Ganz ohne Festplatten geht es nicht

Die langen Zugriffszeiten sind ein Grund dafür, dass Tape in allen Bereichen abseits von weniger latenzabhängigen Anwendungen wie Langzeit-Backups kaum noch Verwendung findet - und das, obwohl die Laufwerke beim Lesen von durchlaufenden Datensegmenten teils schneller sind als etwa SATA- oder SAS-Festplatten. "Wir erreichen schon so 300 MByte pro Sekunde", sagt Loos. Bei komprimierten Daten kann die Lesegeschwindigkeit sogar auf 700 MByte/s steigen, da Daten kompakter auf dem Band liegen. In diesem Fall kann das an anderer Stelle zu einem Flaschenhals-Effekt führen, wenn Backups beispielsweise zurückgespielt werden müssen.

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Die Tape Libraries sind nämlich per Lichtwellenleiter an eine weitere Ebene angeschlossen. Ein Fileserver mit herkömmlichen Festplatten dient beim Schreiben und Lesen großer Datenmengen als Cache. Darauf werden Backup-Daten zwischengespeichert, bevor sie in einem Zug auf die Magnetbänder überspielt werden. Das Write-Once-Read-Many-Konzept (WORM) der LTO-Bandlaufwerke erfordert eine solche Maßnahme aus besagten Gründen der Haltbarkeit. Es kann dabei vorkommen, dass die Festplatten mit den hohen Geschwindigkeiten der Bandlaufwerke nicht mithalten können, was manchmal zu Verlangsamungen bei der Datenmigration führt.

  • Im Inneren der Tape Library (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Die Serverschränke beinhalten Technik verschiedener Hersteller. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Patchkabel kreuz und quer. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Die Serverschränke beinhalten Technik verschiedener Hersteller. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • LTO-5-Tape von IBM (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ein offenes Bandlaufwerk (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Tape und Bandlaufwerk (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • LTO-5-Tape von IBM (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Im Inneren der Tape Library (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Tapes lagern neben- , über- und hintereinander. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Serverschränke in Reih und Glied (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Auf dem schwarzen Magnetband werden Daten gespeichert. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Tapes lagern neben- , über- und hintereinander. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Im Inneren der Tape Library (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
Die Serverschränke beinhalten Technik verschiedener Hersteller. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Der Festplatten-Cache steht übrigens im gleichen Raum. "Werfen wir doch mal eine Datenprüfung an, damit es etwas zu sehen gibt", sagt Loos. Tatsächlich: Grüne Lichter flackern auf. Sie zeigen, dass die Festplatten gerade viel zu tun haben. Währenddessen bewegt sich der mechanische Arm in der Tape Library zwischen den Bändern hin und her. Er ist gut durch eine Glasscheibe in der Mitte des Schrankes zu erkennen.

Dass ein Anwender seine Daten verliert und ein Backup anfordert, ist bei Loos nicht ungewöhnlich. Mit einer Steuerungssoftware kann er bestimmte Daten direkt abrufen und über das interne Netzwerk auf den Computer des Anwenders aufspielen. Darin lassen sich auch Scripts ausführen, die Backup-Prozesse anstoßen oder Datenintegritätsprüfungen von Tapes durchführen.

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Sehr selten geschieht es, dass es im GFZ zu einem Totalausfall kommt. Das hatte beim letzten Mal keine äußeren Ursachen, sondern war schlicht menschliches Versagen. "Beim letzten Vorfall wurde aus Versehen das komplette Dateisystem gelöscht", sagt Loos. Aus diesem Grund musste sein Team ein Vollbackup zurückspielen, was mehrere Wochen gedauert haben soll. Auch Stromausfälle kommen auf dem Gelände, das abseits der Stadt auf einem Hügel liegt, häufiger vor. Dies fängt aber die im Rechenzentrum integrierte USV-Anlage ab.

Verhalten wie HDDs

LTO-Magnetbänder speichern auf einem Cache eine Verzeichnisstruktur, welche Informationen zu Dateien auf dem Datenträger enthält - ähnlich aktuellen Festplatten und SSDs. Theoretisch ließe sich ein Bandlaufwerk heute noch immer als Datenspeicher direkt an einen PC anschließen.

  • Im Inneren der Tape Library (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Die Serverschränke beinhalten Technik verschiedener Hersteller. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Patchkabel kreuz und quer. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Die Serverschränke beinhalten Technik verschiedener Hersteller. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • LTO-5-Tape von IBM (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ein offenes Bandlaufwerk (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Tape und Bandlaufwerk (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • LTO-5-Tape von IBM (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Im Inneren der Tape Library (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Tapes lagern neben- , über- und hintereinander. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Serverschränke in Reih und Glied (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Auf dem schwarzen Magnetband werden Daten gespeichert. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Tapes lagern neben- , über- und hintereinander. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Im Inneren der Tape Library (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
Patchkabel kreuz und quer. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Hat ein Band ausgedient, werden dessen gespeicherte Daten nicht gelöscht. Stattdessen wird die Verzeichnisstruktur entfernt, so dass Daten theoretisch nicht mehr lesbar sind. Über Umwege können Informationen aber noch immer ausgelesen werden, weshalb ausgemusterte Laufwerke in einer Mülltonne landen, die mit einem stabilen Schloss verriegelt ist. "Das Löschen übernimmt ein Dienstleister", sagt Loos.

Neben HDDs und SSDs gibt es eine dritte Option, die Tape im Bereich Backup Konkurrenz machen könnte: Cloud Storage. Amazon Web Service bietet beispielsweise den Dienst AWS Glacier an, der auf Amazon S3 basiert. "Bei der Nutzung einer solchen Tape-Virtualisierung mit dem AWS Storage Gateway präsentiert der Gateway-Client lokal im RZ des Kunden über eine iSCSI-Schnittstelle ein virtuelles Gerät, das zu einem Bandlaufwerk oder einem Bandlaufwerk-Roboter kompatibel ist und von gängiger Software wie ein echtes Bandlaufwerk genutzt werden kann", sagt Constantin Gonzalez, Principal Solutions Architect bei AWS in Deutschland.

  • Im Inneren der Tape Library (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Die Serverschränke beinhalten Technik verschiedener Hersteller. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Patchkabel kreuz und quer. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Die Serverschränke beinhalten Technik verschiedener Hersteller. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • LTO-5-Tape von IBM (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ein offenes Bandlaufwerk (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Tape und Bandlaufwerk (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • LTO-5-Tape von IBM (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
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  • Tapes lagern neben- , über- und hintereinander. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Serverschränke in Reih und Glied (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Auf dem schwarzen Magnetband werden Daten gespeichert. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Tapes lagern neben- , über- und hintereinander. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Im Inneren der Tape Library (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
Serverschränke in Reih und Glied (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Solche virtuellen Tapes haben natürlich den Vorteil, dass initiale Kosten für Hardware wegfallen. Allerdings fallen monatliche Kosten pro GByte an, die am Beispiel des GFZ mit seinen 3 Petabyte und dem GByte-Preis von 0,012 US-Dollar immerhin 36.000 US-Dollar betragen würden. Zudem wird ein Preis berechnet, um Daten abzurufen. Die Wartezeit auf diese beträgt etwa fünf Stunden.

Für einige Anwendungen würde sich diese Alternative sicherlich lohnen. Es wird aber deutlich, dass selbst zentralisierter Cloud-Speicher momentan teils noch nicht mit den Preisen des mehr als 60 Jahre alten Tape-Storage mithalten kann. So werden im GFZ und anderen Einrichtungen Tape Libraries weiter ihren Platz finden - im klimatisierten Keller.

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 Bandlaufwerke als Backupmedium: "Wie ein bisschen Tetris spielen"
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