁帶內容還原到磁碟上以後，原始資料才能恢復成「可存取」的檔案狀態。 而透過LTO-5新增的磁帶分區功能，LTFS這類軟體可提供所謂的「主動歸檔（active archive）」功能，也就是存放在磁帶上的檔案是「可存取」的狀態，大幅改變傳統的備份/歸檔應用形態。 其他硬體更新 除了容量、速度與新的分區功能外，LTO-5產品還包含了其他硬體上的改進，如各廠商LTO-5磁帶機的傳輸介面，普遍都改為6Gb的SAS，比LTO-4時期採用的3Gb SAS或LVD SCSI介面快了許多，可達到更高的瞬間尖峰傳輸速率。 個別廠商的產品還有其他的改進，如IBM的全高型LTO-5磁帶機，便將緩衝記憶體容量從LTO-4的256MB提高到512MB，動態傳輸速度調節（Speed Matching）功能，也從原來的7種速度增加到14種，可更平順地執行資料傳輸任務，減少停止—重新啟動與重新定位的頻率。 |
*********************************************************************************
| 當前的LTO-5磁帶產品 |
| 磁帶機是磁帶儲存設備最基本的元件，目前市場上的LTO磁帶機基本上都是由兩家主要廠商——IBM與HP——所產製，其餘廠商則是透過OEM轉銷這兩家廠商的磁帶機，或是在自身研製的自動上帶機或磁帶櫃中，使用這兩家廠商的磁帶機（如Overland是採用HP提供的LTO-5磁帶機，而Spectra Logic則採用IBM的磁帶機）。 我們先來看目前LTO-5磁帶機產品的情況。目前包括HP、IBM、Quantum、actidata、Tandberg Data等主要磁帶機廠商，都已開始銷售LTO-5磁帶機，而且大多均可同時提供全高與半高型兩種LTO-5磁帶機。 在價格方面，較便宜的半高型LTO-5磁帶機售價大約在3,200～3,500美元之間，以當前LTO-5剛推出的這個時間點來看，可說是非常便宜。我們可以對照2～3年前LTO-4磁帶機剛推出時的價格，當時全高型LTO-4的售價接近6,000美元，半高型的售價也超過4,500美元，都比今日的LTO-5昂貴許多。 在自動上帶機與磁帶櫃等自動化磁帶產品方面，主要供應商除了前述幾家廠商外，還有Overland與Spectra Logic這兩家廠商，我們把這些產品整理在附表中。由表格2可看出，雖然目前市場還未全面導入LTO-5，並不是每一款上帶機與磁帶櫃都已經能支援LTO-5，不過在各廠商的自動化磁帶產品線中，都會有可提供選裝LTO-5磁帶機的機型。 而在儲存媒體——即LTO-5磁帶方面，目前幾乎所有主要磁帶媒體生產廠商都已推出LTO-5規格磁帶，包括Maxwell、Imation、TDK、Fujiflim、Sony、HP、Quantum、IBM等，用戶的選擇相當多。 而一卷LTO-5磁帶的平均價格大約在100美元左右，價格大約是目前LTO-4磁帶的3倍（一卷LTO-4磁帶的價格大約在30美元上下）。從單位容量成本來看，似乎仍是LTO-4較為划算——雖然容量只有LTO-5一半，但價格卻是1/3。不過從另一個方面來看，3年前LTO-4剛推出時，每卷磁帶售價也同樣高達100～140美元，這顯示LTO-5日後也會有相當大的降價空間。   (看大圖) |
*********************************************************************************
| 當前仍保有活力的唯一磁帶規格 |
| LTO聯盟在不久前的4月公佈了新的發展路線圖，意圖將LTO規格發展到第8代，在不斷萎縮的磁帶市場中，可說是一支獨秀。 在5～6年前，磁帶市場上原本還存在著至少11種磁帶規格，但到了2010年的今天，只剩少數幾種仍有持續發展，多數都已陸續退出主流應用。 傳統上磁帶應用可分為三個層級： ● 高階：大型主機環境備份。 ● 中階：網路環境伺服器備份。 ● 低階：工作站、檔案伺服器或資料庫伺服器的單機備份。 在10年前，高階領域是由STK的T9840/T9940與 IBM的3480/3490/3590主導，中階領域則以Quantum的SDLT為主流，另外還有Sony的AIT，低階領域的選擇最為豐富，有HP與Sony合作、歷史極為悠久的DDS、Tandberg Data的SLR、Exabyte的EXB、Mammoth與VXA等8mm規格，以及3M的Travan等，還有容量介於中階與低階間的Quantum DLT-1（後來的DLT-VS）。 到了5～6年前，整個環境便有了明顯改變。高階領域仍大致由STK與 IBM主導，不過規格都有所更新；在中階領域中，由IBM、HP與Seagate合作主導的LTO逐漸形成氣候，大大侵佔了Quantum SDLT與Sony AIT/SAIT的市場；低階領域也有相當大的變化，一些老舊的規格如SLR、Mammoth與Travan都退出了市場，只剩由DDS更新來的DAT，Exabyte的VXA、Quantum的DLT VS仍繼續留存。 接下來從2005年以後，整個磁帶市場無論在高、中、低階應用領域都出現根本性的變化。高階領域中，STK已在2005年中為Sun併購，但仍維持高容量T9940/T10000與低容量T9840兩條產品線，而IBM則以新的TS1123/TS1130替換了歷史悠久的3590/3592。不過隨著LTO的不斷發展，已開始侵蝕原由這兩家廠商主導高階應用領域。 在低階領域，隨著Exabyte在2006年底併入Tandberg Data，該公司的VXA基本上已停止發展，Quantum也放棄了繼續發展DLT VS，只剩由HP主導的DAT仍持續發展。 中階領域則有最大的變化，原本在2002～2003年時還能與LTO抗衡的Quantum SDLT，以及Sony的AIT與S-AIT，在LTO的衝擊下都已先後停止發展，只剩LTO一家獨大。  （看大圖） |
*********************************************************************************
| 今日主流磁帶規格概覽 |
| 目前除了LTO、由HP主導的DAT，以及IBM系統專屬的TS1120/1130等3個系列尚能保持一定的「活力」外，其餘規格不是已經正式中止發展，就是久未更新，廠商雖未宣布中止，但也沒有繼續發展的前景。 我們先來看一下5年前當時仍存在的11種磁帶規格，在今日的發展情況，接下來再來討論各類磁帶應用領域日後的發展。 ● LTO：剛在2010年初發表第五代的LTO-5，並發表了直到第八代的發展規畫。 ● Quantum SDLT與DLT：SDLT系列上一次更新是2006年上半年推出的DLT-S4，DLT系列上一次更新則是2005年中發布的DLT-V4，兩個系列分別已有4年與5年沒有更新。Quantum亦已於2007年初宣布停止發展新的DLT-S與DLT-V，此後便整個轉入LTO陣營。 ● Sony AIT與S-AIT：低容量的AIT系列上一次更新是2006年下半年發表的AIT-5，高容量的S-AIT系列上一次更新，則是2006年初的SAIT-2，兩系列均有4年沒有新的發展。事實上Sony已放棄自力發展低容量領域規格磁帶，並在2008年宣布重新回到DAT陣營，與HP合作發展了DAT 320，原來的AIT-6計畫已經放棄，整個AIT系列應該也不會有新的發展。在高容量領域，Sony自SAIT-2以後，也已有4年以上沒出現任何新的發展，基本上SAIT也可視為是終止發展的規格。 ● DDS/DAT：上一次更新是2009年底發表的DAT 320，是自DDS-1以來的第7代產品，HP並在2010年初發表了預計在2011年推出第8代產品的發展規畫。 ● VXA：上一次重要更新是2005年中發表的第3代VXA-320（2006年初發布的VXA-172只是VXA-320的一種降級版，不能視為第4代產品）。隨著Exabyte在2006年底為Tandberg Data併購，VXA產品線已有4～5年時間沒有任何更新，基本上也可視為一種停止發展的規格。 ● Sun STK T9840/T9940：當Sun在2005年中併購STK後，新的Sun STK仍持續發展既有的9840與9940兩條產品線。其中T9840系列上一次更新是2008年推出的T9840D；T9940系列則在2006年初由新的T10000取代，上一次更新是2009年底發表的T10000B。 ● IBM 3590/3592：從2006年中起，歷史悠久的3590系列便停止發展，由從3592發展來的TS1120取代，最近的一次更新是2009年初推出的TS1130。  看大圖 |
*********************************************************************************
| 一枝獨秀的LTO |
| 由前述可知，曾在過去一年中發表過新產品、仍持續發展中的磁帶規格，只剩LTO聯盟的LTO、HP與Sony合作的DAT、Sun STK的T10000，以及IBM的TS1130這4個系列。 不過隨著Sun在2010年初正式為Oracle併購，雖然Sun STK才剛在半年前發表新的T10000B，但Oracle對Sun既有儲存產品線的態度並不明確，整個Sun STK產品線的未來也蒙上一層陰影，在T10000B以後的發展前景並不明朗。 而在剩下來可望繼續留存的3種磁帶規格中，IBM TS1120/TS1130的應用面向一直非常窄，局限在IBM大型主機環境中，而且只有IBM一家廠商在產製相關產品，因而難以跨足到其他領域應用，不僅價格昂貴，而且相對於不斷進化的LTO，原先在性能與容量上的優勢也不再存在。 不過IBM早已做好兩手準備。IBM原本就是LTO發起廠商之一，本身也有產製LTO產品，該公司的TS3310、TS3500與TS3100等採用LTO技術的磁帶櫃，可適用於System i/p/x/z或OS/400等IBM專屬作業環境上。 至於HP的DAT系列雖然目前仍維持著發展，平均3年左右更新一代，不過即使是去年底才剛發布的DAT 320，其容量與速度對今日的環境來說都已有所不足。儘管DAT是定位在單機備份，而非要求更嚴苛的網路備份，但DAT 320僅160GB的原生容量，以今日的標準來說，即使應用在單機上恐怕也會有相當限制。而且持續傳輸速度只有12MB/s，這意味著需要近4小時時間才能備份完一卷160GB磁帶，在效能上也稍嫌不足。 儘管DAT的價格非常低廉，最新的DAT 320也只要1,000美元不到的價格（磁帶機本體），不過LTO系列中最便宜的LTO-2，目前也已有最低1,000美金上下的報價出現（半高型），與前者的價差有限，而且容量與速度還分別高出25％與2～3倍。因此對預算有限的低階用戶來說，DAT未必是最具成本效益的選擇。（不過DAT 320擁有類似LTO-4的內建硬體加密功能，是其應用上的一個特點） 長期來看，在當前4個現存的主要磁帶規格中，Sun STK的T10000前景並不明朗；IBM TS1130應該仍會繼續存在相當長的時間，但由於應用範圍窄，在發展前景上也相當受限；在DAT系列方面，負責主導的HP在開發上雖然尚稱積極，但這系列磁帶受限於有限的容量與速度，面對不斷成長的資料量，用戶對於DAT的適用性將有很大的疑慮。 相較下，LTO由於採用開放的聯盟架構，而非其他磁帶都是個別廠商的專屬規格，因此支援LTO的廠商眾多，不僅有助於降低產品價格，也有利於持續支撐後續世代規格的發展。在技術上，LTO採用的1/2吋寬磁帶規格也仍有相當大的成長潛力。按今年4月剛發布的發展路線圖來看，LTO聯盟承諾未來LTO磁帶的容量還可較今日的LTO-5成長8倍以上，速度也能再提高3倍。 基於這些優勢，自LTO於2000年推出以來，到了2003～2004年便超越了Quantum的SDLT，成為中階磁帶備份應用領域新的領先者。依據IDC的調查，在2009年第三季，LTO在中階領域的佔有率更達到96％。而且目前LTO的應用領域也已不僅限於中階的網路備份，還能分別向上與向下侵蝕了高階與低階應用領域。因此在可見的未來，LTO不僅將持續保有當前的領先地位，也將是唯一仍可保持發展活力的磁帶規格。  看大圖 |
*********************************************************************************
| 由備份向長期歸檔的轉型 |
| 儘管LTO-5的推出，維持了磁帶技術的持續推展，但在各式各樣的磁碟備份技術擠壓下，傳統的磁帶在備份應用中所占的角色仍越來越淡薄。 單論循序存取速度，當前的高速磁帶機傳輸速率並不遜於一般的磁碟陣列，如LTO-5的持續傳輸速度可達140MB/s，已經超過GbE網路的理論傳輸頻寬。而大型的磁帶櫃還能藉由多個讀寫頭執行多資料流平行備份（Multiple concurrent backup sessions），倍增寫入速度。但限制就在於磁帶只能「循序」存取，如果要還原特定檔案而不是要還原整卷磁帶，就必須從頭倒帶到特定位置，非常花時間。 加上磁帶必須在備份軟體的驅動下進行資料的存取，因此必須透過備份軟體的還原動作，才能取回或檢視備份資料。不像某些磁碟備份技術般，可即時地還原或檢視備份資料。磁碟備份系統便可利用這個特性，隨時檢視備份資料的完好性，或將備份複本轉出，用於測試、開發等目的。 而磁帶過去的最大優點——較低的單位容量成本，以及易於搬移媒體達到遠端備援的效用，也在磁碟備份引進重複資料刪除技術（Data De-duplication），與遠端複製技術普及後，受到了挑戰。重複資料刪除技術可讓有限的磁碟空間，發揮出數倍甚至數十倍的儲存效率；遠端複製則可直接透過網路將資料傳送到遠端站點，免除搬運實體儲存媒體的需要。 在這樣的情況下，已有越來越多的企業選擇磁碟備份解決方案，而磁帶則逐漸退居到長期歸檔的角色，用於存放那些必需長期保存，但存取機會並不多的資料。 對於歸檔應用來說，由於需要還原的機會相對少了許多，因此磁帶設備還原速度慢的缺點，並不會成為太大的問題。反之，磁帶媒體具有易於擴充（只要購買磁帶就能無限擴充），且適於長期保存的特性（妥善保管，可確保10年或更長時間的保存），對於歸檔應用來說有相當的優勢。 |
