儲存月報第74期：磁帶「綠色」價值的再審視

早從10多年前起，磁帶市場便陷入了長期停滯，儘管出貨容量屢創新高，銷售額卻只有微幅的增加，每年成長率不過2、3%的程度。這幾年來，情況開始有了變化，憑藉資安管理與能耗方面的優勢，磁帶應用似乎又有復甦的趨勢。

磁帶屬於抽取式儲存媒體，先天就具備實體隔離特性，未置入磁帶機的磁帶匣，等同於隔離了外界的攻擊。過去3、4年來，面對勒索軟體的肆虐，磁帶的資安防護特性，成為磁帶應用復甦的第一個契機，利用實體隔離特性，再結合WORM一寫多讀技術，使磁帶成為對抗勒索軟體威脅的有效手段。

另一方面，磁帶的抽取運作方式，只在置入磁帶機存取才會消耗電力，平時只會占用空間，幾乎沒有多少能源消耗。而磁帶櫃與自動上帶機等自動化磁帶設備，也只有在驅動機械臂執行上下帶動作時，才會有較大的電力消耗，待機狀態的電力消耗很低。而在近一年來，面對持續攀升的能源價格，以及不斷提高的ESG要求，磁帶的節約能耗特性，成了另一個刺激磁帶應用復甦的契機。

磁帶應用的新進展

因應節能減碳議題高漲的全球趨勢，近期歐洲接連出現幾項基於磁帶的大型IT基礎建設與應用服務，例如，在11月底時，IBM與法國公有雲服務商OVH合作，以IBM的3592磁帶技術為基礎（第6代3592技術的TS-1160磁帶機），搭配TS4500與TS4500磁帶櫃，在法國打造公有雲冷儲存服務。

稍早於11月中旬，英國愛丁堡大學的愛丁堡國際資料設施（Edinburgh International Data Facility，EIDF)，也以美國新創公司的Cerebras AI引擎為核心，搭配Spectra Logic的TFinity磁帶櫃（搭配使用LTO-8磁帶機），建立了新的資料中心基礎架構。

從這些消息中，我們可以歸納出3個結論：

首先，磁帶可以在公有雲服務基礎設施中，扮演重要的環節，構成冷儲存服務的基礎設備。事實上，不僅是OVH的冷儲存服務，AWS的Glacier冷儲存服務，一般也被外界認為至少部分採用了磁帶（儘管AWS並未證實此點）。

其次，磁帶在AI分析等新興應用中，也能扮演重要的分層儲存角色。在前面提到的EIDF新資料中心架構中，建立總容量27PB的混合式儲存環境，裡面結合NVMe SSD與磁帶等不同類型的儲存媒體，其中TFinity磁帶櫃使用了20PB的容量，是容量比重最大的一部分。

第3，磁帶具有低成本優勢，是其在冷儲存與分層儲存應用中的主要賣點。例如OVH基於磁帶的冷儲存服務，每TB租金只有1.2歐元，不到AWS Glacier的1/3。事實上，磁帶的低成本，不僅是建立在較低的儲存媒體成本上，也反映在較低的電力消耗。

離線保存的磁帶，並沒有電力與冷卻需求，只有一定程度的空調需求，以免過高的溫度與濕度損壞磁帶。

磁帶的環保效益

更進一步，磁帶的低能耗特性，還能反映到更低的碳足跡，進而回應日趨嚴格的ESG要求。今年下半年發表的2份磁帶應用調查報告，都提出了這樣的觀點。

首先是，研究機構ESG在9月發布的報告「現代 IT 生態系統中部署 LTO技術的可持續性優勢」（Sustainability Benefits of Deploying LTO Technology in Modern IT Ecosystems），以兩個計算模型，試算了以磁帶取代磁碟所帶來的環境效益。

在第1個試算模型中，ESG以12個月的運作周期為基準，在磁帶櫃保存500TB的冷資料，要比使用磁碟陣列減少6.5倍的二氧化碳排放量，或者說減少將近85%的碳排量。

在第2個試算模型中，ESG改以10年週期為基準，來評估使用磁帶櫃與磁碟陣列帶來的設備報廢更新需求，結果顯示，磁帶設備具備更長的壽命週期，可以顯著減少設備報廢量——磁碟陣列平均只有3到5年的壽命週期，一般需要在第3或第4年便更新與汰換設備；磁帶櫃的壽命周期則為10年以上，一般只需在第5年以後，為磁帶櫃更新磁帶機與磁帶媒體規格。累積10年下來，磁帶櫃帶來的報廢電子垃圾重量，只有磁碟的1/3。

6月下旬Fujifilm於聖地牙哥舉行的第 12 屆年度全球 IT 高峰會議，也提出類似結論。在Fujifilm、IBM共同贊助私人顧問公司Brad Johns提出的一份白皮書「透過現代磁帶儲存提高IT可持續性」（Improving Information Technology Sustainability with Modern Tape Storage），試算10年運作週期下，以純磁碟、磁碟與磁帶混合，以及純磁帶組態來儲存100PB資料，所帶來的環境效益與成本對比。

根據Brad Johns的試算顯示，比起純磁碟儲存環境，60:40的磁帶與磁碟混合組態，以及純磁帶環境，分別可以減少58%與97%的二氧化碳排放量，同時也能減少48%與80%的電子垃圾重量。

而就整體持有成本來說，比起純磁碟儲存環境，60:40的磁帶與磁碟混合組態，以及純磁帶環境，分別可以節省44%與73%的整體持有成本。

Brad Johns更進一步指出，保存在磁碟上的絕大多數資料都是冷資料，改用磁帶可提供更經濟、二氧化碳排放更少的保存方式，如果能將世界上60%的磁碟保存資料轉移到磁帶，將能節省超過7200萬噸的二氧化碳排放量。

依據ESG的評估，以12個月的運作周期為基準，在磁帶櫃與磁碟陣列分別保存500TB的冷資料，磁帶櫃將能比磁碟陣列減少6.5倍的二氧化碳排放量。

資料來源：ESG

磁帶效益的制約

在ESG與Brad Johns的研究報告中，都顯示利用磁帶來保存冷資料，在環境友善方面帶來的驚人效益。

但我們也要注意，這2份報告都是在磁帶廠商支持、或是推廣磁帶的背景下提出，雖然反映了磁帶的效益，但並未呈現出所有的事實。

以Brad Johns的報告來說，便只計算磁帶媒體的成本，而未計入控制器、網絡、磁帶櫃等完整設備的成本。因此，HPC領域專家Glenn Lockwood便在Twitter批評這份報告失真，他認為，磁帶設備由於包含自動機械裝置在內，使用門檻與環境需求其實較磁碟更高。

而以我們的觀點來看，就長期保存來說，磁帶確實具備儲存媒體成本低的優勢，本身也不消耗能源，卻存在著環境承受能力較低的劣勢。

以LTO磁帶來說，容許的溫度範圍只有16到32℃，超過52℃便可能導致磁帶永久損壞（依據IBM文件所言）。相較下，硬碟允許的作業溫度範圍便寬廣得多，一般可承受攝氏5到60度，另外，磁帶有易於受潮損壞的問題，對於保存環境的相對濕度也有限制。

因此，磁帶保存時，本身雖不「直接」消耗能源，但為了維持一定的保存環境溫度與濕度，仍會間接消耗相當的空調能源，考慮到這方面的因素，磁帶相對於磁碟的成本與碳排放優勢，將不會有Brad Johns估算的那樣顯著。

相較下，ESG報告所比較的對象，是完整的磁帶櫃與磁碟陣列，便沒有Brad Johns那樣大的失真，然而，問題在於，考慮到磁帶的搜尋速度過慢，如果用戶存在著快速取回資料的需求，那麼還是必須在磁帶櫃前端結合磁碟設備，作為加速存取的緩衝區，而這種磁帶與磁碟混合組態的碳排放效益，便不如ESG做為比較基準的純磁帶櫃環境。

整體來說，磁帶儲存的比重越高，確實對減少碳排放有正面效果，但這是以效能為代價。混合一定比例的磁碟作為加速磁帶存取的緩衝區，是較合理的做法，可兼顧減少碳排放，以及快速取回資料的需求。