Das Erfolgsrezept von LTO: Mit jeder Generation besser werden

6 Parameter, die nicht mehr für proprietäre Bandlaufwerke sprechen

| Autor / Redakteur: Gabriel Chaher, Quantum / Rainer Graefen

(Bild: LTO.org)

Es ist das Ergebnis eines 30-jährigen Konkurrenzkampfes: In dieser Zeit wurden zahlreiche Magnetbandformate vorgestellt – doch letztendlich haben sich 3 durchgesetzt, darunter die Linear Tape-Open-Technologie. Im Oktober 2017 hat das LTO-Konsortium, bestehend aus Quantum, IBM und HP, mit LTO-8 eine neue Generation angekündigt und eine Roadmap für die kommenden Jahre bis zur Generation 12 erstellt. Was aber ist das Erfolgsrezept?

In den letzten 30 Jahren haben sich drei Tape-Formate durchgesetzt: Linear Tape Open (LTO), IBM 3592/TS11xx und die proprietären Oracle Formate 9840, 9940, 9940 und T10000. Die proprietären Formate sind auch als „Bandlaufwerke der Enterprise-Klasse“ bekannt.

Das Gütesiegel „Enterprise-Klasse“ trugen die proprietären Formate dank ihrer Performance, Kapazität und Zuverlässigkeit lange Zeit zu Recht, aber die Zeiten haben sich geändert. Viele Unternehmen überlegen, ob sie aus Kostengründen oder wegen Bedenken, dass ihr Anbieter mit proprietären Format vom Markt verschwinden könnte, auf offene Formate umstellen sollen. Doch noch herrscht die Meinung vor, dass Bandlaufwerke der Enterprise-Klasse mehr bieten.

LTO-Technik überholt proprietäre Formate

Bei LTO handelt es sich um einen „offenen Standard“ mit LTO-Bandlaufwerken und -Medien, die vom LTO-Konsortium entwickelt und hergestellt werden. LTO zeichnete sich immer schon durch einen günstigen Preis aus und konnte seinen Funktionsumfang durch die gemeinsame Entwicklungsarbeit der Hersteller im LTO-Konsortium rasant erweitern.

Beim Vergleich von Speichergeräten reichen in der Regel verhältnismäßig wenige Leistungs- und Kapazitätsvergleiche aus. Die Einstufung von Tape-Systemen und spezifischen Datenformaten verlangt jedoch einen gründlicheren Vergleich als der von Disk-basierten Systemen bekannte. Was die Sache noch komplexer macht, ist die Tatsache, dass die meisten Bandlaufwerke in einer automatisierten Tape Library installiert sind. Die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des mit viel Mechanik ausgestatteten Bandroboters spielt also ebenfalls eine Rolle.

1. Kapazität:

Eine häufige Annahme besteht darin, dass mehr Kapazität zu einem geringeren Preis besser und eine höchstmögliche Kapazität pro Kassette am besten sei. Für die meisten Tape-Umgebungen stimmt das auch – vor allem, wenn ein günstiges Speichersystem für die langfristige Datenhaltung gefordert ist.

Für Kunden, die ihre Daten auf Tape archivieren, um Kosten und Aufwand zu reduzieren, ist eine höhere Kapazität mit Sicherheit die beste Option. Durch die höhere Kapazität des LTO-8-Formats haben proprietäre Laufwerke ihren Vorsprung in diesem Bereich bereits eingebüßt. Schon LTO-7 übertraf die Kapazität von Oracle T10000D- und LTO-8 reicht an die Kapazität des IBM TS1155-Bandlaufwerks heran.

2. Performance:

Schneller ist besser – stimmt das wirklich immer? Die Performance von Tape Drives wird isoliert in einem technischen Testlabor gemessen. Die realen Performance-Werte müssen in Abhängigkeit von der Umgebung (Server, Primärspeicher und Netzwerke) ermittelt werden. Und die ist in manchen Fällen nicht darauf ausgelegt, Daten mit extrem hohen Raten an die Bandgeräte zu senden.

Wenn eingehende Datenraten eine optimale Performance unterschreiten, kann das Bandlaufwerk den Schreibvorgang zwar fortsetzen, muss aber auf die später eintreffenden Daten warten. LTO-Bandlaufwerke waren ab der ersten Generation in der Lage, die Bandgeschwindigkeit anzupassen. Bei einer Anpassung der Bandgeschwindigkeit überwachen die LTO-Bandlaufwerke die eingehende Datenrate und passen ihre Leistung an die Datenrate des Host-Systems an.

Damit soll verhindert werden, dass das Bandlaufwerk bei zu langsamen Datenübertragungen ständig stoppen und neu starten muss. Ab dem Punkt, wo die Datenraten deutlich absinken, muss aber auch ein LTO-Bandlaufwerk pausieren und auf weitere Daten warten. In diesem Fall stoppt es, läuft ein Stück zurück und nimmt bei Eintreffen weiterer Daten die volle Geschwindigkeit wieder auf, um den Schreibprozess fortzusetzen.

3. Mechanische Leistung:

Es gibt zwei Arten, um die mechanische Leistung in unterschiedlichen Anwendungsszenarien zu bewerten. Das erste Szenario ist typisch für eine Backup- und Archivierungsarchitektur, in der große Datenmengen für die Auslagerung und langfristige Aufbewahrung auf Tape geschrieben werden.

In diesem Fall sind Lade- und Entladezeiten nicht besonders kritisch, denn bei einer Kassette mit hoher Kapazität, die in einer einzigen Backup-Session voll beschrieben werden soll, bleiben das Bandlaufwerk und die Kassette selbst über zehn Stunden am Stück in Betrieb.

Machen da die paar Sekunden für das Laden und Entladen oder die Suche nach Daten einen großen Unterschied? Wohl kaum. Ein Großteil der Daten, auf die schnell zugegriffen werden muss, wird meist auf einem Disk-System gespeichert. Aktive Daten werden in bestimmten Situationen auf Tape vorgehalten, in denen eine rasante Zunahme von unstrukturierten Daten zu bewältigen ist. Die Daten sind dann bei Bedarf aber dennoch verfügbar.

Das zweite Anwendungsszenario, in dem die mechanische Leistung durchaus eine Rolle spielt, ist die Verwendung von Tape als Speicherebene in einer verwalteten Archivumgebung, in der die Primärkopie der Daten auf Tape vorgehalten wird. In so einem Fall sind die Zugriffszeiten wichtiger.

Bei Dateien, die über mehrere Kassetten verteilt gespeichert sind, kommt es dann auch auf die Lade- und Entlade-Performance an. Das Marketing-Argument für proprietäre Laufwerke war immer ihre Eignung für anspruchsvolle Workflows und hohe Auslastung, da sie den LTO-Laufwerken mechanisch überlegen seien.

Tatsächlich sind die konstruktiven Unterschiede eher gering. In LTO-Laufwerken ist eine Reihe von Komponenten verbaut, die im Prinzip denen in den TS1150/TS1155-Laufwerken von IBM entsprechen.

4. Bitfehlerrate:

Die Bit-Fehlerrate (BFR) ist wohl die wichtigste Spezifikation für alle Speichergeräte. Mit LTO-7 wurden mehrere neue Prüffunktionen für die Datenintegrität eingeführt, u. a. Fehlerkorrekturverfahren für die Header des Formats, in dem die Daten auf Tape gespeichert werden. Diese Funktion sorgte dafür, dass die Spezifikation für die BFR-Erkennung bei LTO-7 nur einen einzigen, nicht erkennbaren Bit-Fehler pro 1019 übertragene Bit zulässt. Diese Datenintegritätsprüfung ist 100-mal schneller als bei LTO-6 und damit auf Enterprise-Niveau. Proprietäre Bandformate bieten insofern keinerlei Vorteile mehr in Bezug auf Datenintegrität und -zuverlässigkeit.

Die LTO-7-BFR-Spezifikation basiert auf einer Berechnung nicht korrigierbarer C2-ECC-Ereignisse unter der Voraussetzung, dass alle Fehler zufällig und voneinander unabhängig auftreten. Es handelt sich um eine theoretische Analyse, da es bei einer Datenrate von 300 MByte/s wohl an die 130 Jahre dauern würde, bis ein Fehlerereignis im Experiment ermittelt werden könnte.

5. Weitere Faktoren:

Neben den primären Spezifikationen, die meist für die Auswahl von Tape-Formaten angewendet werden, zeichnet sich das LTO-Format gegenüber proprietären Tape-Formaten durch eine Reihe weiterer Vorteile aus. Geringere Strom- und Kühlungskosten sowie Standards für Verschlüsselungsschlüssel, um nur einige wenige zu nennen, mögen zwar die Leistung eines Bandlaufwerks in einem bestimmten Szenario nicht sonderlich beeinflussen, aber sie können in großen Library-Umgebungen sehr wohl für die Betriebskosten von Bedeutung sein.

6. Die Zukunft von Tape:

Das LTO-Konsortium hat eine erneuerte Roadmap nun bis zum LTO-12-Format präsentiert. LTO-12 soll 480 TByte komprimierte Kapazität pro Kassette und Datenraten bis zu 1.770 MByte/s ermöglichen. Die Markteinführung von LTO-12 ist zwar erst für 2030 geplant, doch unter Laborbedingungen wurden die Entwicklungen zur Gewährleistung von Aufzeichnungsdichte, Servo und allgemeiner Zuverlässigkeit mittels Fehlererkennung/-korrektur bereits belegt. Das LTO-Konsortium forscht, testet und hat zudem eine Vielzahl anderer Technologien patentiert, die auf der Verwendung von Standard-LTO basieren.

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