LTO-9 Cartridge mit Schachtel

Mit ungefähr einem Jahr Verspätung wurde vor ein paar Tagen endlich LTO9 angekündigt. Wobei es keine richtige Verspätung war: IBM brauchte einfach deutlich länger als geplant mit der Entwicklung des LTO9-Laufwerks, weshalb die Tape-Hersteller auch keinen Anlass hatten, ihre Tape Cartridges vorzustellen. Doch der Bandsalat hat jetzt endlich ein Ende.

Die Eckdaten von LTO-9 sind wenig spektakulär, außerdem schon eine Weile bekannt, und folgen weitestgehend auch der Roadmap: nativ kann ein Band jetzt 18 TB auf 1035m Länge unterbringen (LTO-8: 12 TB bei 906m). Schaltet man Kompression ein, spricht das Datenblatt von 45 TB (LTO-8: 30 TB). Das funktioniert natürlich nur, wenn sich die zu schreibenden Daten auch entsprechend gut komprimieren lassen. Datenbank-Inhalte gehören dazu, ebenso auch Dateien der üblichen Bürosoftware. Bei Multimedia-Inhalten wird es schon schwieriger, ein Großteil davon liegt bereits komprimiert vor und kann deshalb nicht mehr sehr gut weiter komprimiert werden. Aus einer ausgepressten Zitrone lässt sich eben nicht mehr viel Saft raus quetschen. Die Kapazität ist damit 50% höher bzw. 1,5x mehr als die Vorgängergeneration LTO-8.

Neben dem längeren Magnetband tragen insbesondere die 8960 parallelen Spuren zur höheren Kapazität bei. Immerhin sind das 1,3x so viele Spuren wie bei LTO-8. Damit das längere Band in das gleiche Cartridge-Format passt, wurde das Trägermaterial von 5,6µm auf 5,2µm verschlankt. LTO-1 hatte bei Einführung vor 21 Jahren für 100 GB nativ noch ein 8,9 µm dickes Trägerband.

Damit so viele parallele Spuren zuverlässig gelesen werden können, braucht es neben allerlei Signalverarbeitungs-Voodoo auch feineres Magnetmaterial. So wird das einzelne Bit auf dem Band kleiner, und auf eine bestimmte Fläche Band passen mehr Bits. Fujifilm benutzt seit mehreren Generationen schon Barriumferrit (BaFe), macht aber die Körnchen immer noch kleiner. Sie nennen diese Technologie NANOCUBIC™.

Wie meistens bei einer neuen Generation eines Mediums hat sich auch die Bandbreite vergrößert, wenn auch nur geringfügig: ein unkomprimierter Datenstrom lässt sich jetzt mit 400 MB/s weg schreiben (LTO-8: 360 MB/s), ein maximal gut komprimierbarer Datenstrom schafft sogar 1000 MB/s in Richtung Tape (LTO-8: 900 MB/s). Besondere Herausforderung hierbei ist, dass ein Computersystem Daten auch schnell genug liefern muss. Insbesondere bei Backup vieler kleiner Dateien wird hier ein Dateisystem schnell zum Flaschenhals. Das Bandlaufwerk geht dann gezwungenermaßen in einen Start-Stop-Betrieb über, der jeden noch so hübschen Schreibdurchsatz sehr zuverlässig vernichtet. Eine gerne genommene Abhilfe ist Backup-Software, die backup to disk to tape beherrscht.

Neben der bei Tape schon sehr lange üblichen Kompression in Hardware bietet LTO-9 alle aus der Vorgängergeneration bekannten Features: WORM, Encryption (AES256-GCM), Partitioning. Letzteres ist insbesondere wichtig, wenn man das Tape-Filesystem LTFS einsetzen möchte. Manche Lösungen für Langzeit-Archive setzen z. B. darauf. An den Cartridges hat sich nichts geändert. Wie von LTO gewöhnt können Laufwerke immer auch Bänder der Vorgänger-Generation lesen, aber nicht beschreiben. Das hilft bei der Migration von Medien über einen langen Zeitraum.

Warum Tape, wenn man auch Disk haben kann?

Als Markt sehen die (wenigen) Hersteller insbesondere kalte Daten. Man schätzt, dass weltweit ca. 80% aller existierenden Daten sog. kalte Daten sind. Diese Daten wurden irgendwann mal erzeugt, haben ihren Dienst weitgehend getan, müssen aber aus verschiedenen Gründen noch eine Weile aufbewahrt werden, ehe sie gelöscht werden können. Und es kann sein, dass irgendjemand irgendwann nochmal an diese Daten ran muss, um etwas nachzusehen. Sie werden aber i. d. R. nicht mehr aktiv und produktiv genutzt. Beispiele dafür sind mannigfaltig, häufig zitiert wird Medikamentenforschung, Geologie, Astronomie und Geschäftsprozesse mit langen bis sehr langen Vertragslaufzeiten. Für diesen Zielmarkt wurde bereits mit LTO-3 die WORM-Funktion eingeführt. Entsprechende Cartridges erkennt man äußerlich sehr leicht anhand der grau eingefärbten Unterseite.

Große Datenmengen brauchen auf ruhendem Band deutlich weniger Strom, als auf drehenden Magnetscheiben oder als eingefangene Elektronen in Flash-Zellen. Nicht nur, dass Strom zum Betrieb des Mediums (nahezu) weg fällt. Ruhendes Band braucht keine Kühlung. Konstante Temperatur und ein enges Band für die Luftfeuchtigkeit wird erst relevant bei Langzeitarchiven, wo beschriebene Bänder über Jahre oder sogar Jahrzehnte zuverlässig gelesen werden müssen. Im Backup-Betrieb sind diese Parameter recht unkritisch. Fujifilm als einer von zwei verbliebenen Herstellern von Magnetband und Cartridges hat kürzlich den CO₂-Abdruck von LTO im Vergleich zu Festplatten errechnen lassen. Das Ergebnis der Studie kann man sich als PDF bei Fujifilm ziehen (Registration Wall). Wer lieber schaut als liest: In einer Präsentation am Storage Field Day 22 wurde die Studie vorgestellt:

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Laufwerke für LTO-9 gibt es derzeit von IBM schon lieferbar: zwei Varianten mit Glasfaser-Anschluss (Multimode und Monomode), sowie eine SAS-Variante. Bei Quantum kann man Laufwerke vorbestellen, Liefertermin ist uns noch keiner bekannt.

Und wie geht es mit LTO weiter?

Die Roadmap für LTO geht aktuell bis LTO-12, bleibt aber in Details sehr vage. Auch zukünftige Generationen werden WORM-Funktionalität haben, ebenso wie Verschlüsselung (übrigens ganz ohne spezielle Cartridges) und LTFS-Support. Es ist aber absehbar, dass mit Barriumferrit keine so kleinen Magnetpartikel hergestellt werden können, wie es für die 144 TB (native) von LTO-12 notwendig ist. Fujifilm arbeitet deshalb eng mit IBM zusammen und hat vor einigen Monaten einen Prototypen vorgestellt, bei dem das Trägerband mit Partikeln aus Strontiumferrit beschichtet ist. Unter Laborbedingungen können damit 560 TB (!) auf eine Cartridge geschrieben werden.

LTO Ultrium Roadmap bis Gen12
LTO Ultrium Roadmap bis Gen12

Was es mit Strontiumferrit auf sich hat, und welche technischen Leistungen damit erzielt werden können, erläuterte uns Florian Brendel von Fujifilm Recording Media in einer Präsentation auf dem data://disrupted® Summit im November 2020:

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Was der Technology Scout darüber denkt

Die weltweit zu speichernde und zu sichernde Datenmenge wird weiterhin zunehmen. Tape ist eine zuverlässige und ausgereifte Basistechnologie, um die zu erwartende Datenmenge langfristig in den Griff zu bekommen. Auch Ransomware-Angriffe auf Unternehmensdaten werden so schnell nicht aufhören. Hier bietet Tape das berühmte Air Gap, das hilft, sich gegen Ransomware zu wappnen. Wir werden deshalb noch sehr lange mit Bandtechnologie zu tun haben und dort auch Weiterentwicklung sehen.