Linear Tape-Open

Ultrium

Ultriumは、1/2インチ幅テープと1リールカートリッジを採用し、大容量を重視したフォームファクタである。QuantumのDLTやIBM 3590（英語版） Magstarに近い設計である。Ultriumは事実上DLTの後継として開発された。カートリッジの外形寸法は 102.0 × 105.4 × 21.5 (mm) である^[2]。

また、過去のテープ資産を活用できるよう後方互換性が規格として定められており、通常は少なくとも1~2世代前のカートリッジを読み出すことが可能で、書き込みは当該世代および直前世代のカートリッジに対応している。ただし、LTO-10では後方互換性がサポートされていない。

Accelis

Accelisは、8mm幅テープと2リールカートリッジを採用し、高速アクセスを重視したフォームファクタである。ソニーのAITに近い設計である。2リール構造により、特にテープ中間部への高速アクセスを実現することを目的として、1997年に開発された。IBMの短命に終わったIBM Magstar MP 3570（英語版）が、このコンセプトの先駆けとされる。しかし、実際の性能はUltriumを下回り、市場での需要はほとんど無かった。Accelisに類似したAITを展開していたソニーでさえ、後継のSAITでは1リール、1/2インチ幅のUltrium類似のフォーマットを採用した。

LTO-1

LTO-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。そのために難度の低い技術を用いて作られていた。

• 当初は10 GB、30 GB、50 GB、100 GB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-2

• 容量と転送レートが2倍に (200 GB, 40 MB/s)
• 信号処理方式を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

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1.5倍になり、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、1.5 TB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とファイルシステムLinear Tape File System (LTFS) をサポート。

LTO-6

• 2012年12月にリリースされた
• 容量が2.5 TBに
• 転送レートは最大160 MB/sに

LTO-7

• 2015年12月にリリースされた
• 容量が6.0 TBに
• 転送レートは最大300 MB/sに
• 書き込み端子数が2倍に
• Press Releases LTO7 Specifications
• LTO7 QA

LTO-8

• 2017年10月にドライブのリリースが発表された ^[6]
• 容量が12.0 TBに
• 転送レートは最大360 MB/sに (Full-Heightドライブの場合)
• 2世代前のメディア(=LTO-6)の再生互換が打ち切られた
• タイプMメディアがサポートされた。詳細は#Type M メディア

LTO-9

• 2021年9月に発表された ^[7]
• 容量が18.0 TBに
• 転送レートは最大400 MB/sに (Full-Heightドライブの場合)

LTO-10

• 2025年6月に発表された
• 容量が30.0 TBに
• 40 TBのネイティブ容量(最大100 TB圧縮、2.5:1圧縮を想定)を追加^[8]
• 前世代との互換を廃止。（※LTO-10ドライブはLTO-10カートリッジのみ使用可。LTO-9以前のカートリッジは利用できない。）

注釈

• 上記の容量と転送速度はいずれも非圧縮データに対するものであるが、ドライブはデータ圧縮機能を実装しているため、書き込むデータの圧縮率によってはあたかも上記の容量以上のデータが書き込めるように見える。製造メーカーの多くはこの圧縮後の容量を表示している。データは圧縮後に1/2の大きさになるとして、LTO1～5の場合実際の容量の2倍の値が、LTO6〜10では2.5倍の容量がしばしば表記に用いられる。（LTO1～5 圧縮比2:1(ALDC)、LTO6-10 圧縮比2.5：1(LTO-DC))
• データ容量とデータ転送速度で用いられる単位は「十進」のSI接頭語（例：メガ = 10⁶）であり、2進接頭辞（例：メガ = 2²⁰）ではない。
• テープの読み書き速度は、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。

カートリッジメモリ

すべてのLTOカートリッジには、カートリッジメモリ（Cartridge Memory、CM）と呼ばれるチップが内蔵されている。CMの容量は世代ごとに拡張されており、LTO-1～3では32バイトのメモリブロック128個からなる4KB、LTO-4～5では8KB、LTO-6～8では16KB、LTO-9～10では32KBとなっている。

CMは非接触型のRFインターフェースを用いてアクセスされ、1回の通信で1ブロックの情報を記録・再生できる。この機能はLTOドライブに標準で備わっている。CMに格納される情報は、カートリッジの種類や世代の識別、ならびにテープのヘルスチェックなどに利用される。

例えば、ドライブでの記録・再生処理後には、その際に発生したリトライ回数がCMに記録される。LTOでは、テープ上の欠陥、オフトラック、付着物などの要因によって記録・再生に失敗した場合、自動的にリトライが行われる。テープが正常な状態であればリトライ回数は低い値にとどまるが、劣化や障害が生じている場合には、これらの値が100～1000程度に達することがある。このため、CMに記録された情報からテープのおおよその健康状態を推定することが可能である^[9]。

また、CMの内容を読み出すための手のひらサイズの外付けリーダーも存在する^{[10] [11] [12]}。

バーコードラベル

大規模なシステムでは、LTOはテープライブラリと組み合わせて利用されることが多い。カートリッジにバーコードラベルを貼付することで、バーコードリーダーを備えたテープライブラリは、各テープがどのスロットに格納されているかといった位置情報を把握できる。

バーコードは通常8桁の英数字で構成されており、先頭の6桁はユーザーが任意に定義できる。末尾の2桁はカートリッジの世代を示す識別子として用いられ、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、M8、L8、L9、LA、LT、LU、LV、LW、またはLXが割り当てられている^[13]。

圧縮

LTOでは、データ圧縮機能がドライブ側に実装されている。LTOで用いられるデータ圧縮方式はLTO-DCと呼ばれ、LZS系アルゴリズムの一種であるALDC（Adaptive Lossless Data Compression）を採用している。LTO-DCは、圧縮効果が得られないデータ、すなわち既に圧縮されているデータやランダム性が高く圧縮アルゴリズムを適用してもサイズが縮小しないデータに対しては、圧縮を行わないよう設計されている。

カルガリーコーパスを用いた各種データの圧縮結果の比較によれば、通常コンピュータに保存されるデータのうち、プレーンテキスト、非圧縮画像、データベースファイル（TXT、ASCII、BMP、DBFなど）は高い圧縮率を示す。一方、暗号化されたデータや既に圧縮済みのデータ（PGP、ZIP、JPEG、MPEG、MP3など）に対して圧縮を試みた場合、データサイズが増加することがある。LTOテープドライブでは、圧縮効果の得られないデータを検出することで、このようなデータ膨張を抑制している。

位置決め時間

LTO7の最大巻き戻し時間は108秒である。^[14] 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。LTO7のテープの平均シーク時間は56秒である。

信頼性

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約40から140パス程度が必要）
• 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設けられている^[17]。データバンドはテープ上側から順に3、1、0、2と番号が付けられており、データはこの順序で書き込まれていく。

各データバンドは、さらに数十本以上の「ラップ」と呼ばれる領域に分割されている。新品のテープに書き込みを開始する際、ヘッドはデータバンド「0」のラップ「0」に位置決めされる。この状態でテープが走行し、ヘッドに搭載されたすべての書き込み端子が同時にデータを書き込む。

テープの末端に到達すると、ヘッドはデータバンドを変更せず、ラップ方向に直角に移動して次のラップへ移る。その後、テープを先ほどとは逆方向に走行させながら書き込みを続ける。この動作をラップの最終段まで繰り返し、当該データバンドへの書き込みが完了すると、ヘッドは次のデータバンドへ直角に移動する。

この結果、各データバンド上には、ヘビが蜷局を巻いたような往復パターンでデータが記録される。テープ全体にデータを書き込むために必要なパス数は、総トラック数をヘッドの書き込み端子数で割ることで求められる。例えば、LTO-8テープでは208パスが必要とされている。

WORM

LTO-3からWORM (Write Once Read Many)機能が搭載された。WORMカートリッジは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。法令が要求する監査証跡のため等に有効である。なお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カートリッジと同一である。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。一般にWORMカートリッジの色は普通のカートリッジと異なる。

暗号化

LTO4からテープドライブ内での暗号化機能が追加された｡ LTOドライブはテープに記録する前(圧縮後)にデータを暗号化する｡ 万が一カートリッジを紛失してもテープに記録されたデータは読み出せず、情報の漏洩を防止することができる。暗号鍵の管理方法はテープライブラリ^[18]やKey Management Interoperability Protocol^[19]がある。暗号化アルゴリズムはAES-GCMである｡データ改竄の検出が可能である｡

パーティショニング

LTO-5からパーティショニングが可能になった｡ LTO-5は2分割に､LTO-6,7以降は4分割まで対応している｡パーティションを跨いでデータ記録されることを防ぐため、パーティション毎に2ラップのガードラップが設けられる。この領域はデータが記録できないため、実効的にユーザーが利用できる容量は減少する。Nパーティションに分けた場合、(N-1)*2ラップ分の容量が失われ、例えば1ラップを50GBと仮定した場合、4パーティションを作成すれば、(4-1)*2*50 = 300GB分の容量が失われる。

LTFS

LTO-5からサポートされたテープフォーマット/ファイルシステム｡ メタデータとファイルをテープ上の別パーティションに記録する事で、テープ中のファイルがあたかもディレクトリ構造を有しているように､ユーザー/アプリケーション側から見える｡ テープメディアを一般的なディスク媒体もしくはリムーバブルメディア(USBメモリ, 外付けHDD等)と同様に扱うことが出来るようになる｡

Type M メディア

LTO-8からサポートされたフォーマット技術。LTO-8ドライブは未使用のLTO-7メディアをタイプ M-8メディアとしてフォーマットできる。これはLTO-7メディアの容量を50%増に相当する9 TB(圧縮容量 22.5 TB)に増加させることを可能にする。ユーザーは既存システムのドライブをLTO-8へ交換する事で、手持ちの未使用のLTO-7メディアを9 TBで利用できる事を意味する。IBM 3592にも同様の技術が実装されている。

クリーニング

消去

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。これはテープ上に予め磁気的に記録されたサーボトラックが消去されてしまうためである。

利用・保存環境

テープの利用・保存環境はベンダーからスペックが提供されており、ユーザーの責任でこれらを遵守する必要がある^[22]。