Linear Tape Open (LTO)
LTO-Band (Linear Tape-Open) ist eine von Hewlett-Packard (HP), International Business Machines (IBM) und Seagate Technology entwickelte Bandspeichertechnologie im so genannten offenen Format. Der Begriff „offenes Format“ bedeutet, dass die Benutzer Zugang zu mehreren Quellen von kompatiblen Speichermedienprodukten haben.
Die Implementierung der LTO-Technologie mit hoher Kapazität auf einer einzigen Rolle ist als LTO Ultrium-Format oder einfach als LTO Ultrium bekannt.
HP, IBM und Seagate begannen 1997 mit der Arbeit an der gemeinsamen Bandinitiative und stellten im folgenden Jahr die Spezifikationen für das LTO-Bandformat, die Technologie-Roadmap und die Lizenzverfügbarkeit vor.
Das Bandgeschäft von Seagate wurde im Jahr 2000 in Seagate Removable Storage Solutions umbenannt, und das Spin-off-Unternehmen erhielt 2003 den Namen Certance. Quantum kaufte Certance im Jahr 2005. HP - jetzt Hewlett Packard Enterprise (HPE) -, IBM und Quantum - Mitglieder des LTO-Konsortiums - arbeiten weiterhin an der Verbesserung von LTO Ultrium und der Förderung des LTO-Bandformats.
Im Rahmen des LTO-Programms müssen Anbieter, die diese Technologie lizenzieren, jährliche Konformitätstests durch Dritte bestehen. LTO Ultrium-konforme Produkte tragen in der Regel Prüfzeichen auf Bandlaufwerken und Datenkassetten.
Fortschritte in der LTO-Technologie betreffen die Materialien, aus denen das Magnetband hergestellt wird, die verwendeten digitalen Kodierungs- und Komprimierungsmethoden, die physische Geschwindigkeit, mit der sich das Band durch das Laufwerk bewegt, die Länge des Bandes in jeder LTO-Kassette und die physische Dichte der Datenbits auf dem Band. Zu den zusätzlichen Funktionen, die mit den nachfolgenden Generationen hinzugefügt wurden, gehören einmaliges Schreiben und Lesen (WORM, Write Once Read Many) Datenverschlüsselung und Partitionierung, um ein Linear Tape File System (LTFS) zu ermöglichen.
Obwohl das Band als Speichermedium für die tägliche Datensicherung gegenüber der Festplatte und der Cloud an Bedeutung verloren hat, ist es für die langfristige Datensicherung und Archivierung aufgrund seiner Kapazität, Kosten und Zuverlässigkeit nach wie vor beliebt. Da die Datenmenge weiterhin exponentiell wächst, ist das Band eine gute Option für die Speicherung großer Datenmengen. Branchen, in denen täglich große Datenmengen anfallen, wie in den Bereichen Medien, Unterhaltung und Wissenschaft, nutzen Bänder häufig als kostengünstige Speicheroption.
Offsite- und Offline-LTO-Bänder sind eine Option für das Disaster Recovery (DR). Wenn ein primäres Rechenzentrumausfällt oder ein Ransomware-Angriff erfolgt, kann ein Unternehmen Daten von einer Bandsicherung wiederherstellen. Während festplattenbasierte Backups eine schnellere Wiederherstellung ermöglichen, hat das Band den Vorteil, dass es von Natur aus offline und damit sicher vor Viren ist.
Magnetbänder sind auch eine Option für große Datenübertragungen. Die Übertragung von Terabytes an Daten in die Cloud kann über ein Netzwerk viel länger dauern als mit einem LTO-Band. Darüber hinaus kann dieses Band als Backupdienen.
Roadmap der LTO-Generation
Die LTO-Ultrium-Technologie hat sich seit ihrer Einführung im Jahr 2000 über mehrere Generationen hinweg weiterentwickelt, und die LTO-Ultrium-Roadmap enthält die Ziele für die künftigen Generationen.
In der Regel kommt alle zwei bis drei Jahre eine neue LTO-Bandversion heraus, die die Kapazität der vorherigen Generation verdoppelt. Seit Ende 2021 ist LTO-9 die aktuelle Ausgabe.
LTO-1: Generation 1 bot eine native Kapazität von bis zu 100 Gigabyte (GB) und eine komprimierte Kapazität von bis zu 200 GB, wobei ein Kompressionsverhältnis von 2:1 angenommen wurde. Die maximale native Datenübertragungsrate lag bei 20 Megabyte pro Sekunde (MB/s), die maximale komprimierte Übertragungsrate bei 40 MB/s.
LTO-2: Generation 2 verdoppelte die maximale Speicherkapazität und die Datenübertragungsrate gegenüber der vorherigen LTO-1-Generation. LTO-2 bot eine maximale native Kapazität von 200 GB und eine maximale komprimierte Kapazität von 400 GB. Die maximale native Datenübertragungsrate lag bei 40 MB/s, die maximale komprimierte Übertragungsrate bei 80 MB/s. LTO-2 war mit LTO-1-Bandkassetten rückwärts lesbar/schreibbar. Produkte der Generation 2 sind seit 2003 erhältlich.
LTO-3: Die Produkte der Generation 3 waren ab Ende 2004 verfügbar und boten eine native Speicherkapazität von bis zu 400 GB und eine komprimierte Kapazität von bis zu 800 GB. Die maximale native Datenübertragungsrate lag bei 80 MB/s, die maximale komprimierte Übertragungsrate bei 160 MB/s. LTO-3 fügte die WORM-Fähigkeit hinzu, um sicherzustellen, dass die Daten nicht überschrieben werden, und um die Einhaltung von Vorschriften zu unterstützen. Generation 3 bot rückwärtskompatible Lese-/Schreibfähigkeit mit LTO-2-Kassetten und rückwärtskompatible Lesefähigkeit mit LTO-1-Kassetten.
LTO-4: Produkte der Generation 4 kamen 2007 auf den Markt und boten eine native Speicherkapazität von bis zu 800 GB und eine komprimierte Kapazität von bis zu 1,6 Terabyte (TB). Die maximale native Datenübertragungsrate lag bei 120 MB/s, die maximale komprimierte Übertragungsrate bei 240 MB/s. Generation 4 fügte die Datenverschlüsselung mit dem 256-Bit Advanced Encryption Standard (AES) mit dem Galois/Counter Mode-Algorithmus hinzu, der auf der LTO-Laufwerksebene implementiert ist und die Komprimierung vor der Verschlüsselung ermöglicht.
LTO-5: Produkte der Generation 5 sind seit 2010 erhältlich und bieten eine maximale native Speicherkapazität von 1,5 TB und eine maximale komprimierte Kapazität von 3 TB. Die native Datenübertragungsrate lag bei bis zu 140 MB/s, die komprimierte Übertragungsrate bei bis zu 280 MB/s. Mit der Generation 5 wurde die Partitionierung eingeführt, um die Dateikontrolle und die Speicherplatzverwaltung über LTFS zu verbessern. Eine Partition enthält die Datei und eine andere Partition ist für die Indexierung reserviert, um dem LTO-Laufwerk mitzuteilen, wo eine Datei auf dem Band gespeichert ist.
LTO-6: Generation 6 ist seit 2012 verfügbar und bietet eine maximale native Speicherkapazität von 2,5 TB und eine maximale komprimierte Kapazität von 6,25 TB. Generation 6 war die erste LTO-Generation, bei der für die komprimierte Kapazität ein Kompressionsverhältnis von 2,5:1 durch einen größeren Puffer für die Kompressionshistorie angenommen wurde. Bei den Generationen 1 bis 5 wurde ein Kompressionsverhältnis von 2:1 angenommen.
Die native Datenübertragungsrate der Generation 6 lag bei 160 MB/s, die komprimierte Datenrate bei bis zu 400 MB/s. LTO-6 unterstützte zuvor hinzugefügte Funktionen wie WORM, hardwarebasierte Verschlüsselung und Partitionierung und ermöglichte LTFS. Wie bei früheren LTO-Generationen boten die LTO-6-Laufwerke Abwärtskompatibilität mit der Möglichkeit, LTO-5-Kassetten zu lesen und zu beschreiben und LTO-4-Kassetten zu lesen.
LTO-7: Generation 7 wurde 2015 verfügbar und bot eine maximale native Speicherkapazität von 6 TB und eine maximale komprimierte Kapazität von 15 TB. Die native Datenübertragungsrate lag bei bis zu 300 MB/s und die maximale komprimierte Rate bei 700 MB/s. LTO-7 bot Partitionierung, Verschlüsselung und die WORM-Funktion.
LTO-8: Generation 8 ist seit 2017 mit einer maximalen nativen Speicherkapazität von 12 TB und einer maximalen komprimierten Kapazität von 30 TB erhältlich. Die native Datenübertragungsrate liegt bei bis zu 360 MB/s und die maximale komprimierte Rate bei 750 MB/s. LTO-8 bietet Partitionierung, Verschlüsselung und WORM.
LTO-9: Diese Generation ist seit 2021 am Markt, kam allerdings mit Verspätung erst am Ende des Jahres heraus. Ein Band fasst 18 TByte und nicht die geplanten 24 TByte, die auf der Roadmap avisiert waren. Komprimiert sind bis zu 45 TByte an Daten speicherbar. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit erreicht 400 MByte/s beziehungsweise 1 GByte/s im komprimierten Modus. IBM offeriert die drei Laufwerke F9C, F9S und S9C, die auch in das TS4500-System passen. Auch Quantum und HPE waren die ersten Anbieter von LTO-9-Lösungen. Die Bänder selbst kamen von Fujifilm und Sony. Wie die Vorgängerversionen auch, so ist LTO-9 rückwärtskompatibel zur nächst-älteren Generation, LTO-8.
LTO-8-Bandlaufwerke sind rückwärtskompatibel zu einer Generation, das heißt sie können LTO-7-Bänder lesen und beschreiben, was eine Änderung gegenüber früheren Versionen darstellt, die zwei Generationen zurück lesen konnten. Bei LTO-8 schränken die Tunnel-Magnetoresistance (TMR)-Technologie und Bariumferrit die Rückwärtslesefunktionalität ein. TMR, ein Wechsel von Giant-Magnetoresistance (GMR), erhöht die Dichte im Bandkopf, und Bariumferrit verbessert die Kapazität.
Eine neue Funktion, die LTO-7-initialisierte LTO-8-Kassette vom Typ M, kann 9 TB unkomprimierte Kapazität und 22,5 TB komprimierte Kapazität auf eine neue LTO-7-Kassette schreiben, mehr als die standardmäßigen 6 TB beziehungsweise 15 TB. Nur ein LTO-8-Laufwerk kann diese initialisierte Bandkassette lesen.
Einem Bericht von HPE, IBM und Quantum zufolge wurden 2017 rund 108.000 Petabyte (PB) an komprimierter Bandkapazität ausgeliefert, was einem Anstieg von 12,9 Prozent gegenüber 2016 entspricht und einer Datenmenge von etwa 25 Milliarden DVDs entspricht.
Wichtige Merkmale
Die Komprimierung ermöglicht es einem Unternehmen, mehr Daten zu speichern, als die ursprüngliche Kapazität erlaubt. Die LTO-Generationen 1 bis 5 weisen ein Kompressionsverhältnis von 2:1 auf. Ab LTO-6 wurde das Kompressionsverhältnis auf 2,5:1 erhöht.
Mit der WORM-Funktion, die mit LTO-3 eingeführt wurde, können Unternehmen ihre Daten nicht überschreiben, was eine gewisse Sicherheit für die Datenspeicherung gewährleistet. WORM hilft auch bei der Einhaltung von Vorschriften und reduziert das Risiko von Datenverlusten durch menschliches Versagen.
Die Verschlüsselung, die mit LTO-4 eingeführt wurde, erhöht die Sicherheit und den Datenschutz. 256-Bit-AES mit dem Galois/Counter Mode-Algorithmus findet auf der Ebene des LTO-Laufwerks statt, was eine Komprimierung vor der Verschlüsselung ermöglicht und so die Bandkapazität maximiert. Da Bänder häufig transportiert werden, ist die Verschlüsselung wichtig, um die Daten zu schützen.
Die LTFS-Partitionierung, die mit LTO-5 eingeführt wurde, verbessert die Dateikontrolle und die Speicherplatzverwaltung. Durch die Indizierung teilt diese Funktion dem Laufwerk mit, wo eine Datei auf dem Band gespeichert ist. Das Laufwerk liest die Indizierungsinformationen, die dann in einem Format dargestellt werden, das dem Benutzer das „Drag and Drop“ von Dateien ermöglicht, ähnlich wie bei einem USB-Stick, heißt es im LTO-Programm.
Da LTO immer noch ein serielles Aufzeichnungsgerät ist, kann der Benutzer nur auf die Daten am Ende einer Bandkassette zugreifen, indem er sie in voller Länge durchläuft. Der Benutzer muss Software herunterladen, damit ein Betriebssystem LTFS erkennen kann.
Vorteile und Nachteile von Magnetbändern
Die Kapazität von Magnetbändern wächst beständig weiter. Ein zuverlässiger Produktplan ist für LTO-Benutzer von Vorteil, da sie wissen, dass alle zwei bis drei Jahre eine neue Version auf den Markt kommt, die wahrscheinlich die Kapazität der vorherigen Version verdoppelt.
Die Speicherung von 30 TB komprimierter Daten auf einem LTO-8-Band ist in der Regel kostengünstiger als die Verwendung von Flash oder Festplatten für diese Art der Speicherung. LTO-Bänder benötigen außerdem keinen Strom für die Speicherung und können bis zu 30 Jahre halten. Darüber hinaus haben LTO-7- und LTO-8-Bänder eine Bitfehlerrate von 1 x 10-19, was laut LTO-Programm viermal besser ist als bei Festplatten.
Bariumferrit auf LTO-Kassetten hat das Potenzial gezeigt, unkomprimierte Kapazitäten von bis zu 220 TB pro Bandkassette zu bieten. Selbst bei großen Kapazitäten ist LTO tragbar.
Die unkomprimierte Kapazität von 12 TB in LTO-8 kann nach Angaben des Bandbibliotheks- und Medienanbieters Spectra Logic bis zu 7.140.000 Fotos, 2.880.000 Songs oder 8.000 Filme aufnehmen. Da Unternehmen häufig Terabytes oder Petabytes an Daten speichern, ist die Kapazität ein wichtiger Bestandteil der Speicherung.
Das offene Bandformat sorgt für ein wettbewerbsfähigeres Umfeld, das zu Innovationen und Verbesserungen führt. LTO-Produkte sind jedoch nicht mit Nicht-LTO-Produkten kompatibel.
Das Band hat linearen Zugriff. Eine Festplatte bietet nicht nur schnellere Wiederherstellungsgeschwindigkeiten, sondern auch einen zufälligen Zugriff. Daher kann eine Festplatte für die Datensicherung besser geeignet sein als ein Magnetband.
Wenn ein Unternehmen jedoch weniger häufig auf bestimmte Daten zugreift, sollte es diese Daten auf Band verschieben, so das LTO-Konsortium. So werden beispielsweise archivierte Daten, die häufig aus Gründen der Einhaltung von Vorschriften und gesetzlichen Bestimmungen aufbewahrt werden, in der Regel nicht sofort benötigt und können gut auf Band gespeichert werden.
Die Cloud ist für die Datensicherung sehr beliebt geworden. Sie ist leicht skalierbar und bietet wahlfreien (random) Zugriff. Die Speicherung in der Cloud kann billiger sein als auf Band, vor allem für kleine und mittlere Unternehmen, die nicht die Datenmengen erzeugen, die Unternehmen auf Band speichern können. Die Wiederherstellung von Daten aus der Cloud ist jedoch oft langsam, insbesondere wenn es sich um große Datenmengen handelt oder die Bandbreite gering ist.
Digital Linear Tape (DLT) ist eine weitere Art von Magnetband, das für die Speicherung und Archivierung verwendet wird. Die Digital Equipment Corp. entwickelte die DLT-Technologie in den 1980er Jahren. Im Jahr 1994 erwarb Quantum die Technologie. Quantum hat seitdem den LTO-Standard übernommen. DLT-Bänder sind weiterhin von Quantum und anderen Herstellern erhältlich.
Wichtige Anbieter
Auf seiner Website listet das LTO-Programm Hersteller auf, die die Anforderungen zur Überprüfung der Konformität bestanden haben, um Bandlaufwerke und Kassetten der Marke LTO Ultrium zu verkaufen. Mit Stand vom Juni 2018 sind dies:
Fujifilm
HPE
IBM
Imation (jetzt Glassbridge Enterprises)
Maxell
NXP Halbleiter
Quantum
Sony
Spectra Logik
Teijin DuPont Films
LTO-Trends und zukünftige Ausrichtung
Im Juni 2018 wurde die LTO-Roadmap auf die 12. Generation projiziert. Alle zukünftigen Generationen auf der Roadmap werden voraussichtlich WORM, Verschlüsselung und LTFS bieten.
LTO-10: Voraussichtlich 36 TB unkomprimierte Kapazität und 80 TB komprimiert.
LTO-11: Voraussichtlich 96 TB unkomprimierte und 240 TB komprimierte Kapazität.
LTO-12: Voraussichtlich 192 TB unkomprimierte und 480 TB komprimierte Kapazität.
Da bereits für die zehnte Generation die Angaben nach unten korrigiert wurden (ursprünglich 48/120 TByte) ist mit weiteren Änderungen der nachfolgenden Generationen zu rechnen.
Da jede neue Version einen großen Kapazitätszuwachs bietet und die LTO-Laufwerke nur noch eine Generation zurücklesen können, werden die Benutzer eher dazu neigen, sofort auf ein neueres LTO-Bandformat umzusteigen.
Die Kapazität von LTO-Kassetten kann noch erheblich gesteigert werden. Im August 2017 gaben IBM und Sony bekannt, dass sie eine Technologie entwickelt haben, die eine unkomprimierte Speicherkapazität von etwa 330 TB pro Bandkassette ermöglicht.
