新型磁帶儲存格式LTFS的規範與運作原理

發展一種具有自我描述性、且存取更方便的磁帶檔案系統，是一個由來已久的構想。按IBM研究人員David Peace、Arnon Amir等6位作者共同發表在IEEE上的論文《The Linear Tape File System》所述，馬里蘭大學派克分校的X. Zhang等人，在2006年發表的論文中曾提出一種採用單一分割區架構、具備自我描述性的高效能磁帶檔案系統（High Performance Tape File System，HPTFS），不過由於不能在磁帶上使用階層式的目錄結構，因此轉存到HPTFS格式磁帶上的檔案，將不能完整保持原先在磁碟上的檔案結構。

而建立在LTO-5雙分割區結構上的線性磁帶檔案系統（LTFS），則除了自我描述性外，也能允許階層式目錄結構，所以可完整保留檔案在磁碟上的原始結構，另外LTFS還具備更好的搜尋指令機制，並能提供HPTFS不具備的磁帶櫃支援能力。

LTFS的格式與基本運作

LTFS格式利用了LTO-5的2個分割區分別作為索引分區與資料分區，資料分區中存放了所有的資料內容與meta data，而索引分區則存放資料分區中資料的附屬子集與附加meta data。

兩個分區共同構成LTFS Volume，每個分區的起始都是用於識別的標籤（Label）區段，其後則是存放索引或資料內容的區段，不同區段間則以檔案標記（file mark）區隔。

當LTFS Volume掛載起來後，索引區塊中的索引資料便會被讀進電腦的主記憶體，接下來系統便可利用這些位於主記憶體中的索引資料，去存取資料分區中的檔案。使用者在格式化磁帶時，也可將索引分區中的部分區域作為快取區，將符合設定條件的檔案從資料分區寫到索引分區，如此當LTFS Volume掛載時，索引分區中的快取資料就會被讀進主記憶體中的快取區，藉以加速特定檔案的存取。

需要特別注意的是，LTFS格式並非僅能支援LTO-5磁帶，理論上只要能提供雙分割區功能的磁帶，都能應用LTFS。如IBM便宣稱當其專屬的3592磁帶規格在第4代產品中支援雙分割區功能後，也將具備使用LTFS格式的能力。不過目前唯一能提供雙分割區功能的磁帶規格只有LTO-5，這也讓當前的LTFS成為只有LTO-5磁帶可使用的功能。

LTFS軟體的運作

在實務上，要讓LTFS格式發生效用，必須透過LTFS軟體的中介。LTFS軟體主要有兩個作用：將磁帶機中的磁帶格式化為LTFS格式，並將LTFS格式磁帶掛載到作業系統上，或從作業系統中卸載。

由於識別、存取LTFS格式磁帶牽涉到磁帶機的驅動程式與韌體，所以LTFS軟體都是由LTO磁帶機廠商所推出，且須搭配該廠商的磁帶機硬體才能使用。

IBM與HP兩大LTO磁帶機供應商都推出了LTFS軟體，這兩款軟體目前都只支援Linux或Mac OS X平臺。在這些作業平臺上，LTFS軟體主要是透過FUSE（Filesystem in Userspace，使用者空間檔案系統）架構，來與作業系統整合。

LTFS軟體可經由FUSE的中介，將LTFS Volume掛載到作業系統的虛擬檔案系統層（VFS），透過VFS層與應用程式溝通。

當利用LTFS軟體將磁帶中的LTFS Volume掛載到作業系統上以後，使用者便可將LTFS格式的磁帶，當成硬碟一樣存取，利用檔案瀏覽器或應用程式直接檢視或存取磁帶中的檔案，此時LTFS格式的磁帶就形同於外接的抽取式硬碟。

當要更換存取另一卷磁帶時，只要利用LTFS軟體指令將原來的磁帶從作業系統中卸載，然後再掛載上新的磁帶即可。

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