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Tape-Technologie für das 21. Jahrhundert Günstig, platzsparend, langlebig, sicher – und mit klarer Roadmap

| Autor / Redakteur: lic.rer.publ. Ariane Rüdiger / Dr. Jürgen Ehneß

Tape wurde schon zigmal totgesagt, lebt aber noch immer. Das hat nicht zuletzt mit unbestreitbaren Vorteilen der Technologie bei Energieverbrauch, Haltbarkeit und Sicherheit vor äußeren Einflüssen zu tun. Zwei Beispiele für neue Storage-Technologien und Produkte im Zusammenhang mit Tape.

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Tape hat als Speichermedium eine lange Vergangenheit – und eine vielversprechende Zukunft.
Tape hat als Speichermedium eine lange Vergangenheit – und eine vielversprechende Zukunft.
(Bild: © kubais - stock.adobe.com)

Wer sich schon länger mit Informationstechnik befasst, weiß, wie oft Speicherbänder bereits totgesagt wurden. Und wie hartnäckig sich Tape bis heute behauptet. So werden nach Daten von Fujifilm, derzeit größter Speicherbandhersteller der Welt, 58 Prozent des Umsatzes im Markt der Datenarchivierung trotz aller Ankündigungen festplatten- oder optikbasierter Technologiealternativen mit Tape-Storage erwirtschaftet.

Die Gründe dafür sind vielfältig. Ein wichtiges Argument der Tape-Befürworter ist die stetige Weiterentwicklung bei Speicherdichten und Speichermedien, die schon heute bis etwa 2030 definiert ist. Die LTO-Roadmap reicht derzeit bis zur 12. Generation. Sie soll nativ 192 Terabyte (TB) und komprimiert 480 TB pro Tape speichern.

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Auch die magnetischen Beschichtungen werden weiterentwickelt und immer feiner granuliert. Je feiner das Granulat, desto höher die Speicherdichte (siehe Abbildung 1). Gegenwärtig bringt Fujifilm als neues magnetisches Speichermedium Strontiumferrit auf den Markt. Die Speicherdichte ist immens: Es passen 400 TB und damit 33-mal so viele Daten auf dieselbe Fläche, vergleicht man mit LTO-8. Ab LTO-Generation 10 könnte Strontiumferrit verwendet werden. Sie ist für 2022 geplant.

Gegen elektromagnetische Pulse und Störungen im Stromnetz sind die analog arbeitenden Tapes durch die Trennung von den üblichen digitalen Infrastrukturen geschützt. Auch die immer häufiger vorkommenden Hacker-Attacken mit Ransomware und anderen Angriffstypen können Tape normalerweise nichts anhaben. Es sei denn, die darauf archivierten Daten wären bereits vor dem Schreiben korrumpiert worden. Man spricht hier von „Air Gap“.

Tape-Backups laufen, einmal definiert, automatisch ab. Die Datenintegrität gespeicherter Daten ist erheblich höher als bei Festplatten oder SSDs. Tape ist um Größenordnungen billiger, spart Platz und hält mehr als 30 Jahre. Bänder können problemlos anderswo aufbewahrt werden und andernorts auf einer zweiten Bibliothek ablaufen. Moderne Technologien wie LTO-8 sind auch durchaus schnell.

Energieeffiziente Speicherbänder

Besonders schwer könnte angesichts des stetig steigenden Energieverbrauchs der IT in Zukunft wiegen, dass Tape konkurrenzlos energieeffizient ist. Das schlägt sich zum Beispiel massiv bei lebensdauerbezogenen Gesamtkostenberechnungen nieder. Fujifilm nennt für ein initiales Speichervolumen (Jahr eins) von 1 Petabyte (PB), 35 Prozent Datenwachstum pro Jahr und einer jährlichen Retrieval-Rate von 12 Prozent über den Zeitraum von zehn Jahren Einsparungen von 75 Prozent gegenüber Disk-Storage und von 70 Prozent gegenüber Cloud-Storage. Dies gilt, wenn automatisierte Tape-Systeme verwendet werden.

Die Energiekosten eines Festplattensystems sind dabei über diesen Zeitraum um den Faktor 90 höher als die einer automatisierten Tape-Library. Für die Cloud wurden in diesem Vergleich keine Angaben gemacht. Auch die Kohlendioxidbilanz ist entsprechend vorteilhaft: Für denselben Anwendungsfall erzeugt Tape laut Fujifilm 35 Tonnen Kohlendioxid, Disk über 3.000. Werden für Kohlendioxidausstöße erst einmal happige Gebühren fällig, könnte dieses Argument durchaus gewichtig sein.

Nun hat Fujifilm, das seit 2015 eng mit IBM kooperiert, eine neue Technologie vorgestellt. Sie nimmt das Thema Cloud und Object Storage auf und führt es in Richtung Tape weiter. Die Rede ist von Software-Defined Tape (SDT).

Software-Defined Tape archiviert S3-Objekte vor Ort

Darunter versteht Fujifilm eine objektbasierte Archivierungs-Software. Sie archiviert Daten, die auf beliebiger S3-Storage in der Cloud oder anderswo lagern, On-Premises als Objekte auf Tape-Medien ab LTO-7. Die Daten werden komprimiert, die Metadaten ebenfalls gespeichert.

Außerdem hat Fujifilm ein dazu passendes offenes File-Format, OTFormat, entwickelt. OTFormat schreibt Objekte auf Tape, ist herstellerneutral und soll als Zusatzfunktion der Tape-Medien ohne weitere Kosten zu den Kunden kommen. Fujifilm spricht in diesem Zusammenhang von „Glacier fürs eigene Rechenzentrum“. Die Technologie wird unter der Marke „Object Archive“ vertrieben und eignet sich für aktive und tiefe Archive mit Volumina über 1 PB.

Adressiert werden damit Branchen wie Forschung, Genomik und Biowissenschaften, Datenanalyse, Hochleistungsrechnen, Transport. In Europa soll die Technologie über autorisierte Partner vertrieben werden.

Modernes Datenmanagement bezieht Tape selbstverständlich ein

Auch für den auf Datenmanagement spezialisierten Anbieter Strongbox ist es selbstverständlich, Tape Libraries in sein Produkt einzubeziehen. Strongbox hat mit Stronglink ein aggregiertes Metadaten-Repository und einen mit Metadaten unterlegten Regelmechanismus entwickelt. Mit diesen beiden Mitteln lassen sich automatisierte Workflows entwickeln.

Stronglinks Hardware-Basis ist eine sogenannte „Constellation“, die aus beliebig vielen Knoten besteht. Sie speichern vor allem Metadaten, die aus den Daten aller vorhandenen Speichermedien ausgefiltert werden. Stronglink akzeptiert als Metadaten sowohl kundenspezifische Formate, die vom Kunden selbst definiert wurden, aber auch automatisch extrahierte Daten sowie Daten, die das Dateisystem oder die Applikation zur Verfügung stellen.

Mit deren Hilfe und den kundenspezifisch generierten Regeln soll es möglich werden, Daten zwischen den unterschiedlichen Speicherebenen und -medien zu verschieben. Dabei wird auch Storage außerhalb des Datenpfades einbezogen, beispielsweise irgendwo gelagerte Tape-Kopien.

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Insgesamt können Anwender sechs autonome Engines verwenden: Metadaten, Query, Analytics, Workflow, Visualisierung und Datenmigration. Dazu kommen noch Datenservice wie Lebenszyklusmanagement, File-Audits, Datenschutz und Storage Resource Management.

Die Schnittstelle zu den Anwendungen bildet ein Virtuelles File System (VFS). Es kommt mit den wichtigsten Zugriffsprotokollen zurecht, die Endanwender verwenden, um ihre Daten zu nutzen. Beispiele sind NFS, CIFS, S3, sFTP, HTTPs, Open-API. Auch hier ist Tape eine gleichberechtigte Alternative neben vielen anderen und wird keinesfalls als Auslaufmodell betrachtet. Zugriffe sehen aus Sicht des Anwenders nicht anders aus, als wenn Stronglink nicht benutzt würde.

Strongbox adressiert mit seiner Lösung Märkte wie Rohstoffförderung, produzierendes Gewerbe, Universitäten, Labore und HPC, Medien, Geo- und Biowissenschaften oder die öffentliche Verwaltung.

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Über den Autor

lic.rer.publ. Ariane Rüdiger

lic.rer.publ. Ariane Rüdiger

Freie Journalistin, Redaktionsbüro Rüdiger