Die Rolle von LTO-Tape-Libraries in einer Storage-Architektur

Warum das Tape im Datacenter noch lange nicht am Ende ist

| Autor / Redakteur: Bernd Reder / Ulrike Ostler

Seinen Charme entfaltet LTO nicht nur bei kalten Daten: Sicherheit, Kosten und Energieeffizienz bringen die Bandtechnik immer wieder ins Spiel.
Seinen Charme entfaltet LTO nicht nur bei kalten Daten: Sicherheit, Kosten und Energieeffizienz bringen die Bandtechnik immer wieder ins Spiel. (Bild: gemeinfrei: Stefan Keller auf Pixabay)

Bandlaufwerke auf Basis der Linear-Tape-Open-Technologie (LTO) sind seit fast zwei Jahrzehnten auf dem Markt. Doch noch sind LTO-Cartridges für das Speichern und Archivieren von Daten unverzichtbar. Daran wird sich so schnell nichts ändern. Denn für Tape-Systeme sprechen nicht nur die hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Auch unter dem Aspekt Datensicherheit sind Bandlaufwerke unverzichtbar.

Zweifellos zählen Systeme mit Flash-Speichermedien wie SSDs derzeit zu den „Stars“ unter den Storage-Techniken. Doch im Zuge der Digitalisierung gewinnt eine Technologie an Bedeutung, die seit dem Jahr 2000 für das Speichern und Archivieren von Informationen verwendet wird: Bandlaufwerke auf Basis des Standards LTO (Linear Tape Open).

Die weltweite Datensphäre wächst in den kommenden sechs Jahren dramatisch, von rund 40 Zettabyte auf mehr als 170 Zettabyte im Jahr 2025.
Die weltweite Datensphäre wächst in den kommenden sechs Jahren dramatisch, von rund 40 Zettabyte auf mehr als 170 Zettabyte im Jahr 2025. (Bild: IDC / Seagate)

Denn ein Effekt der Digitalisierung ist, dass die Datenmengen rapide ansteigen. Das belegt die Studie „Data Age 2025“ des Marktforschungshauses IDC und von Seagate. Demnach wird das weltweite Datenvolumen von derzeit rund 40 Zettabyte bis zum Jahr 2025 auf 175 Zettabyte anwachsen. Diese Zahl umfasst alle Daten, die generiert, über Netzwerke übermittelt und auf Rechnern, mobilen Endgeräten und Storage-Systemen gespeichert werden.

Für Unternehmen und Cloud Service Provider sind jedoch in erster Linie Geschäftsdaten relevant, die sie auf Servern und Storage-Systemen in ihren Rechenzentren ablegen. Dies werden laut IDC im Jahr 2025 etwa 3,75 Zettabyte sein.

„Kalte“ Daten benötigen keine Flash-Storage-Arrays

Doch was spricht dagegen, Unternehmensdaten auf Storage-Systemen zu speichern, die mit Festplatten oder Flash-Speichermedien wie SSDs ausgestattet sind? Eine ganze Menge. Denn laut IDC handelt es sich bei 60 Prozent der 3,75 Zettabyte an Business-Informationen um so genannte kalte Daten.

Dies sind Informationsbestände, auf die Nutzer weniger als einmal im Monat zugreifen. Solche Daten müssen daher nicht auf kostspieligen Speichermedien mit kurzen Zugriffszeiten lagern. Das gilt beispielsweise für Backup-Daten und Informationen, die archiviert werden.

LTO-Systeme wie die Tape Library Fujitsu Eternus LT260 können auf 42 Cartridges bis zu 16,8 Petabyte an Daten in komprimierter Form speichern. Einstiegssysteme wie Eternus LT20 S2 haben eine Kapazität von bis zu 240 Terabyte.
LTO-Systeme wie die Tape Library Fujitsu Eternus LT260 können auf 42 Cartridges bis zu 16,8 Petabyte an Daten in komprimierter Form speichern. Einstiegssysteme wie Eternus LT20 S2 haben eine Kapazität von bis zu 240 Terabyte. (Bild: Fujitsu)

Hier kommen Tape Libraries in Spiel. Systeme auf Basis der aktuellen achten Generation der LTO-Spezifikation des LTO Consortium können auf einer Cartridge bis zu 30 Terabyte (TB) Daten in komprimierter Form speichern. Bei einer Schreibgeschwindigkeit von 300 Megabyte pro Sekunde (MB/s) lässt sich pro Stunde mehr als ein Terabyte auf ein LTO-8-Band überspielen.

Deutlich höher liegt mit 750 MB/s die Leserate. Von Vorteil ist, dass ein LTO-8-Laufwerk auch eine LTO-7-Cartridge beschreiben und von dieser Daten lesen kann. Dadurch sind ältere Datensicherungen weiterhin im Zugriff, auch wenn ein Unternehmen mittlerweile LTO-8-Systeme verwendet.

Umgekehrt ist unter dem Aspekt Zukunftssicherheit zu beachten, dass die LTO-Roadmap die Weiterentwicklung der LTO-Technologie bereits bis zur zwölften Generation (LTO-12) festgeschrieben hat. Dann soll eine Cartridge nativ bis zu 192 TB Speicherplatz bieten. Beim Einsatz von Kompressionsverfahren sind es sogar 480 TB.

Geringere Kosten und gut für die Umwelt

Ein Pluspunkt von LTO-Systemen wie den Tape Libraries der „Eternus LT“-Serie von Fujitsu sind die geringen Kosten. Sie betragen umgerechnet 0,004 US-Dollar pro Gigabyte. Bei Enterprise-SSDs sind dagegen derzeit etwa 0,20 bis 0,30 Dollar pro GB zu veranschlagen. Bei Festplatten liegen die Kosten bei etwa 0,10 Dollar pro GB.

Daher bietet es sich allein aus Kostengründen an, kalte Daten auf Tape Libraries zu verlagern. Storage-Arrays mit Flash-Medien oder Harddisks mit SAS-Schnittstellen stehen dadurch Anwendungen und Daten zur Verfügung, auf die Nutzer häufig zugreifen und die kurze Antwortzeiten erfordern.

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Das US-amerikanische Beratungshaus ESG hat ermittelt, wie sich die Gesamtkosten über einen Zeitraum von zehn Jahren darstellen, wenn für die Datenspeicherung Festplatten, Cloud-Storage-Ressourcen und LTO-8-Systeme zum Einsatz kommen. Der Ausgangspunkt war ein Datenvolumen von 1.000 Terabyte. Berücksichtigt wurden die Aufwendungen für die Hard- und Software, die Speichermedien, die IT-Infrastruktur, die Wartung und den Betrieb sowie für das Personal.

Das Resultat: eine Lösung, die ausschließlich auf Hard Disks setzte, kam auf 15 Millionen US-Dollar, ein Cloud-Ansatz auf 6 Millionen Dollar. Am besten schnitt LTO-8 mit 2 Millionen Dollar ab.

Die Kosten und der Strom

Apropos Kosten: Ein Faktor, der bei Systemen in Rechenzentren immer wichtiger wird, ist die Umweltverträglichkeit, speziell vor dem Hintergrund der Diskussionen über eine CO2-Steuer. Auch in diesem Punkt weisen Bandlaufwerke Vorteile auf. Sie benötigen beispielsweise weniger als zwei Prozent des Stroms, den konventionelle Festplatten verbrauchen. Der Grund: Im Gegensatz zu Storage-Arrays mit HDDs oder SSD-Laufwerken sind Bandbibliotheken inaktiv, wenn sie nicht benötigt werden. Das reduziert nicht nur den Strombedarf, sondern auch die Anforderungen an die Kühlung im Datacenter.

Klassisches Einsatzfeld: Archivierung von Daten

Zu den klassischen Einsatzfeldern von LTO-8-Systemen zählen das Archivieren von Datenbeständen. So verlangen Vorgaben wie die „Grundsätze zur ordnungsmäßigen Führung und Aufbewahrung von Büchern, Aufzeichnungen und Unterlagen in elektronischer Form sowie zum Datenzugriff“ (GoBD), dass Unternehmen Geschäftsdaten bis zu zehn Jahre lang aufbewahren und Behörden bei Bedarf zu Verfügung stellen.

Wichtig ist, dass eine Tape Library auch WORM-Medien (Write Once Read Many) unterstützt. Sie speichern Daten in einem Format, das nachträglich nicht mehr verändert werden kann und somit revisionssicher ist.

Für den Einsatz von LTO-Systemen als Backup- und Archivierungsmedium spricht zudem die lange Lebensdauer der Cartridges. Magnetbänder sind bei entsprechender Pflege auch noch nach 30 Jahren lesbar, vorausgesetzt, die passenden Bandlaufwerke stehen zur Verfügung. Die Lebensdauer von Festplatten und SSDs beträgt dagegen nach Angaben der Hersteller etwa fünf Jahre. Selbst Hard Disks, die speziell für die Archivierung von Daten ausgelegt sind, erreichen eine Lebenspanne von weniger als zehn Jahren.

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Active Archive: Archivdaten „revitalisieren“

Allerdings wäre es eine Vergeudung von Ressourcen, wertvolle Informationsbestände auf Tape Libraries ad acta zu legen. Besser ist es, Mitarbeitern, Data Scientists und Forschern einen einfachen Zugang zu archivierten Daten zu ermöglichen. Das ist das Ziel von Ansätzen wie „Active Archive“. Eine solche Storage-Architektur kombiniert Flash-Speicher, Festplatten, Cloud-Storage-Ressourcen und Tapes. Ein wichtiger Bestandteil ist zudem ein virtuelles Dateisystem, etwa auf Basis des Linear Tape File System (LTFS) für Linux, macOS und Windows sowie TAR (Tape Archive) für Unix-Systeme. Hinzu kommen Lösungen für das Datenmanagement.

Ein Active Archive erlaubt es Usern, auf komfortable Weise auf alle Daten zuzugreifen: auf „warme“ Informationen auf HDD und SSD und auf kalte Informationsbestände auf LTO-Systemen. Dabei spielt es keine Rolle, wo sich diese Daten befinden, etwa im unternehmenseigenen oder einem Cloud-Rechenzentrum.

Die Roadmap der LTO-Ultrium-Spezifikation: Derzeit sind LTO-Laufwerke auf Basis der achten Generation der Norm (Gen8) im Einsatz. Gen12 soll auf einer Cartridge bis zu 480 Terabyte speichern.
Die Roadmap der LTO-Ultrium-Spezifikation: Derzeit sind LTO-Laufwerke auf Basis der achten Generation der Norm (Gen8) im Einsatz. Gen12 soll auf einer Cartridge bis zu 480 Terabyte speichern. (Bild: Ultrium LTO / Hewlett Packard Enterprise, IBM, Quantum)

Beschleunigen lässt sich der Zugriff auf Archivdaten, indem den LTO-Laufwerken SSDs oder Festplatten als Cache-Speicher vorgeschaltet werden. Das Resultat ist eine Storage- und Datenmanagementarchitektur, die Nutzern nach Bedarf alle Informationen zur Verfügung stellt, gleich, wann und auf welchen Systemen diese abgelegt wurden. Datenfriedhöfe gehören dadurch der Vergangenheit an.

Tape als Säule von Backups und Data Protection

Ein Anwendungsbereich von Tape-Systemen hat vor allem durch Cyber-Angriffe an Bedeutung gewonnen: die Sicherung von Daten auf LTO-Cartridges. Denn klassische Backup-Verfahren wie Snapshots und die Datenreplizierung erlauben es zwar, Informationen und komplette Systemumgebungen innerhalb kurzer Zeit von Backup-Medien wie Festplatten wiederherzustellen. Das heißt, es lassen sich für aktuelle Daten kurze RTO- und RPO-Werte sicherstellen (Recovery Time Objective, Recovery Point Objective).

Doch einen Schutz vor Cyber-Angriffen mithilfe von Erpresser-Software (Ransomware) bietet ein Backup nicht. Denn wegen der kurzen Sicherungsintervalle besteht die Gefahr, dass auch aktuelle Backup-Daten mit der Schadsoftware infiziert wurden. Gleiches gilt für Fälle, in denen wichtige Daten beschädigt oder durch illoyale Mitarbeiter (Insider) gelöscht wurden.

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Abhilfe schaffen Datensicherungen auf Tapes, die verschlüsselt sind und an einem Ort aufbewahrt werden, zu dem Insider und Cyber-Kriminelle keinen Zugriff haben (Off-Site Data Protection). Lösungen wie Eternus LT Tape Libraries bieten zu diesem Zweck eine starke Verschlüsselung auf Basis des AES-Verfahrens (Advanced Encryption Standard) mit 256-Bit-Schlüsseln an. Um die Verwaltung der Schlüssel zu vereinfachen, sind zudem Encryption Key Server verfügbar, die auf der KMIP-Spezifikation (Key Management Interoperability Protocol) basieren.

Wichtig ist, dass der Anbieter von Tape Libraries über Systeme für unterschiedliche Ansprüche verfügt, etwa für kleinere Unternehmen, Mittelständler und große Anwender.
Wichtig ist, dass der Anbieter von Tape Libraries über Systeme für unterschiedliche Ansprüche verfügt, etwa für kleinere Unternehmen, Mittelständler und große Anwender. (Bild: Fujitsu)

Unternehmen können somit eine Art Luftspalt zwischen Produktivdaten auf der einen sowie Backup- und Archivinformationen auf der anderen Seite einrichten. Diese Abgrenzung stellt sicher, dass mit Schadsoftware verseuchte oder beschädigte Informationen keinen Eingang in Datensicherungen finden.

Unternehmen steht somit jederzeit ein unverfälschter, sauberer Datensatz zu Verfügung. Das Schutzniveau lässt sich weiter erhöhen, wenn ein Unternehmen Tapes mit solchen Sicherungen an unterschiedlichen Standorten lagert.

Tape bleibt unverzichtbar

Tape Libraries sind gerade im Zeitalter explodierender Datenmengen wichtiger denn je. Denn sie bieten Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen die Möglichkeit, Informationsbestände bei überschaubaren Kosten und auf sichere Weise zu speichern. Zusätzlich erhöhen Technologien wie LTFS sowie die Einbindung von Tape-Systemen in ein hierarchisches Storage-Management und eine Data-Protection-Strategie den Nutzwert von Bandlaufwerken. Auf diese Vorteile sollten Anwender nicht verzichten, vor allem nicht vor dem Hintergrund der Digitalisierung.

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