一、概述

01

磁带存储定义

磁带是一种用于记录声音、图像、数字或其他信号的载有磁层的带状材料，是产量最大和用途最广的一种磁记录材料。

磁带通常是在塑料薄膜带基（支持体）上涂覆一层颗粒状磁性材料或蒸发沉积上一层磁性氧化物或合金薄膜而成。曾使用纸和赛璐珞等作带基，现主要用强度高、稳定性好和不易变形的聚酯薄膜。

 

02

磁带存储协议

磁带存储格式主要分为线性记录和螺旋记录两大阵营，两种技术各有所长。采用线性记录的磁带格式主要有LTO、DLT、SuperDLT等，而采用螺旋记录磁带格式的主要有DAT、AIT等。

线性记录磁带以LTO格式(Linear Tape Open，线性磁带开放协议)占据主流地位。该协议是由HP、IBM、Quantum这三家厂商在1997年11月联合制定的，其结合了线性多通道、双向磁带格式的优点，基于服务系统、硬件数据压缩、优化的磁道面和高效率纠错技术，提高了磁带的能力和性能。按照最初的计划，LTO有两种格式，即Ultrium和Accelis。目前已经推出的是Ultrium格式，它采用单轴1/2英寸磁带，其第一代产品本机最大容量为100GB、传输速率最大15MB/s。为确保Ultrium格式的可互换性，一家独立的第三方机构——LTO符合性验证组织(Compliance Verification Entity，CVE)每年都要对符合该格式的产品做兼容性测试，以保证这些产品遵守Ultrium格式的规格，以及各厂商推出的产品和各代产品间数据的可互换性。

螺旋记录磁带以DAT格式(Digital Audio Tape，数字音频磁带)占据主导。该技术最早是由惠普和本索尼开发，将数据转化为数字后再进行存储。早期的DAT技术主要用于对声音的记录，随着技术的不断完善，之后，DAT又被应用于数据存储领域，涉及所有的服务器平台，从PC服务器到Unix服务器，为企业环境提供了灵活的存储解决方案。DAT技术从DDS-1一直发展到DDS-4，目前存储容量最高为40GB，搜索全部磁带的时间小于1分钟。DDS市场目前仍是一个巨大的市场，DAT磁带也以其独有的特性仍然活跃在磁带市场上。

目前LTO格式磁带库（磁带驱动器和磁带）占据了绝大部分的磁带库市场，而DAT磁带库占据较小的市场份额，而其它格式磁带库使用较少。

全球LTO磁带存储行业的龙头是IBM，它主导了LTO技术的开发。经过20多年发展，IBM现已开发出第10代LTO技术。其中，2012年IBM推出LTO-6协议及产品，2015年IBM推出LTO-7协议及产品，2017年10月IBM推出LTO-8协议及产品。目前市场上主流磁带产品规格是LTO-7。下面是第一代到第七代的LTO磁带存储产品性能对比表。

LTO磁带存储产品世代及其性能对比表

2017年10月，IBM推出了最新一代的LTO-8协议及相关产品，产品容量为12.8TB。实际上IBM及LTO联盟已制定了LTO协议后续的技术路线图，在LTO-9/10协议中，磁带的标准容量分别是26TB、48TB

 

03

磁带存储设备

磁带存储采用的设备主要有磁带机和磁带库。

磁带机（Tape Drive）一般指单驱动器产品，通常由磁带驱动器和磁带构成，是一种经济、可靠、容量大、速度快的备份设备。这种产品采用高纠错能力编码技术和写后即读通道技术，可以大大提高数据备份的可靠性。根据装带方式的不同，一般分为手动装带磁带机和自动装带磁带机，即自动加载磁带机。

广义的磁带库产品包括自动加载磁带机和磁带库。自动加载磁带机和磁带库实际上是将磁带和磁带机有机结合组成的。自动加载磁带机是一个位于单机中的磁带驱动器和自动磁带更换装置，它可以从装有多盘磁带的磁带匣中拾取磁带并放入驱动器中，或执行相反的过程。自动加载磁带机能够支持例行备份过程，自动为每日的备份工作装载新的磁带。

狭义的磁带库是像自动加载磁带机一样的基于磁带的备份系统。磁带库由多个驱动器、多个槽、机械手臂组成，并可由机械手臂自动实现磁带的拆卸和装填。它能够提供同样的基本自动备份和数据恢复功能，但同时具有更先进的技术特点。它可以多个驱动器并行工作，也可以几个驱动器指向不同的服务器来做备份，存储容量达到PB（1PB=100万GB）级，可实现连续备份、自动搜索磁带等功能，并可在管理软件的支持下实现智能恢复、实时监控和统计，是集中式网络数据备份的主要设备。

 

04

分层存储体系

分层存储原则：将分门别类的数据分配到不同类型的存储解决方案，以降低总的存储成本，同时仍满足服务级别要求。云计算成了一种新的存储解决方案，可以把SSD、HDD和磁带合并到其自己的分层体系中。

目前在存储行业中，为了有效降低存储成本、提高运营效率，一般是综合考虑数据的类型、读取速度、老化速度和应用场景等特点，采用分层存储体系进行数据存储。一般采用0~3层的4级存储体系架构。其中，0层又叫主存储层，采用SSD存储；1和2层采用HHD存储，3层采用磁带存储。形成一个金字塔结构，如下所示：

存储行业数据的分层存储体系

上图中的形状类似金字塔结构的数据分层存储体系，也可以用表格表示，如下所示：

数据的分层存储体系表

LTO-8磁带的数据存储寿命达到30年~50年，误码率为10-19，存储密度达到12.8TB，在这些方面其性能已远超HDD硬盘。因此，在数据存储，尤其是对于使用频率不频繁的冷存储来说，磁带存储比硬盘存储具有更大的优势。磁带与硬盘在冷存储应用环境下的性能对比如下表所示：

在冷存储下环境中的硬盘存储与LTO-8磁带存储性能比较

由于磁带相比硬盘在成本、容量和可靠性等方面具有压倒性优势，因而，对于第3层的数据存储，企业更愿意采用磁带存储的原因。

 

二、磁带存储行业现状分析

01

国外发展现状分析

磁带，作为承载一个时代记忆的载体，已有60多年的历史。磁带存储已成为目前最安全、最节能、性价比最高的存储方式，适用于大容量备份、档案资料存储以及大数据和云计算等新的应用存储。

 

发展史

 

自1952年第一款磁带机成功面市以来，磁带产业在市场选择与技术创新之间不断突破与前进，在60多年间磁带工业跨过了三个发展历程。

（1）1952–1987年，人工手动操作磁带存储。

1952年，IBM成功发布了计算机业内的第一款磁带机，拉开了磁带发展第一时期的序幕。这一时期延续了35年，主要特征是圆轴磁带的使用，并且需要人工手动操作(装载、卸载和归档)。

1956年第一款磁盘驱动器成功面世，随后出现了存储分工：磁盘用于在线存储，而磁带用于离线存储。不久以后，业界首次出现存储管理应用概念——备份和恢复。成立于1969年的StorageTek公司(于2005年被Sun公司收购)成为存储业界最成功的磁带驱动器厂商之一。在这一时期，IBM和StorageTek是整个磁带市场的领导厂商。

1984年，盒式磁带取代了圆轴磁带，从而为磁带工业的许多新的发展奠定了基础。在这一时期，大量光盘生产厂商跃跃欲试，想取代磁带成为可移动存储介质。但是，这一梦想自始至终也没有成真。

（2）1987–2002年，自动带库创造“近线概念”。

1987年，StorageTek自动磁带库的成功问世，标志着磁带的发展进入了第二个时期，这个时期也被StorageTek称为“近线时代”。之前，离线磁带存储需要耗用大量的人工劳动；自动磁带库诞生以后，“近线”成为介于在线磁盘存储和离线人工操作的磁带存储之间的新型存储形式的标准名称。自动存储服务消除了以前手动磁带操作过程中容易引发的问题。可以说，StorageTek的近线解决方案为磁带工业的继续发展注入新的活力。

在第二个时期末，自动磁带库不再专用于主机，很多非主机计算市场也采用了自动带库。StorageTek成为了自动带库领域无可争议的领导者。从1997年开始，IBM和StorageTek开始了对虚拟化的探索，创新性地提出了用于大型主机的虚拟带库理念。

但是第二时期末的时候，磁带工业面临着磁盘价格大幅下滑带来的巨大挑战。在这段时间里，个别IT人士提出了以低成本磁盘彻底取代磁带的想法，尽管这一想法有很多不成熟的地方，但确实体现出了低成本磁盘给磁带库业务发展方向的影响。

（3）2002年–现在，磁带发展又一次迎来了黄金发展期。

从21世纪开始，存储市场上磁盘的吸引力在迅速崛起。而同时，磁带在人们不太察觉之中，悄悄进入到第三个发展阶段到了2002年，磁带技术经历了其50年发展历程中最引人注目的技术突破：磁带盒的容量在这一年首次超过了最大的磁盘驱动器的容量——这改变了存储行业的游戏规则：过去，一个磁盘所能容纳的信息量往往需要多盒磁带才能装得下;但是现在情况完全反过来，一盒磁带就可以容纳多个磁盘的数据。

过去磁带是备份、恢复和归档的首选，但是这一技术革新把磁带带入了所有需要长期数据保存的领域。即使廉价磁盘被引入备份和恢复市场，磁带在整个数据保护的架构中仍然扮演着不可替代的角色，并且由廉价磁盘与磁带紧密的结合所带来的更好的稳定性、可靠性和投入产出比，使得以完整的ILM来实现更高的生产力成为可能。因此如果没有磁带的参与，就无法为用户实现真正具有成本优势的信息生命周期管理策略。

在这一时期，一直在技术领域引领潮流的StorageTek再次发布创新之作。2003年，StorageTek推出全球第一套基于ATA技术的刀片式磁盘阵列Bladestore，“联线”概念由此产生。BladeStore的以其独特的性能和低价位，填补了企业级在线磁盘和近线磁带解决方案之间的存储空白，彻底改变了企业的存储策略。

磁带的第三个纪元给磁带产业带来了显著的可靠性、容量和性能提升。在2002年以后，磁带行业发布了更多创新，例如：在第二纪元时，磁带盒容量小于100GB，平均无故障时间在3-5万小时，介质使用寿命在4-10年，自动机械手访问时间大约10秒，每GB数据存储成本在3-8美元。到了第三纪元，磁带盒容量小于200GB，甚至超过1TB，平均无故障时间在25-40万小时，介质使用寿命在15-30年，自动机械手访问时间小于5秒，每GB数据存储成本在0.2-3美元。

当今世界，全球每年产生的新的数字信息总量超过5亿兆，因此市场上对大容量存储的需求显而易见。据估计，全球80%数字信息存储在移动存储介质上，主要是磁带，其次是磁盘。仅有一小部分数据信息存储在光盘上，而且，光盘日益成为消费电子或娱乐产品的存储媒介，而不再活跃于以数据为核心的存储市场上。

未来磁带有望继续以比磁盘快的速度提升容量，从而拉开与磁盘的性价比差异。整个IT行业正逐步意识到，从长期方向而言，磁带具有更明显的优势与潜力。

尽管低成本的SATA磁盘成为一种普遍的备份、恢复选择，但是很多企业仍然把磁带作为备份和恢复的介质。然而，磁带产品的更大空间在于固定内容、归档和法规遵从应用。据估计这些应用的年增长率在60%到90%之间，是存储产业增幅最快的部分。数字化存储的增长和数据对于企业业务的重要性，要求未来的企业磁带产品以更优的性能、更高的可靠性和更少的人工管理投入，支持24x7全天候运行。从磁带的技术发展前景看，磁带完全能够不辱使命。

同磁带发展的前两个阶段一样，磁带发展在第三阶段也迎来了黄金时期。磁带存储解决方案的增长机会不仅将持续下去，而且还将在如下因素的刺激下加速发展：磁带盒容量将以空前的速度持续增长。目前市场上LTO-7磁带盒存储容量6TB，而LTO-8磁带盒存储容量12.8TB。

从20006年到2017年，IBM科学家先后5次宣布刷新了磁带的存储记录。已将磁带的原始容量由2006年的8TB提升到2017年的330TB。

2017年8月2日，IBM科学家在第二十八届磁记录会议(TMRC 2017)上宣布，实现了每盒磁带可以存储330TB的最新世界记录。这项新的记录使存储密度大增，每平方英寸的磁带可以存储201GB的数据，即每盘磁带330TB的原始容量，这一记录是在索尼存储介质解决方案(Sony Storage Media Solutions)公司研发的溅射磁带原型上实现的。

2006年~2017年IBM5次刷新磁带存储世界记录

 

市场规模

 

据2012年的《IDC全球专用备份装置季度跟踪报告》，全球磁带（包括磁带驱动器和磁带）销售市场，2007年市场规模22.8亿美元，2008年市场规模21亿美元，受金融危机影响，2009年全球磁带销售市场规模下滑了1/4，为15.8亿美元。在2009年，来自磁带驱动器的营收为6.293亿美元（较2008年减少32%），磁带媒体的营收为9.555亿美元（较2008年减少19%）。其中，LTO格式的磁带库占据主流。下面两张图表是2012年世界排名前五的磁带库厂商EMC、IBM、Symantec、HP、Quantum在2012年第2和第3季度的磁带库销售情况。

根据2015年的中国产业研究报告网《2015-2020年中国磁带库行业市场分析及发展趋势研究报告》，2011年全球磁带市场销售额为10.11亿美元。到2014年后，磁带销售市场规模逐渐下降到6.55亿美元。

根据国内外先后两份市场调研报告，可以知道，全球磁带整体市场销售呈现逐年萎缩趋势。同时2012年的IDC报告中也指出，随着长期归档、恢复、合规和灾备等信息存储的需求，自2009年以来，全球自动磁带库市场仍以每年5%的速度增长。根据2015年中产业研究网的调研报告，在2014年，全球磁带产品的出货量超过了20000PB，较上年增长了13%。高速增长的原因是：IT高管和云服务供应商发现了磁带技术的新用途。磁带技术可以为他们提供独一无二的经营和成本优势。磁带的应用由传统的数据备份扩大到包含归档在内的新领域。

综上所述，这表明全球磁带市场中，对于磁带机、磁带库和磁带产品的整体需求，是下降的。但是如果进一步细分，可以发现对于磁带机的需求下降程度应该最大。与此同时，市场上对磁带库需求有微弱增长，但是磁带库的需求增加还不足以补充磁带市场整体销售的下滑。另外，磁带产品由于技术进步而价格下降，因此虽然从产品的存储容量需求看，是市场上升了，但是从市场成交价格看，整体确实下降了。

 

主导企业

 

目前在全球磁带市场上，美国公司占据主导地位，经历过多次公司合并和重组后，目前在磁带市场上，以美国IBM、HPE、Oracle、Quantum、Dell EMC，以及日本富士通占据行业领先地位。其中，2005年Sun收购StorageTek，2009年Oracle收购Sun。2016年惠普拆分成HPI和HPE。2015年Dell收购EMC。Quantum曾经是DLT格式磁带最大的厂家，2000年将其硬盘业务卖给迈拓，淡出硬盘业务，但依然专注于磁带盒数据存储。

2017年，Spectra Logic公司在2017年数据存储展望报告中预测，IBM将成为唯一的磁带驱动器制造商；同时预测闪存技术和磁带将会在相当长的一段时间内共存，成为满足近线和归档需求的主流存储技术。

IBM公司除了主导开发LTO格式的磁带标准外，还拥有自己专有格式的磁带产品。2018年5月，IBM推出了一款IBM专有格式的磁带驱动器TS1155，该格式提供了15TB的原始容量，比开发协议的LTO-8格式12.8TB的原始容量要高。在IBM的磁带库产品拥有多个产品系列：入门级磁带库、入门级磁带机、中断产品、企业级产品等。

IBM入门级磁带库产品主要有：IBM TS3200磁带库、IBM TS3100磁带库，还包括IBM TS2900自动装带机、IBM SpectrumArchive管理软件。

IBM入门级磁带机产品主要有：IBM TS2280磁带机、IBM TS2270磁带机、IBM TS2260磁带机、IBM TS2250磁带机。

IBM中端产品主要有：IBM TS4500磁带库、IBM TS3310磁带库、IBM TS3200磁带库、IBM TS3100磁带库、TS4300磁带库、IBM 7226多媒体存储机柜。

IBM企业级磁带库产品主要有：IBM TS1155磁带机、IBM TS1150磁带机、IBM TS1140磁带机、IBM TS4500磁带库、IBM SpectrumArchive管理软件。

IBM TS1155磁带机

IBM® TS3310 磁带库

 2007年10月12日，IBM发布了LTO-8磁带驱动器。LTO-8的原始容量为12.8TB，压缩容量为30TB。而IBM表示，新的磁带驱动器加速了数据访问时间，同时将价格降低到每GB半个美分以下。

IBM LTO-8磁带驱动器

 据国内用户对于国外磁带供应商及其产品的评价，IBM在整体技术和售后服务上有优势，但价格较高；HPE和Dell EMC的产品差不多，但Dell EMC产品相对HPE产品要便宜一些。

 

02

国内发展现状分析

长期以来，磁带产品的相关标准和技术为美国和日本的企业所主导。国内磁带市场基本是国外磁带产品。而且磁带市场规模有限，尤其是受到光盘和硬盘的冲击，20多年前，磁带已退出消费级市场。而在企业级市场，与国外相比，国内在数据存储、备份和灾备、合规等方面的发展和应用要略微滞后。

最近几年，随着国内云计算、云存储等云服务的发展，以及国家大数据战略的制定和实施，有力地推动了国内云存储的发展，阿里云、腾讯云、百度云、华为云等等如雨后春笋般，拔地而起，纷纷抢占国内市场，甚至瞄准了国际市场。当然由于美国政府加紧了对中国的战略遏制，阿里云冲击美国市场未果，2018年9月，马云不得不放弃在美国与亚马孙和谷歌等进行云服务对决的战略，撤出美国。

根据国内智研咨询公司测算，2017年全球云存储（不含硬件）市场规模为147.24亿美元，中国云存储市场规模为13.55亿美元。

2017年我国云储存行业规模约91.5亿元，其中企业级云储存行业规模90.25亿元，个人用户云储存行业规模约1.25亿元。

2017年，阿里云以47.6%的市场份额位居第一，腾讯云与其竞争激烈，百度云正全面发力AI技术试图迎头追上，网易云主打差异化发展；联通和电信组成的运营商云，主要服务政府和企事业单位，市场份额稳定；华为凭借其多年沉淀的硬件能力、用户资源以及渠道优势，也占据着一定市场地位。云存储市场特别是互联网云市场竞争激烈。

虽然国内云存储市场竞争激烈，但是国内磁带存储市场却处于不温不火的状态。目前国内主要有联想和浪潮提供磁带驱动器、磁带产品。

1. 联想

联想的磁带存储系统，主要提供磁带备份、恢复和归档解决方案，用于数据保护和长期保留。联想的磁带库产品主要有：TS3200、TS3100、TS2900。

联想TS3200磁带库

联想TS3200磁带库产品简介：

联想TS3200磁带库具有卓越的大容量、高性能磁带备份解决方案。该产品利用最新一代的LTO技术来帮助客户经济高效地应对不断增长的存储要求。TS3200及其存储管理应用程序能够满足容量、性能、数据保护、可靠性、经济性和适用性要求，采用了LTO Ultrium磁带技术，是一款功能丰富的入门级磁带存储解决方案。

2. 浪潮

浪潮的磁带库产品主要有：TL1000、TL2000，用于满足行业用户数据环境的备份、恢复以及归档数据存储的需要。

（1）灵活的扩展力

浪潮磁带库非常适合中到小型数据环境用来满足备份、恢复以及归档数据存储的需要。最大可扩展4个LTO磁带驱动器以及48个磁带盒容量，最大可提供240TB的压缩存储容量，旨在利用LTO技术经济高效地满足不断增长的存储需求。

浪潮磁带库可提供8 Gbps光纤通道和6Gbps SAS接口，可以连接到多种开放式系统服务器。顺序或随机存取磁带库采用独立式配置或可选机架安装式配置。

（2）高效的备份性能

浪潮磁带库支持业界领先的LTO6驱动器，还能以更高的数据传输速率读取和写入LTO5、LTO4磁带盒以及读取LTO3磁带盒。压缩容量后可支持高达400MB/s的本机数据传输速率。

可借助数据速率匹配增强可靠性：动态调整磁带机速度以适应主机或网络的运行速度，进而提高性能并减少磁带机的机械磨损

（3）便捷可靠的管理

条码阅读器是磁带库中的一个标准组件，支持库在顺序或随机存取模式下运行。同时浪潮磁带库还配置了远程管理功能，可通过Web界面实现磁带库的远程管理。

浪潮TL2000磁带库有冗余电源选项。通过冗余电源，库可以在某个电源出现故障时继续运行。通过冗余电源系统，库可以监控每个电源及电源风扇的状态。不用断开库的电源，即可安装冗余电源，提高了可靠性。

浪潮磁带库TL系列产品

从联想和浪潮网站主页提供的磁带库产品看，相关磁带库产品的技术仍是以LTO-6/5/4为主。与国外龙头IBM比，有很大差距。IBM2012年发布的LTO-6协议及产品，2015年发布的LTO-7协议及产品，2017年12月发布的LTO-8协议及磁带驱动器产品。说明在磁带库的研发方面，国内与国外差了两代左右。而IBM推出的专有磁带库标准的磁带库性能，又比开放的LTO标准磁带库性能强大。