Von Dr. Marc Batschkus
LTO Tape ist eine lineare Speichertechnologie und ein Speichermedium.
LTO bedeutet Linear Tape Open. Es ist ein Standard, der definiert und entwickelt wird vom LTO Konsortium, das aus IBM, HPE und Quantum besteht. Eine Vielzahl von Herstellern bietet Produkte nach diesem Standard an.
Es gibt LTO Tape , die auf dem Desktop verwendet werden können.
Band-Roboter, sog. Tape Libraries automatisieren den Prozess des Bandwechsels und können von acht bis mehr als 1000 Tapes beinhalten. Mehrerer Laufwerke können darin angebracht werden für parallele Operationen. Alle Geräte und Medien sind miteinander kompatibel gemäß einer Kompatibilitätsmatrix.
Bis zu LTO-7 könnten Laufwerke zwei Generationen rückwärts lesen und eine Generation rückwärts schreiben (z.B. ein LTO-7 Laufwerk liest LTO-5 Tapes und schriebt LTO-6 und 7). Ab LTO-8 hat sich das geändert, so dass eine Generation rückwärts gelesen und geschrieben werden kann.
Ein Format mit einer langen Geschichte und Zukunft
Das Halb-Inch-Tape (12,65mm) wurde seit den 1950er Jahren genutzt, um Daten zu speichern. Zahlreiche Hersteller boten konkurrierende Formate an, die alle nicht miteinander kompatibel waren.
LTO wurde entwickelt von IBM, HP und Seagate, um ein offeneres Format mit unter einander kompatiblen Produkten verschiedener Hersteller zu schaffen. LTO-1 wurde vorgestellt im Jahr 2000. LTO-8 wurde vorgestellt im Dezember 2017 und die neueste Generation LTO-9 im Jahr 2021.
Die LTO-Kassette besitzt eine einzelne Bandspule. Wenn sie sich im Laufwerk befindet, wird das Band auf eine Spule im Laufwerk auf gewickelt. Die Bandlänge begann mit 600m und beträgt nun bei LTO-9 1035m pro Kassette (Cartridge). Die Kapazität nimmt von Generation zu Generation zu und beträgt 18 Terabyte bei LTO-9.
Der Planung für zukünftige Generationen erstreckt sich bis zu LTO-12.
Wie funktioniert LTO-Tape?
Die Daten werden in einer sequenzielle Abfolge eine Dartei nach der anderen auf das Band geschrieben. Auch der Lesezugriff erfolgt sequenziell.
Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit wird erreicht, sobald das Band auf dem betreffenden Daten-Block positioniert ist. Dann beginnt das sog. Streaming mit Schreib-/Lesegeschwindigkeiten von bis zu 400 MB/s. Werfen wir einen genaueren Blick auf die Prinzipien wie LTO-Band funktioniert.
Schritt Nr.1: Die Struktur des Bandes
Servo-Spuren, die wie Leitplanken für die Schreib-Leseköpfe funktionieren, sorgen für Kompatibilität und Justierung zwischen unterschiedlichen Laufwerken. Der Schreib-Lesekopf positioniert sich zwischen zwei Servo-Spuren die das jeweilige Datenband umgeben.
Schritt Nr.2: Schreiben auf Band
Der Schreib-Lesekopf schreibt mehrere Datenspuren gleichzeitig in einem Ende-zu-Ende-Durchlauf. Dies nennt man einen „Wrap“. Am Ende des Bandes wird dieser Prozess in der umgekehrten Richtung fortgesetzt, wobei der Kopf verschoben wird, um auf den nächsten Wrap zuzugreifen. Dieser Prozess wird von außen nach innen durchgeführt und heiß „Linear Serpentine Recording“.
Spezielle Markierungen auf dem Band signalisieren spezifische Punkte wie BOT (Beginning of Tape), EOT (End of Tape). Ab LTO-7 besitzen die Köpfe 32 Schreib-Lese-Elemente und lesen/schreiben daher 32 Spuren gleichzeitig.
Schritt Nr.3: Automatische Geschwindigkeit
Frühe Generation von Tape litten unter dem sog. „shoe shining“, dem Anhalten und wieder Anlaufen des Tapes bei Änderung des Datenflusses. Neuere Generationen von LTO-Tape besitzen eine automatische Geschwindigkeitskontrolle, die die Bandgeschwindigkeit verringert, wenn der Datenfluss abnimmt, so dass das Laufwerk immer mit einer konstanten Geschwindigkeit schreiben kann. Dieser Prozess wird auch „Speed Matching“ genannt und bewegt sich bei LTO-8 zwischen 112 und 360 MB/s.
Schritt Nr.4 Sicherheitskontrolle
Um sicherzustellen, dass die Daten, die soeben geschrieben wurden, tatsächlich in identischer Form auf dem Band angekommen sind, gibt es ein Verifizierungsprozess. Der Lesekopf befindet sich direkt hinter dem Schreibkopf und kontrolliert sofort die geschriebenen Daten (Read-after-Write).
With LTFS, LTO tape offers the option of storing files in an open and standardised format (ISO/IEC 20919:2016). The advantage is that everyone with an LTO drive can have access to the files on a tape. This is especially helpful when using LTO tape for data exchange or data transport.It took some time for the format to evolve in a way that it can be recommended as long-term archive format as well.Archiware developed its own LTFS driver to increase efficiency and robustness of using LTFS.
Mehrfache integrierte Sicherheitsstufen
Um ein außergewöhnliches Maß an Sicherheit zu erreichen, hat LTO mehrere spezifische Mechanismen eingebaut.
LTO-Tape hat eine extrem niedrige Bit-Fehler-Rate (Bit Error Rate - BER), die niedriger ist als die von Festplatten. Bei LTO-7 und LTO-8 beträgt die Bit-Error-Rate (BER) 1 x 10-19. Das bedeutet dass das Laufwerk oder das Medium einen einzelnen Bitfehler in etwa zehn Exabyte (EB) geschriebener Daten hat (das sind mehr als 800.000 LTO-8 Tapes!).
Diese hohe Zuverlässigkeit ist das Resultat mehrere Datenintegritätsüberprüfungen die unter anderem auch Error-Correcting-Code (ECC) im Bandformat auf Tape enthalten.
Zusätzlich zu den eingebauten Sicherheitsmechanismen besitzt Tape eine sog. „Air Gap“, also eine Lücke zwischen dem Band und dem Netzwerk. Diese physikalische Lücke zwischen dem Speicher und dem Netzwerk bietet ein unerreichtes Sicherheitsniveau gegenüber Malware, Ransomware und Cyberangriffen.
Ebenso unerreicht ist die Lagerfähigkeit von LTO-Tape, die mit 30-Jahren beträchtlich ist. Besonders bei der Archivierung bietet diese eine solide Grundlage für die Langzeit-Aufbewahrung von Daten. Mit seinen Media-Asset-Management (MAM) Funktionen hilft P5 Archive Dateien zu finden auch Jahre nachdem sie erstellt wurden.
Die am besten passende LTO-Generation hängt von den jeweiligen Anforderungen, dem Setup und Budget ab.
Sowohl P5 Backup als auch P5 Archive arbeiten mit LTO-Tape und können Tapes klonen und parallelisieren für maximale Sicherheit mit Auslagerung und maximalen Durchsatz.
