Linear Tape-Open

Linear Tape-Open（リニア テープ オープン、略称LTO）は、コンピュータ用の磁気テープ技術。一社独占的なDLTやAITに代わるオープン規格として開発された。この技術はシーゲイト・テクノロジー、ヒューレット・パッカード、IBM の3社によって開発、策定された。LTO技術の標準規格は Ultrium と呼ばれている。

現在、LTO のテープドライブやメディアのライセンスを受けているメーカは、以下の各社である。

IBM、ヒューレット・パッカード、クァンタム、日立マクセル、Tandberg Storage、TDK、Imation、EMTEC、富士フイルム、ソニー

起源

1990年代後半、クアンタムのDLTとソニーのAITは、PCサーバやUNIXシステムの大容量高速テープ記憶装置として主要な位置を占めていた。反面、それらの技術は権利関係の制限が厳しく、ベンダによる商品化の足かせとなっていた。そこで、IBM、HP、Seagateの3社は、よりオープンな仕様を策定することで、これらに対抗しようと目論み、IBMツーソン研究所(英: IBM Tucson Lab.)がこの 20年間行ってきた業績を拡張して、LTOを規格化した。

フォームファクタ

LTOにはUltriumとAccelisという2つのフォームファクタがある。

• Accelis -- 8mmテープ、2リールカートリッジ、高速アクセス重視、SonyのAITに良く似ている。
• Ultrium -- 1/2インチ(12.65mm)テープ、1リールカートリッジ、大容量重視、QuantumのDLTとIBM 3590 Magstarに良く似ている。

2006年現在、LTO Ultrium の製品ばかりで、市販のLTO Accelisドライブやメディアは存在しない。一般的に、LTOはUltriumフォームファクターだけが脚光を浴びている。

Accelis

Accelis は、データへの高速アクセス、特にテープの中間地点にアクセスする時間を最小限にするために 2リールカートリッジを使って1997年に開発された。IBMの（短命に終わった）IBM Magstar MP 3570がこのコンセプトの先鞭となった。実際のパフォーマンスはUltriumテープフォーマットより悪かったので、Accelisの需要は無かった。ソニーでさえ、AIT技術の改良型であるSAITを製造することで、1リール、1/2インチフォームファクタの評判を受け入れた。

Ultrium

LTO Ultriumテープとドライブ

1/2インチ磁気テープは50年以上データ記憶装置として利用され続けてきた。1980年代半ば以来、IBMとDECはこの種のテープを1リールの密閉型カートリッジに入れている。IBMはそれらのカートリッジを3480と呼んでいる。DECのDLTはQuantumに売却された。IBMの3480 の技術は、その後も進化を続けている。LTO Ultrium は、事実上DLTを置き換えるために開発された。このことでライブラリの製造供給元がDLTライブラリをLTO ライブラリに容易に変更できる。

Ultrium カートリッジの外形寸法は 102.0 x 105.4 x 21.5 (mm) である。

• Ultrium ドライブは、その世代のカートリッジから少なくとも2世代前のカートリッジまでを読み出せることを規格として求めている。
• 同様に、その世代のカートリッジとその直前の世代のカートリッジに書き込めることも求めている。

世代

世代		LTO-1	LTO-2	LTO-3	LTO-4	LTO-5	LTO-6	LTO-7	LTO-8
発売日		2000	2002	2005	2007	2010	2012	TBA	TBA
容量	非圧縮時	100GB	200GB	400GB	800GB	1.5TB	2.5TB	6.4TB	12.8TB
	圧縮時	200GB	400GB	800GB	1.6TB	3TB	6.25TB	16TB	32TB
速度 (MB/s)	非圧縮時	20	40	80	120	140	160	315	472
	圧縮時	40	80	160	240	280	400	788	1180
WORM		不可		可
暗号化		不可			可
パーティション分割		不可				可
テープの厚さ		8.9 um	8.9 um	8 um	6.6 um	6.4 um	6.4 um
テープの長さ		609 m	609 m	680 m	820 m	846 m	846 m
テープのトラック数		384	512	704	896	1280	2176
書き込み端子数		8		16
バンドあたりのラップ数		12	16	11	14	20	34
記録密度 (bits/mm)		4880	7398	9638	13,250	15,142	15,143
コード化		RLL(1.7)	RLL 0,13/11; PRML			RLL 32/33; PRML	RLL 32/33; NPML
読み出し		LTO 1	LTO 1&2	LTO 1,2&3	LTO 2,3&4	LTO 3,4&5
書き込み		LTO 1	LTO 1&2	LTO 2&3	LTO 3&4	LTO 4&5

LTO-1

• 当初は、10GB、30GB、50GB、100GBという 4種の容量のテープが予定されていた
• AIT と同じデータ圧縮手法が用いられる
• コード化手法は RLL(1.7)
• LTO-2 や LTO-3 に比べ、記録密度は低い

LTO-1 (Ultrium-1) テープフォーマットは、将来への拡張を見据えながらも、迅速に開発、販売できるようにデザインされていた。そのために LTO-1は難度の低い技術を用いて作られていた。

LTO-2

• 容量と転送レートが2倍に（200GB, 40MB/s）
• コード化の方式をPRMLに変更

LTO-3

• 容量と転送レートが更に倍に
• WORM機能を導入
• 書き込み端子数が2倍に

最高転送レート (80 MB/s) では、LTO-3 ドライブはたいていのハードディスクの読み出し速度より速く書き込むことができる。最低転送レート (30-40 MB/s) でも、多くのハードディスクより速い。

LTO-4

• 2007年1月11日に規格がリリースされた
• 2007年4月11日に IBM と HP のドライブが認定試験をパスし、翌日出荷された
• 容量が更に倍になり、800 GB に
• 転送レートが 5 割速くなり、120 MB/s に
• ドライブに暗号化機能 (256-bit AES-GCM) が追加

LTO-5

• 2010年1月19日に規格がリリースされた
• 2010年第2四半期に出荷された
• 容量が更に倍になり、1.5TB に
• 転送レートは最大140 MB/s に
• デュアルパーティショニングをサポート。各社共通のファイルシステムLinear Tape File System(LTFS)をサポート。

USBドライブやメモリースティックのように、複数のOS環境で共通のファイルシステムを扱える。

注釈

• 上記の容量と転送レートは、いずれも非圧縮データに対するものである。たいていの製造メーカーは、営業資料に圧縮後の容量を表示している。データは圧縮後に半分の大きさになるとして、実際の容量の 2 倍の値が、よく容量の表記に用いられる。
• この章で用いられる単位は次の通りである:

• B = バイト = 8 ビット
• KB = キロバイト = 2¹⁰ バイト
• MB = メガバイト = 2²⁰ バイト
• GB = ギガバイト = 2³⁰ バイト
• TB = テラバイト = 2⁴⁰ バイト
• m = メートル
• mm = ミリメートル = 1 m / 1,000
• um = マイクロメートル = 1 m / 1,000,000

• 読み出し/書き込みの最低/最高速度はドライブにも依存する。
• テープの速度は、最低速度と最高速度の間であれば、ホスト側のデータの速度に調整される。

技術的な特徴

LTO-CM

全ての LTO カートリッジは、カートリッジメモリチップを内蔵している。32 バイトのメモリブロック 128 個からなり、4096 バイトの容量を持つ。非接触型 RF インターフェース経由で、一度に 1 ブロックの読み出し/書き込みを行うことができる。このメモリはカートリッジの種類や世代の識別に利用される。 全ての LTO ドライブは、CM を読み出すことができる。テープライブラリに内蔵用や手持ちサイズの、外付けの CM 読み出し機もある。20 mm 以内の距離であれば、読み出し/書き込みを行うことができる。

LTO-DC

LTO 規格には、データ圧縮方法 LTO-DC についての記載がある。これは、ソニーが AIT-3 規格に載せたのと同じものである。それは LZS の一種である ALDC と呼ばれるアルゴリズムを使用している。その上、LTO-DC は圧縮の効かないデータ (つまり、すでに圧縮されているデータやランダム度が高く圧縮アルゴリズムを適用しても小さくならないデータ) には圧縮しないようにデザインされている。LZS は Hi/Fn が持つ特許で保護されたアルゴリズムである。 カルガリーコーパスは、テキスト圧縮アルゴリズムの比較に広く使われるテキスト及びバイナリデータである。

カルガリーコーパスによる種々の圧縮結果比較

圧縮アルゴリズム	圧縮後のサイズ	圧縮率
なし	3251493	1
lzop	1592692	2.0415
AIT-3	1558353	2.0864
LTO-2	1558353	2.0864
ncompress -b13	1510478	2.1526
DLT	1479577	2.1975
ncompress	1367363	2.3779
gzip -6	1068037	3.0443
bzip2 -9	890079	3.6530

通常、コンピュータに保存されるデータの中で、プレインテキスト、原画像、データベースファイル (TXT、ASCII、BMP、DBF 等) の圧縮率は高い。一方、暗号化されたデータやすでに圧縮されたデータ (PGP、ZIP、JPEG、MPEG、MP3 等) に対して圧縮を試みると、サイズは増加する。LTO テープドライブでは圧縮が効かないデータを検出することにより、この膨張を抑制する。

位置決め時間

最大巻き戻し時間は 98 秒である。後方の強制書き込みによって、巻き戻しにこれより長い時間がかかることもある。テープの全容量まで書き込んだ場合は、テープの発端で書き終わるので、巻き戻しに時間はかからない。 テープの平均シーク時間/ファイルマーク検索時間は 75 秒である。

信頼性

テープには、強力なエラー訂正アルゴリズムが組み込まれている。1トラック、又はテープメディアの 32 mm 以下のデータを失った場合でも、データを復元することができる。

テープの耐久性

推定

• 百万パス (注: テープの全容量分書き込むためには数十パスが必要)
• 30 年
• 20000 回ロード/アンロード

テープレイアウト

LTO Ultrium テープには5本のサーボバンドに挟まれた4本のデータバンドが配置されている。データバンドはテープの全域で 3、1、0、2 と番号が付けられていて、番号順に一つ一つデータが埋められていく。ヘッドは書き込み中または読み出し中のデータバンドの縁となる2本のサーボバンドにまたがる。 データトラックはラップとも呼ばれ、前進/後進パスに書かれている。1本のデータバンドには、10本前後のラップがある。ヘッドの全ての書き込み端子は、データバンド上でテープの先頭から末尾に向かい、同時に書き込む。これが、1本の前進パスとなる。テープの末尾では、次に後進パスへ書き込むために、ヘッドは書き込み端子の位置を、同じデータバンド内の新しいトラックに調整するために移動する。同じ方向に同じ書き込み端子で書かれた全てのトラックはそれぞれ群をなす。結果として各データバンドにヘビが蜷局を巻いたようなパターンが 1 つずつできる。 サーボバンドは、データバンド内でヘッドの位置を精密に調整するために利用される。 テープのブロック構造は論理的なので、ブロック間の間隔、ファイルマーク、テープマークなどはそれぞれたかだか数バイトしか必要ない。 テープにデータを埋めつくすのに必要なパスの数を決定するためには、総トラック数を書き込み端子の数で割れば良い。例えば、LTO-2 テープは64パス必要となる。

WORM

LTO-3 の新機能として、WORM機能が挙げられる。これは通常法律で定められた記録の保持にのみ役立つ。LTO-3ドライブは WORM カートリッジ上のデータを読み出すことはできるが、消去したり上書きすることができない。LTO-3 WORM カートリッジは、LTO-CM が WORM であることを示していることを除けば、普通の LTO-3 カートリッジと同一である。WORM カートリッジ内のテープメディアについては違いはない。一般的に、WORM カートリッジの色は普通のカートリッジと異なる。

使用上の注意

クリーニング

標準のクリーニングカートリッジはヘッドを研磨するので、頻繁な使用はドライブの寿命を縮める。HP LTO ドライブのクリーニング方針は変わっている。クリーニングカートリッジがロードされても、ドライブがクリーニングの必要がないと判断したときには、クリーニングは行われない。クリーニング作業を担当する内部機構がある。

消去

テープ上のサーボトラックは、磁気によって書き込まれている。バルク消磁器を使うと （または、他の強力な磁場にカートリッジをさらすと）、そのカートリッジは以後使用不能になる。

カートリッジの色

LTO Ultrium カートリッジの色は、いくらか標準化されている。HP は注目すべき例外である。

製造メーカ	種類	色	製品番号	メモ
FujiFilm	UCC		26200014
HP	UCC	オレンジ	C7978A
IBM	UCC		35L2806
Maxell	UCC	灰色	183804
Quantum	UCC	黒	MR-LUCQN-01
Sony	UCC		LTXCLWW
Tandberg	UCC	灰色	0043 2631
TDK	UCC	灰色	D2404-CC
EMTEC / RPS	LTO-1	黒	547247
FujiFilm	LTO-1	黒	26200010
HP	LTO-1	青	C7971A
IBM	LTO-1	黒	08L9120
Imation	LTO-1	黒	51122-41089
Maxell	LTO-1	黒	183800
Quantum	LTO-1	黒	MR-L1MQN-01
Sony	LTO-1	黒	LTX100G
StorageTek	LTO-1		MEDLTO1-003	色とバーコードの組み合わせたラベルが付いている
Tandberg	LTO-1	黒	0043 2630-1
TDK	LTO-1	黒	D2404 100
EMTEC / RPS	LTO-2	紫	547249
FujiFilm	LTO-2	紫	26220001
HP	LTO-2	臙脂	C7972A
IBM	LTO-2	紫	08L9870
Imation	LTO-2	紫	51122-16598
Maxell	LTO-2	紫	183850
Quantum	LTO-2	紫	MR-L2MQN-01
Sony	LTO-2	紫	LTX200G
StorageTek	LTO-2	紫	MEDLTO2-008	色とバーコードの組み合わせたラベルが付いている
Tandberg	LTO-2	紫	0043 2744
TDK	LTO-2	紫	D2405 200
FujiFilm	LTO-3	青灰色	26230010
HP	LTO-3	黄	C7973A
IBM	LTO-3	青灰色	24R1922
Imation	LTO-3	青灰色	51122-17532
Maxell	LTO-3	青灰色	183900
Quantum	LTO-3	青	MR-L3MQN-01
Sony	LTO-3	灰色	LTX200G
StorageTek	LTO-3		MEDLTO3-004	色とバーコードの組み合わせたラベルが付いている
Tandberg	LTO-3	青灰色	0043 3216
TDK	LTO-3	青灰色	D2406 400
FujiFilm	LTO-3 WORM	青灰色 / プラチナ色	26230014
HP	LTO-3 WORM	黄 & 灰色	C7973W
IBM	LTO-3 WORM	青灰色 & プラチナ色	96P1203
Maxell	LTO-3 WORM	青灰色/灰色	183950
Quantum	LTO-3 WORM	青/灰色	MR-L3MQN-02
Sony	LTO-3 WORM		LTX300W
TDK	LTO-3 WORM	青灰色 & 薄い灰色	D2406W 400
HP	LTO-4	青緑色	C7974A
Sony	LTO-4	青緑色	LTX800G
TDK	LTO-4	青緑色	D2407-LTO4
HP	LTO-4 WORM	青緑色 & 薄い灰色	C7974W
Sony	LTO-4 WORM		LTX800W
TDK	LTO-4 WORM	青緑色 & 薄い灰色	D2407W-LTO4

• UCC (Universal Cleaning Cartridge) とは、2011年6月現在 LTO-5世代までのドライブで使えるクリーニングカートリッジのこと。
• 製造メーカによって、同じ色に異なる名前を使うことがある。上記のテーブルの名前は製造メーカの資料による。
• WORM カートリッジはツートンカラーになっている。上半分は同じ世代の普通のカートッジと同じ色、下半分は薄い灰色。

販売台数

年	ドライブ	メディア
2002	175,000
2003	262,000
2004	354,000
2005	461,000

• 2000年9月に最初の製品が市販されて以来、2003年7月に35万台のドライブと1000万本のテープカートリッジが販売されたことが発表された。
• 2005年にドライブの累計台数は100万台を越え、3000万本以上のテープカートリッジが出荷された。
• 売り上げは、別の優れた規格(SDLT, SAIT)を圧倒している。
• IBMのメディアは富士フイルムのOEMである。

参照

	磁気テープデータ記憶フォーマット
	リニア	ヘリカルスキャン
3/4インチ (~19 mm)	LINCtape (1962) - DECtape (1963)	Sony DIR (19xx) - Ampex DST (xxxx)
1/2 インチ (12.65 mm)	UNISERVO (1951) - IBM 7 Track (1952) - IBM 9 Track (1964) - IBM 3480 (1984) - DLT (1984) - IBM 3590 (1995) - T9840 (1998) - T9940 (2000) - LTO Ultrium (2000) - Super DLT (2001) - T10000 (2006)	Redwood SD-3 (1995) - DTF (19xx) - SAIT (2003)
8 mm (8 mm)	IBM 3570 MP (1997) - QIC Wide (xxxx) - Travan (199x)	Exabyte (1987) - Mammoth (1994) - AIT (1996) - VXA (1999) - DAT160 (2007) - DAT320 (2008)
1/4 インチ (6.35 mm)	QIC (1972) - SLR (xxxx)
4 mm (3.8 mm)	DC100 (1976) - DECtapeII (1979)	DDS/DAT (1989)
1/8 インチ (3.18 mm)	KC Standard, Compact Cassette (1975) - Datasette (1977)
極細 (1.58 - 1.9 mm)	ZX Microdrive (1983) - Rotronics Wafadrive (198x) - Exatron Stringy floppy (198x)