LTFS格式规范与运作原理
发展一种具有自我描述性、且存取更方便的磁带档案系统,是一个由来已久的构想。
按IBM研究人员David Peace、Arnon Amir等6位作者共同发表在IEEE上的论文《The Linear Tape File System》所述,马里兰大学派克分校的X. Zhang等人,在2006年发表的论文中曾提出一种采用单一分割区架构、具备自我描述性的高效能磁带档案系统(High Performance Tape File System,HPTFS),不过由于不能在磁带上使用阶层式的目录结构,因此转存到HPTFS格式磁带上的档案,将不能完整保持原先在磁碟上的档案结构。
而建立在LTO-5双分割区结构上的线性磁带档案系统(LTFS),则除了自我描述性外,也能允许阶层式目录结构,所以可完整保留档案在磁碟上的原始结构,另外LTFS还具备更好的搜寻指令机制,并能提供HPTFS不具备的磁带柜支援能力。
LTFS的格式与基本运作 LTFS格式利用了LTO-5的2个分割区分别作为索引分区与资料分区,资料分区中存放了所有的资料内容与meta data,而索引分区则存放资料分区中资料的附属子集与附加meta data。 两个分区共同构成LTFS Volume,每个分区的起始都是用于识别的标签(Label)区段,其后则是存放索引或资料内容的区段,不同区段间则以档案标记(file mark)区隔。
当LTFS Volume挂载起来后,索引区块中的索引资料便会被读进电脑的主记忆体,接下来系统便可利用这些位于主记忆体中的索引资料,去存取资料分区中的档案。使用者在格式化磁带时,也可将索引分区中的部分区域作为快取区,将符合设定条件的档案从资料分区写到索引分区,如此当LTFS Volume挂载时,索引分区中的快取资料就会被读进主记忆体中的快取区,借以加速特定档案的存取。
需要特别注意的是,LTFS格式并非仅能支援LTO-5磁带,理论上只要能提供双分割区功能的磁带,都能应用LTFS。如IBM便宣称当其专属的3592磁带规格在第4代产品中支援双分割区功能后,也将具备使用LTFS格式的能力。
不过目前唯一能提供双分割区功能的磁带规格只有LTO-5,这也让当前的LTFS成为只有LTO-5磁带可使用的功能。 LTFS软体的运作 在实务上,要让LTFS格式发生效用,必须透过LTFS软体的中介。LTFS软体主要有两个作用:将磁带机中的磁带格式化为LTFS格式,并将LTFS格式磁带挂载到作业系统上,或从作业系统中卸载。 由于识别、存取LTFS格式磁带牵涉到磁带机的驱动程式与韧体,所以LTFS软体都是由LTO磁带机厂商所推出,且须搭配该厂商的磁带机硬体才能使用。
IBM与HP两大LTO磁带机供应商都推出了LTFS软体,这两款软体目前都只支援Linux或Mac OS X平台。在这些作业平台上,LTFS软体主要是透过FUSE(Filesystem in Userspace,使用者空间档案系统)架构,来与作业系统整合。
LTFS软体可经由FUSE的中介,将LTFS Volume挂载到作业系统的虚拟档案系统层(VFS),透过VFS层与应用程式沟通。 当利用LTFS软体将磁带中的LTFS Volume挂载到作业系统上以后,使用者便可将LTFS格式的磁带,当成硬碟一样存取,利用档案浏览器或应用程式直接检视或存取磁带中的档案,此时LTFS格式的磁带就形同于外接的抽取式硬碟。 当要更换存取另一卷磁带时,只要利用LTFS软体指令将原来的磁带从作业系统中卸载,然后再挂载上新的磁带即可。
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