使用和操作磁带机的奇妙体验

最近笔者搞了一台LTO磁带机，用作(大量)数据的备份，顺便熟悉一下相关技术。这个过程中，觉得有很多有趣和值得分享的内容，遂著文记之。

LTO技术概述

在了解何为LTO之前，我们简单的了解一下磁带这种存储技术，包括其工作原理和发展过程。

关于磁带技术

在计算机系统硬件的发展历史中，磁带本身是一个很古老的技术。几乎和电子计算机系统一样古老。恐怕仅次于纸带。在通用的计算机系统架构中，磁带初始时作为输入输出设备使用，后期到现在主要是作为信息存储设备使用。

从技术发展的历史来看，所有的磁带系统的工作原理都是类似的。磁带的本体是一个很长的(LTO磁带可长达数百米)，可以卷绕的聚酯材质的薄膜带构成。在薄膜带上，覆涂了一层磁性材料，在微观结构上，这些材料可以分割为无数的小型磁极单元，用来表达和记录信息。磁带通过机械结构卷动磁带，就可以定位到特定的位置(寻址)，然后让磁头可以读写对应的区域，从而完成记录和读写的操作(图为磁带数据区块结构)。

本质上而言，所有磁带都是数字化的，它们在技术上的差异，主要就是磁带材料的耐用程度和机械性能，磁带卷绕的速度(影响寻址性能)，磁性材料的存储密度和磁带长度(影响存储容量)等等。

除了磁带本体之外，磁带系统还有配套的读取设备，就是磁带机。和硬盘系统不一样，磁带系统基础模式就是将读写设备(磁带机)和存储介质(磁带)分离，存储介质是可以按需装载和替换的，这样虽然增加了操作的复杂度，并且会影响存取性能，但显然更加符合成本效益和磁带系统低成本大容量的设计定位。

当然，随着技术的发展，人们觉得磁带的这种工作方式，效率太低。因为磁带本质上是一个一维设备，对于随机的定位和寻址是非常不友好的。但是使用磁技术来对信息进行记录、存储和读取这种模式，却是可以保留的。所以很快的，在此基础上，发明了磁盘。磁盘和磁带本质上是一种东西，它只不过是把磁带使用圆周的方式重新组织了一下，但这样磁头就可以简单的通过在镜像移动，快速的在磁道上进行移动和定位。这样，在不改变基本原理的情况下，成功的将一个一维设备，转换成为了二维设备。

那么，我们可以再延申一下，那么有没有三维磁存储设备呢。其实我们使用的机械式硬盘都是这种设备。因为现代的机械硬盘，都是有多个盘片和磁头的。它通过堆叠的方式，简单粗暴的扩展了存储容量，可以看成一种三维存储结构。

凭借这个多出来的两个维度，基于硬盘技术的存储设备的性能，特别是在随机存储方面，得到了极大的提升。加上其持久化存储的特性，和内存搭配，在相当长的一段时间内，这是主流计算机系统的基本数据存储技术方案。当然，现在的持久化存储技术，已经快速的在向SSD技术过渡，这就是另外一个故事了。

虽然在性能上，磁带和内存、SSD甚至磁盘都没法相提并论，但其实磁带在特定的场景和需求下，也是有它的优势和特点的。就是用于长期、低成本的备份和存储。在这个场景中，和其他存储技术相比，它的优势在于：

• 寿命

现代先进磁带技术，本身就是为长期存储的需求而设计的。特别是现在大容量磁盘的价格已经降低到了一个比较可观的程度，所有可能有人提出，是不是可以使用大容量磁盘来作为主要的数据备份机制。当然这么在短期没有太大的问题，但可能需要考虑长期的可靠性和经济性。硬盘毕竟是一种有机电结构和运动部件的设备，在运行状态下，肯定有更高的错误和失效风险。静置硬盘可能更不可取，为运动设计的部件，长期不运动，出现失效的风险可能更大。所以虽然都是大容量数据存储设备，它们在应用场景和需求方面，其实还是有比较大的区别的。磁带更适合作为长期保存的数据备份的实现方式。而大容量磁盘更适合在线冷数据的使用场景。

• 成本

就新设备的容量和价格而言，好像LTO磁带相比普通的硬盘，并没有太大的优势。还是前面的理由，在长期保存中，磁带应该更有优势。另外，可能是由于作为企业类型的信息系统，磁带这种技术在更广泛的家用和普通商业应用并不广泛，导致它的规模效益不太好。全新的LTO磁带机和磁带的定价，都是很高昂的，普通用户是承受不起的。所幸的是，它的二手产品也是由于类似的原因，价格却很低，这时候是能够突显成本效益的。特别是对于普通用户而言，是一个比较好的选择。

除了拥有成本之外，磁带的一个优势是它的使用和运维成本，它只需要一个相对较好的保存条件就可以了。而硬盘作为一个电子设备，其实并不建议特别长时间的静置。

• 容量

这个容量是相对于其成本而言的。它可以提高相对成本而言很大的存储容量，并且非常易于扩展。因为如果磁盘要扩展容量，必须要扩展磁盘本身，而磁带要扩展容量，只需要扩展磁带介质就可以了，相对而言容量成本很低。

关于LTO

LTO是Linear Tape Open，开放线性磁带的简称。顾名思义，它是一种开放标准的磁带存储技术和体系。它的出现，代表着磁带存储技术的成熟和体系化。

和所有的信息技术体系类似，在没有标准和规范之前，这些技术都是由各个设备供应商自己研发和主导的。它们开发的磁带和磁带机相互不兼容，或者只能运行在自己的软硬件系统之上。这一点非常不利于产业的发展，在这种情况下，在1997年，IBM、HPE和Seagate达成协议，共同开发一种开放标准的磁带存储技术。次年，即1998年，就推出了第一代LTO产品，并正式发布了LTO技术标准。第一代的LTO-1产品，基础容量为100GB，传输速率20MB/s。其后基本上，每隔2~3年，就会推出一个新的版本，技术不断精进，持续迭代升级，当前最新版本是在2021年发布的LTO-9，基础容量18TB，传输速率360MB/s(图为LTO-8磁带和磁带机)。实际上，他们对LTO的规划，已经做到了LTO-14，大约10到15年之后，磁带的原生容量高达576TB。

经过长时间的发展和升级，LTO的应用也越来越广泛，逐渐淘汰了很多私有的磁带技术，已经成为磁带技术领域的事实标准。

更难能可贵的是，即使在这么长时间的发展过程中，性能、容量包括特性都有了很大的变化，但它的外在物理规格基本上没有发生变化，保持了很好的兼容性。当然，考虑到技术的迭代，如果代际差异太大，也不需要兼容，所以LTO设计一个比较合理的兼容性规范。简单而言，就是当前代际产品，兼容本代和上一代的读写操作，兼容再上一代的读取操作。例如笔者使用的LTO-5磁带机，可以读写LTO-5和LTO-4磁带，并可以读取LTO-3磁带(这时就不能写入了)。这样可以比较好的保持数据备份业务的连续性，对于企业应用而言，也不需要频繁的升级磁带设备和技术。

起码到现在为止，从第一代到第九代，LTO磁带盒的外观都是一样的。其基本物理规格为长105mm宽102mm厚21mm，重200g。当然，肯定在内部，还是有一定差异的，应该主要就是磁带的材料、介质、厚度和长度了，不然如何做到在同一个盒子里面的存储容量增长高达180倍呢。LTO磁带宽度为12.6mm(半英寸)，长度和厚度随版本不同略有差异，如LTO-5的厚度为6.4微米，长度为846m(图为LTO磁带内部构造)。LTO-5的读写速率大约为15MB/s，磁带的运动速度约为3m/s。

在设计和使用方面，LTO为企业级长期应用做了很多设计和考虑。比如外壳采用坚固耐用的材料和结构，可以更好的保护磁带。在软件方面，采用多种数据校验和保护技术，保证数据完整可靠持久。在不同的代际上，还增加了一些附加的特性，来提升备份操作的方便性和安全性。比如在LTO-5引入了LTFS文件系统，可以使用类似通用文件系统的方式来存取磁带内容；如WORM(一次写入多次读取)特性，可以防止数据意外修改等等。这些措施，配合一定水准的使用环境控制，使制造商有信心提供10-30年的存档生命期承诺。

所以，笔者觉得，LTO的成功不仅仅是因为它是由行业巨头主导的，还在于它的长期规划和稳定发展。这是由其背后的几个领导厂商在企业产品和领域的基础决定的。这个在企业级信息系统市场领域，非常有启示和借鉴意义。

使用和操作

下面笔者想要来分享一下LTO的使用和操作体验。

环境和配置

先说一下笔者操作磁带机的环境和配置方式。

笔者使用的这台磁带机是HP的LTO-5磁带机，型号是： Ultrium 5-SCSI，操作时的设备地址在 /dev/st0。但这个磁带机并没有直接使用SCSI，或者是经过了转换，使用光纤接口。所以需要配套的光纤通道适配器(FCHBA)来连接。这个光纤卡的型号是QLogic ISP2532 8Gb。以上这些信息，可以使用lsscsi和lspic命令获取。

主机的基本配置，CPU是Intel Core i5-3330S CPU 2.70GHz，1ML2, 6ML3；内存 8G DDR3-1666； 磁盘，系统盘SSD 126G + 数据盘3.5寸 3T；网络是 Realtek RTL8111千兆以太网卡。

操作系统是基于ArchLinux的EndeavourOS系统，可以看成就是ArchLinux， 64位。

笔者还没有时间深入研究，所以所有磁带操作和软件都使用系统内置软件和命令，基本可以满足基础的数据备份和恢复的应用需求。

关于容量

笔者现在的LTO系统的主要使用场景是个人数据备份。数据也主要是一些压缩包、软件、图片、视频、音乐等等，并不是特别重要。所以更多的是考虑成本和方便性，综合考虑之下，选择了当前这个LTO-5的磁带机。配套的磁带就是LOT-4和LOT-5。

相对而言LTO-4磁带的性价比更高。以笔者所使用的LTO-5磁带系统为例，二手的LTO-4磁带的容量为800G，市场价格只有二十块钱；LTO-5的容量1.5T，也不过几十块钱，远比二手大容量硬盘的价格要低，而且可信度要高很多。

需要注意的是，LTO磁带的容量，一般有两个数字，就是原生容量和压缩容量。比如LTO-4标准原生容量是800G，压缩容量是1.6T。这应该是LTO技术内置和使用了信息压缩算法的原因，而且这个压缩操作对于使用而言是透明的，只需要为磁带设置一个压缩选项，在操作中完全和平常一样，非常方便。对于一般的文本和程序文件，都可以达到2左右的压缩比例，所以可以标注为1.6T。

但是，笔者理解，这个应该和日常备份信息的类型有很大关系，比如如果日常操作的本来就是压缩文件，或者如图片、视频这种多媒体文件，本质上也是压缩后的数据，效果就应该比较有限了。在这种情况下，这个压缩容量的意义就不是很大，所以笔者在计算容量时，只考虑原生容量。而且有一些感觉，这个原生容量也是有一些水分的(可能和使用的磁带比较老有一些关系)，有一次就出现了容量不足的情况，但在磁盘上待备份的文件，还远没有达到其宣称的大小。所以还要留出一定的余量。

注意事项

笔者使用这个磁带机，由于没有经验，过程并不顺利。这里简单总结一下相关的问题和解决过程，作为一个记录，同时也希望分析给后来人，希望有所帮助。

• 电源问题

硬件安装过程是顺利的。安装完成之后，可以使用lspci和lsscsi、mt-st status等命令查看相关状态。但当插入磁带时，不时出现错误，同时磁带机面板上的所有灯都处于点亮状态。后来咨询了一下，说是电源的问题。这和我们以前使用外设(硬盘、光驱)的经验有点差异。磁带机是对于动力要求比较高的设备，最好能够保证充足的电力供应。建议整机功率最好在500瓦以上。后来笔者重新配置了一个400瓦电源，果然感觉稳定性好了很多。

• 发热和噪音

不知道磁带机本身的特性是这样，还是由于笔者使用的设备比较老旧。这台磁带机工作起来的噪音是比较大的。此外，在进行读写操作的过程中，磁带和磁带机的发热量还是挺大的，工作温度比较高。虽然可以理解很多企业信息系统设备都不是太看重功耗、发热和噪音等问题(它们通常都在机房里)，但在强调节能环保静音的新时代，这个确实也是一个问题。笔者在桌面和办公室环境的应用体验，绝对不能算好。

• LTFS

笔者的使用环境比较特别，直接使用Linux系统。而非一般使用的Windows系统。所以无法安装那些常用的磁带管理和备份工具软件。虽然后面尝试了在Linux系统上安装了LTFS模块，但仍然无法按照预想方式正常工作，暂时就只能放弃这个模式，使用传统的tar命令方式。

• 工作逻辑

作为一个典型的企业级信息设备，它的工作逻辑有点像Unix系统。就是它在工作的时候，可能会很慢，但一般不会出错，而且不会显示当前的状态，需要操作人员比较耐心和淡定。所以，要求工作人员对它的工作特性和基本性能需要有一定程度的了解，才能更好的操作和使用。

• 磁带保存

虽然LTO磁带是为长期静置存放而设计的，但为了磁带状态良好和降低数据风险，还是应该尽量控制保存的环境条件。当然不用刻意的使用比如恒温箱保险柜之类的设备，但简单的密封防尘，防水防潮，避免过冷过热，避免阳光直射，避免强磁环境，避免受力等应该也是必要的。另外好像有建议说磁带应该竖直存放，不知道是不是有必要，尽量做到吧，起码竖着放可以改善受力和变形。

这里笔者想补充一些，看来竖直存放这个说法是有问题的。因为IBM的带库产品，磁带都是水平放置的，和很符合逻辑，因为所有磁带机都是水平工作的，没有理由在取放磁带时，还需要转90度，来增加麻烦。说竖直存放，更多考虑是受力的问题，水平存放通常会堆叠磁带，数量太大的话，受力太大。

光说不练假把式，下面我们就进入使用LTO磁带机进行文件备份的实操环节。方法论就是经典的哲学三大问题：

我是谁-要备份什么文件；我在那里-当前磁带机和磁带的状态如何；到那里去-如何备份和恢复文件。

sg_read_attr

我们先来讨论一下磁带的问题。当我们拿到一盘新(或者旧)的LTO磁带，并插入磁带机之后，要用它来备份数据之前，要先看一下这个磁带的状态如何，最基本的信息，当然就是它的总容量和可以容量，是否能够容纳要备份的数据。

这时，可以使用sg_read_attr命令，来查询磁带状态。结合设备名称，可以直接执行获取磁带信息如下：

sg_read_attr /dev/st0

Attribute values:
  Remaining capacity in partition [MiB]: 1569
  Maximum capacity in partition [MiB]: 800226
  TapeAlert flags: 16384
  Load count: 5
  MAM space remaining [B]: 1014
  Assigning organization: LTO-CVE
  Format density code: 0x46
  Initialization count: 1
  Volume identifier:
  Volume change reference: 0x19f
  Density vendor/serial number at last load: HP      HU1240RHTV
  Density vendor/serial number at load-1: HP      HU1240RHTV
  Density vendor/serial number at load-2: HP      HU1240RHTV
  Density vendor/serial number at load-3: HP
  Total MiB written in medium life: 676854
  Total MiB read in medium life: 289471
  Total MiB written in current/last load: 402590
  Total MiB read in current/last load: 269774
  Logical position of first encrypted block: <unknown> [ff]
  Logical position of first unencrypted block -
      after first encrypted block: <unknown [fe]>
  Medium manufacturer: HP
  Medium serial number: H8XTDWa905
  Medium length [m]: 820
  Medium width [0.1 mm]: 127
  Assigning organization: LTO-CVE
  Medium density code: 0x46
  Medium manufacture date: 20090106
  MAM capacity [B]: 4096
  Medium type: 0x0
  Medium type information: 0x0
  Vendor specific medium attribute 0x1000:
 00     01 a0 59 0c 48 38 58 54  44 57 32 37 54 44 4b 20    ..Y.H8XTDW27TDK
 10     20 20 20 20 00 00 1f 3f  00 08 00 00                    ...?....
  Vendor specific medium attribute 0x1001:
 00     01 a0 59 0c 48 38 58 54  44 57 32 37 48 38 58 54    ..Y.H8XTDW27H8XT
 10     44 57 61 39 30 35 00 08

// 获取磁带剩余容量，标记为0x1
sg_read_attr -f 0x1 /dev/st0

这是一个在LTO-5磁带机上，装载的LTO-4磁带，可以看到很多有趣的内容，相关要点如下：

• 这个磁带的制造商是HP，磁带序列号是H8XTDWa905
• 磁带介质(就是真正的那条磁带了)的长度是820m，磁带宽度为12.7mm，就半英寸
• 当前磁带容量是800G，剩余容量1569M，基本上已经满了
• 这个磁带的制造商是HP，制造时间是2009年1月6号
• 这个磁带的生命周期写入数据是676G，读取289G，本次加载的读写分别是402G和269G
• 一共加载了5次
• 磁带密度标识代码为 0x46，应该是压缩标记
• 可以使用-f标志，来过滤特定的属性，比如剩余容量是0x1，直接看剩余容量

Tar 命令

如果确认磁带可用，并且剩余容量足够的话，就可以实际进行文件备份操作了。这是使用的命令是tar。

以前接触linux系统的时候，以为tar命令就是一个简单的文件打包命令，但当实际的使用磁带机的时候，才知道它其实是来源于磁带操作的。tar的原意就是Tape Archive，磁带归档。

它的一般使用选项和生命周期如下：

// 创建备份并写入磁带，-c参数，支持文件夹
tar cvf /dev/st0 backup1

// 追加内容到磁带, -r参数
tar rvf /dev/st0 backup2

// 获取磁带文件列表，并写入文件，-r参数
tar tvf /dev/st0 > typecontent.txt

// 删除特定文件
tar vf /dev/st0 --delete 1.zip

// 恢复磁带文件
tar xvf /dev/st0 1.zip

简单解释一下：

• tar 命令就是用于磁带内容获取，备份和恢复操作的主命令，它一般需要配合一些参数来使用
• c, create 用于创建归档
• r, expand? 用于追加归档内容
• t, type 打印磁带内容
• x, extract 解出归档内容
• v, 应该是冗余模式，打印操作状态和信息
• f, 指定归档设备或者文件，如果改为文件，就是一般的文件打包命令
• /dev/st0， 磁带设备

所以，在原始的设计概念当中，每个磁带，抽象到系统中，就是一个文件。所以磁带操作的逻辑，和文件操作的逻辑是一样的。这个概念和和U盘的方式显然不一样，它被看成一个完整的文件系统。这样，如果要修改内容，就只有创建和扩展两种方式。理解了这一点，就能更好的理解磁带机工作的状态，和更好的来规划和组织备份工作。

磁带机的这种工作模式，也给日常的使用带来了一些不好的体验，基本上就是一个字："慢"。这个慢， 其实不体现在它的读写速度上，主要体现在它的工作逻辑和寻址定位的过程之上。

简单的举个例子。笔者使用LTO-5磁带机和LTO-4磁带，备份400G(200多个)的数据，花费了大约90分钟的时间。而在这些文件中，要提取一个2G的文件，可能也需要花费这么多时间，因为这个恢复过程，和这个文件在归档包中的位置，有很大的关系，如果靠后的话，磁带机就需要先定位到合适的位置才能操作。

最后的结论就是，要更好的使用磁带机系统，预先规划和做好操作方案是非常重要的。目的是尽量减少无效的中间操作。比如备份时，可以分阶段增加备份文件；恢复时，可以考虑将整个备份集先恢复到磁盘的临时空间里，然后再进行后续工作。

mt-st命令

前面了解了如何进行文件归档和恢复的主要工作之后，我们再来看看，如何操作磁带机，它又需要使用另外一个命令：mt-st。它主要用于对磁带设备进行操作，其基本使用方式为:

mt-st -f 磁带设备 指令

其中 -f 是指定要操作的磁带设备名称，典型的如 /dev/st0，它们都以/dev文件夹中的文件形式呈现

日常经常使用的指令包括：

• offline 弹出磁带
• erase 擦除磁带内容，需要注意这个操作和写入操作差不多，可能需要消耗比较长的时间
• rewind 回绕磁带，就是定位到磁带开始的位置

使用 mt-st -h 可以看到完整的帮助信息，可以看到其实有非常多的操作指令可用，但大多数日常使用都很少用到，或者需要更复杂的使用方式，或者可能只有在带库的环境下才有机会使用。

mt-st -h
usage: mt [-v] [--version] [-h] [ -f device ] command [ count ]
default tape device: /dev/tape
commands: weof, wset, eof, fsf, fsfm, bsf, bsfm, fsr, bsr, fss, bss, rewind,
          offline, rewoffl, eject, retension, eod, seod, seek, tell, status,
          erase, setblk, lock, unlock, load, compression, setdensity,
          drvbuffer, stwrthreshold, stoptions, stsetoptions, stclearoptions,
          defblksize, defdensity, defdrvbuffer, defcompression, stsetcln,
          sttimeout, stlongtimeout, densities, setpartition, mkpartition,
          partseek, asf, stshowoptions.

// 擦除磁带
mt-st -f /dev/st0 erase

// 弹出磁带
mt-st -f /dev/st0 offline

笔者认为，由于磁带的一维线性的工作方式，一般情况下并不需要频繁的擦除磁带，只有觉得磁带可能有问题的时候，才需要使用这个操作。尚不清楚这个操作是否有检查磁带或者校准的功用。

清洗带

笔者购买磁带机附带了IBM品牌的清洗带。这个磁带的外部规格和普通磁带无异，但标识了清洗带(Cleaning Cartridge)的字样。LTO清洗带的目的主要用于定期清洁LTO磁带驱动器的磁头和磁带通道，它可以处理磁头上的磁性颗粒、灰尘和其他污染物，改善和确保磁带驱动器的读写性能和可靠性。

按照规范和最佳实践，清洗带的使用场景包括：

• 定期清洁，制造商通常会给出清洁周期的建议，如使用一定长度和次数的磁带，来清理积累的污垢
• 读写错误，如果在读写过程中出现较多软硬错误或卡带等故障，可能是由于磁头污染导致的，此时可以尝试使用清洗带清洁磁带驱动器
• 更换磁带，当更换新的磁带介质类型时，最好先用清洗带清洁一下驱动器，避免旧介质残留的磨损颗粒污染新介质
• 长期闲置后，如果LTO驱动器长期闲置没有使用,磁头上可能会积累灰尘和其他污染物,重新开机使用前也需要先进行清洁

清洗带的使用是完全自动化的，就是插入清洗带，清洗操作就会自动进行，它会通过卷绕清洗带介质来进行清理工作，完成后磁带也会自动弹出，无需外部命令或者额外操作。

另外，还需要理解，清洗带的使用次数是有限的，过多使用会降低清洁效果。同时也要避免在清洁后立即使用数据磁带,应该先装入测试磁带检查驱动器运行状态。清洗带好像是不分LTO版本的，除非特别标明，一般是比较通用的。

其他工作方式

笔者并不是专业的磁带机操作人员和系统运维人员，所使用的方式就是最简单的文件备份和恢复操作。也没有使用专业的磁带管理和操作软件。对于其他的操作方式，只是略有耳闻和理解，希望后面有时间和机会可以实际操作。

• LTFS

从前面的操作来看，还是非常传统的磁带和文件归档操作，步骤比较多，操作不直观方便，对使用者的要求也比较高。为了提高系统易用性，特别是考虑到普通运维人员的操作系统，从LTO-5开始，引入了LTFS(Linear Tape File System，线性磁带文件系统)技术。

通过检索相关资料，笔者了解到LTFS有很多创新的技术，可以提高磁带操作效率和使用体验。从其名称就可以知道，这个技术的核心是将磁带访问"文件系统化"。具体而言，LTFS定义了磁带卷的自描述XML格式规范，可实现不同操作系统之间的互操作性；这样，LTFS就可以将磁带内容表示成磁带存储卷和文件目录的形式，用户和操作系统就可以像访问磁盘一样访问和管理磁带内容，尊重了已有的应用经验和体验；此外，LTFS还优化了内容存储效率，它支持构建内容的索引，从而大大加速了内容寻址，提高了存取效率；最后，LTFS还支持数据完整性校验，确保数据在读取和写入过程中不会损坏。LTFS的出现，是LTO技术的一个很大的进步。

但遗憾的是，不知道是什么原因，笔者在Archlinux操作系统上，安装完成LTFS之后，无法正确的挂载系统。也许可能是LTO-4磁带的问题，也可能是操作系统不兼容的问题，现在还没有条件去验证和解决。

• Windows

笔者上没有机会和条件在Windows系统上进行操作。听说主要使用配套的备份和管理软件。

• Non Rewinding(非回绕, NR)

一般情况下，磁带在执行写入操作完成后，会自动回绕到起点。而Non Rewinding是指在磁带读写操作完成后,磁带不会自动回绕，而是停留在当前位置。这样的好处是，当下一次再进行读写操作的时候，磁带会从当前停止的位置而不是从头开始。显然，这会节省大量的定位和寻址空间。这个特性，特别适合于追加写入新数据的场景。当然，LTO也提供了手动回绕控制，用户可以强行将磁带回绕到初始位置。

使用NR需要用户非常熟悉磁带的操作和内容，以及良好的规划和操作规范。笔者尚无机会设计一个场景来使用这个特性。

• 磁带卷 Tape Volumn

如果要进行归档或者备份的资料，大于一个磁带的容量，就需要使用到"磁带卷"的功能了。笔者也没有机会遇到这种情况，因为总有方法可以将备份的信息分割处理，要在逻辑上管理多个相关的磁带，会比较麻烦。这里我们只需要知道有这么一种特性和使用方式即可。

• 带库

在大型(土豪)企业中，对于磁带的操作，通常是通过带库系统来进行的。带库系统本质上是一个自动化磁带管理和操作系统，它的基础还是磁带机和磁带，但有一套机械结构，可以存储很多磁带，并使用管理软件来控制这个机械结构自动加载磁带到磁带机中。这个我们经常可以在科幻或者高科技电影中看到这样的场景，非常有未来感。

上图就是IBM TS4500磁带库系统，可以看到这个可扩展的机柜式架构，磁带放在两边的货架之上，中间是一个机械臂，它可以使用磁带的标签来进行定位，并将磁带从架子上取下，并加载到磁带机上(机柜右上角有多个磁带机)。根据配置的不同，它可以支持多达23170个磁带，并提供最大351PB的存储容量。报价是....(Contact US，联系我们)。

体验和感慨

经过一段时间的使用和体验，笔者觉得有一些感想，值得和读者分享。

• 磁带

笔者以前也知晓和了解一些数据磁带，起码看到过老式数据磁带和磁带机的照片。当然更熟悉的是影音产业使用的录音带，录像带等等。但当实际的拿到了LTO磁带的时候，还是不禁感慨，这真是现代化工业的杰作啊！相比而言，以前的录音带甚至录像带简直就是个玩具。

在笔者看来，LTO磁带是一个经典的工业设计。方形的结构最大限度的利用了空间。LTO的磁带和磁带机配合工作，实际的读写操作，其实是在磁带外部操作的。磁带加载时，磁带机会将磁带从磁带盒中拉出来，临时的卷绕在磁带机的一个卷轴上进行工作。这个结构和录音机录像机有很大的差异，它们在磁带盒上就有两个卷轴，所以要做成长方形的。

除此之外，磁带盒的设计和做工非常讲究。在后侧有标签区域，在壳体上有各种凹槽和空洞，这些都方便在带库中的操作，如识别磁带标识，使用机械手臂抓取，在磁带中的固定等等。一看就是高级的工业产品。

• 磁带机

笔者正在使用的磁带机，就是HP Ultrium 5-SCSI。以前的磁带机产品和企业级硬盘类似，应该都是SCSI接口。光纤通道是其物理接口，逻辑协议应该还是SCSI，所以系统会认为它是一个SCSI设备。

磁带机的规格，基本上和5.25寸的光盘驱动器是一样的，而且也是一个内置设备的规格。但比较尴尬的是它的长度比标准光驱稍长一点，机箱紧凑一点，可能就装不进去了。另外它的固定螺丝也比较奇怪，无法紧固，不知道会不会有什么不利影响。

和光驱不同，一般售卖的内置磁带机，都是没有盖板的？外置的好像都有，理由其实很好理解，很多磁带机都是上架的，和带库配合操作，使用机械臂进行磁带的加载和取放，不需要盖板。当然这里我们是手工操作，卖家配了一个弹簧式盖板。插入磁带时需要先掀起盖板，才能插入磁带；出带的时候，磁带会吐出来，自动顶开盖板。(图为一般产品图，非笔者设备)

磁带机前面板上有很多指示灯，显示当前的工作状态。如果全亮，就表明有故障，前面已经提到，可能是电源的问题。操作按钮和光驱一样，只有一个弹出介质按钮，在空闲情况下，按此按钮，磁带会弹出。但如果正在进行操作，可能需要等待操作完成后，才会弹出。

磁带机后面就是光纤通道的接口和普通4PIN大D型电源接口，和老式的硬盘是一样的。磁带机底面可以看到强大的电机和驱动器结构，相比小时候常见的录音机，明显有力多了。毕竟它需要以3m/s的速率快速卷动数百米长的磁带。

多提一句，现在的单体磁带机，除了光纤之外，常用的接口，应该也是SAS了，搭配和应用也比较方便。

• 品牌

应该讲，在这个市场上，基本上没有伪劣产品，因为这个技术过于精尖，市场狭小，用户品牌忠诚度极高，玩家都是行业巨擘。所以我们能看到的磁带机和磁带就只有IBM、HP、Quantum、Sony、FUJI这些，笔者甚至觉得像Dell这种的产品，并不是自有的，其实都是OEM的产品和技术。

• 关于成色

相对而言LTO-5确实也是比较老的技术了，大约是2010年左右的主流技术。所以现在主要在用的磁带，也都是那个时期的。这些磁带的情况，可以使用read_attr命令来进行读取。笔者的感觉，磁带的状态好像和制造时间、加载次数、寿命周期内读取和写入量，在一定范围内，有一定的关系，但关系不大。比较大的应该是磁带的保存条件。这个确实有时候从外观上不好判断，只能在使用中看磁带机的工作状态，还是有一些差异的。

• 工作声音

这个声音不仅仅是工作时的噪音。如果细心的话，会发现它工作时的声音，其实是和其工作状态是相关的。它在加载、寻道、写入或读取、甚至回绕的时候，声音都是有一些差别的。而且，比较有趣的是，不同品牌或者不同良好状态的磁带，在工作的时候，声音也是不一样的，好像状态比较好的磁带，发出的异常声音确实是比较少的，而且声音表现出来的状态也确实比较顺畅平稳。

总体而言，磁带机的工作噪声是比较大的，发热也比较严重，对于普通办公环境并不是很友好。

• 操作时间

虽然从主要技术指标如读写速度上来看，磁带操作和硬盘的差异并不是很大，但实际使用体验的差别是非常大的，可能是因为作为一维设备，它在寻址上花费的时间太多了，这可能是一种物理上的限制。所以熟悉和了解这个情况，可以帮助操作时有一个合理的预期，减少过程焦虑。

下面是笔者在自己的设备上，进行的一些操作耗时的经验数据。

磁盘擦除： LTO-4 800G, 120min

文件夹备份: 单文件夹，264个文件，432G，约90min

单个文件恢复： 4.8G，50min，主要是在备份集中的位置比较靠后

回卷时间： 约30s，可以在每次操作最后，明显的听到回卷操作的声音