Paradigmenwechsel im Archivbereich. Früher noch die Domäne von Bändern, optischen und magneto-optischen Medien, tritt nun die Festplatte auf die Bühne. Die zusätzliche rapide Weiterentwicklung von Bandtechnologien könnte das Aus für optische Lösungen im Archiv bedeuten.
von Ulrike Rieß
Die Übernahme Plasmons durch Alliance Storage Technologies und die Ungewissheit um die dritte UDO-Generation haben die Diskussion um zukunftstaugliche Archivmedien wieder angeheizt. Hinzu kommen die revidierten Zahlen für die Lebensdauer von CDs oder DVDs, die optische Medien als kaum geeignet für Langzeitaufbewahrung darstellen. Im Bandbereich hingegen erfolgte über die letzten Jahre eine Bereinigung und trennte Marktführer von Nischenanbietern. Neu bei den Archivmedien sind allerdings Festplatten-Lösungen, die durch kostengünstige hohe Kapazitäten und umfassende Funktionalität punkten können. Um das geeignete Medium für die eigene IT-Infrastruktur herauszukristallisieren, muss sich der EDV-Verantwortliche mit internen Anforderungen, aber auch mit der physischen Leistungsfähigkeit der vorhandenen Angebote auseinander setzen.
UDO-Zukunft im Unklaren
Die von Plasmon entwickelte UDO-Technologie positionierte sich klar als das optimale Langzeitmedium für digitale Daten. In der zweiten Generation nimmt eine 5,1/4-Zoll-Cartridge 60 GByte unkomprimierter Daten auf. Für unterschiedliche Anforderungen existieren drei verschiedene UDO-Medientypen: True-Write-Once bedeutet einmal beschreibbar und nicht löschbar, Compliance-Write-Once ist ebenfalls einmal beschreibbar, verfügt aber über eine Scratch-Funktion zur gezielten Datenlöschung und Rewritable ist bis zu 10.000 Mal wiederbeschreibbar. (Siehe auch Artikel Ultra-Density-Optical (UDO)) Die Integrität der auf den Medien gespeicherten Daten ist auf 50 Jahre zertifiziert. In Jukeboxen können mehrere hundert Medien zusammengeführt, beschrieben, aufbewahrt und gelesen werden. Das gewährleistet auch automatisierte Archivierungsvorgänge, was die Datensicherheit und Integrität erhöht. Die Kassetten lassen sich an anderen Orten zwischenlagern.
Mit diesen Leistungsmerkmalen schien UDO prädestiniert für den Archiveinsatz. Allerdings erschien 2008 nicht wie angekündigt die dritte Generation des Formats (120 GByte), obwohl der Standard bereits verifiziert und verabschiedet war. Kurz danach kam es zum Verkauf des Herstellerunternehmens an einen amerikanischen Anbieter. Da bislang keine Angaben zur Weiterführung des Supports für europäische Anwender gemacht wurden, sind viele UDO-Nutzer verunsichert. Die einst so archivtaugliche Technologie scheint nun eine ungewisse Zukunft zu haben und IT-Manager tun gut daran, nach Alternativen zu suchen. Allerdings gilt es zu prüfen, welche wirklich in Frage kommen. Unabhängig von der Nachfolgetechnologie muss der Administrator klären, welchen Zeitrahmen ein solches Projekt in Anspruch nimmt. Denn eine Migration passiert nicht über Nacht. Allein schon die Planung kostet Zeit und die Durchführung selbst ist häufig langwierig. Anbieter wappnen sich bereits für die im Regen stehenden UDO-Anwender. Unternehmen wie HP oder PoINT raten zur Ablösung und geben Migrationsvorschläge. Darüber hinaus ist eine Prüfung der zu migrierenden Daten nötig, denn wenn einige Informationen im ständigen Zugriff stehen müssen, ist eine Migration losgelöst von internen Prozessen und Strukturen nicht möglich.
Es steht also zu befürchten, dass eine hoch entwickelte Archivtechnologie Abschied nimmt. Alternativen sind Bänder, andere optische Medien und zunehmend auch Festplatten.
CDs und DVDs nur mittelfristig nutzbar
Da sich auch DVDs und CDs in Jukeboxen zu großen Mengen zusammenfassen lassen, kommen ebenso optische Medien im Archiv zum Einsatz. Auf der CD finden 650 bis 879 MByte Platz, DVDs speichern zwischen 4,7 und 17 GByte. Hiermit zeigt sich aber bereits ein Nachteil für die Nutzung als Archivmedium. Alle anderen Datenträger können weit mehr digitale Informationen aufzeichnen. Unterschiedliche Formate – wiederbeschreibbar oder nur einmal beschreibbar – sind auch bei CDs oder DVDs erhältlich. Rückwärtskompatibilität ist nicht explizit zu beachten, da der Laser, der die Daten liest, optische Medien sowohl aus dem Jahr 1997 wie auch 2008 erkennt und lesen kann. In den Anfangszeiten versprach die CD/DVD-Industrie eine Lebensdauer von 50 Jahren und mehr. Allerdings mussten diese anfänglich sehr hoch angesetzten Angaben zur Lebensdauer weit nach unten geschraubt werden.
Die Alterung und Lesefähigkeit der Medien hängt sehr stark von der Behandlung und der Lagerungsumgebung ab. Schon Sonnen- oder Halogenlicht, Hitze oder Kälte lässt die Datenträger schnell altern. Man geht davon aus, dass eine optimale Lebensdauer durch Lagerung bei konstant 20 Grad Celsius in absoluter Dunkelheit erreicht werden kann. Allerdings spielt auch die Produktqualität eine große Rolle. So können schlecht produzierte CDs durchaus nach einigen Jahren Leseprobleme aufweisen. 50 Jahre Lebensdauer lassen sich wohl nur rein theoretisch und unter quasi Reinraum-Bedingungen erreichen. Selbst wenn die CDs in einer Jukebox rotieren, so werden sie doch von Zeit zu Zeit manuellem Umgang oder anderen »Stressfaktoren« ausgesetzt. Eine realistischere Einschätzung der Lebensdauer für CDs liegt bei etwa 15 bis 25 Jahren – unter guten Bedingungen.
Eine technische Erklärung für die Vergänglichkeit der CDs lieferte Bayer in Leverkusen: Unter der bedruckten Oberseite einer CD kommt eine Schicht aus Klarlack, gefolgt von einer dünnen Schicht aus Aluminium. Unterhalb dieses feinen MetalIfilms liegt der durchsichtige Kunststoff Polycarbonat, der in Form kleiner Vertiefungen die Informationen speichert. Der Laserstrahl tastet diese ab und gibt sie wieder. Das Aluminium reflektiert dabei den Laserstrahl. An das Metall können Sauerstoff- und Wassermoleküle gelangen. Damit reagiert das Aluminium über Jahre hinweg zur durchsichtigen Verbindung Aluminiumhydroxid. Zwar bleiben die Vertiefungen in der Polycarbonatschicht erhalten, doch der Laserstrahl wird nicht mehr reflektiert, der Datenträger mithin unlesbar. Das schränkt die Leistungsfähigkeit von CDs und DVDs im Archivumfeld ein.
Bei den steigenden Datenmengen auch in Archiven stellt sich die Frage, ob CDs oder DVDs noch das Mittel der Wahl für Langzeitarchivierung sind, allein schon aus Kapazitätsgründen. Wer im Archiv schnelle Zugriffszeiten benötigt, kann heutzutage auf Festplatten zurückgreifen; wer gute Auslagerfähigkeit sucht, kann Bandtechnologien einsetzen. Im kommerziellen Umfeld werden sich optische Medien sicher noch lange halten, professionell betriebene Archive werden in absehbarerer Zeit aber auf andere Formate setzen.
Band als beständigste Alternative
Platzhirsch unter den Archivmedien beziehungsweise -technologien ist nach wie vor das Band. Aus dem Backup-Bereich fast völlig verdrängt, ist es jedoch in unterschiedlichsten Formaten im Archiv vertreten. Innerhalb der letzten fünf bis zehn Jahre erfolgte eine Marktbereinigung in punkto Format. Dabei kristallisierten sich die Marktführer heraus. Erfolgreichste Bandtechnologie ist derzeit Linear Tape Open (LTO), das mittlerweile in seiner vierten Generation 800 GByte nativer Daten auf einer Cartridge mit einer Transferrate von 120 Mbit/s speichert. In der Popularität etwas abgeschlagen ist Digital Linear Tape. DLT-S4 fasst auch 800 GByte, bewegt die Daten aber nur mit 60 Mbit/s. Diese beiden stellen den Großteil an Archivmedien. Andere Formate wie Advanced Intelligent Tape (AIT), VXA, DAT, Mammoth oder Travan und QIC spielen in diesem Segment nur noch untergeordnete Rollen.
Bänder eignen sich aus mehreren Gründen sehr gut für den Archivbetrieb. Zum einen sprechen die hohen Kapazitäten und guten Übertragungsraten für sich. Zum anderen sind die neuesten Versionen von früheren Nachteilen befreit, wie beispielsweise Abrieb oder dem Datenverlust bei schwankenden Schreibgeschwindigkeiten. Auch bei den Zugriffszeiten wurde mittels Memory-Chip-Technologie nachgebessert. Müssen Daten nicht ständig verfügbar sein, so lassen sich Bänder hervorragend transportieren und auslagern. Die Medien sind robust und ein Sturz beschädigt sie nicht so leicht. Sie beanspruchen nicht dauernd Strom. Mit Autoloadern und Tape-Librarys lassen sich auch hier große Kapazitäten abbilden und hilfreiche Automatismen einsetzen.
Zukunftstauglichkeit beweist Bandtechnologie bereits seit langem. Formate wie LTO entstanden in Zusammenarbeit mehrerer namhafter Unternehmen und werden von diesen auch weiter entwickelt. Dabei behalten die Hersteller stets die Rückwärtskompatibilität und Migrationsmöglichkeiten im Fokus. Im Falle von LTO sind jeweils zwei Vorgängergenerationen mit dem neuesten Laufwerk lesbar. Damit kann der Archivbeauftragte eine eventuell notwendige Erneuerung und Migration präzise planen. Die Lebensdauer der Medien selbst hängt von der Art des Gebrauchs ab. Oft beschrieben, gelesen und gespult verringern sich auch hier die Lebenserwartungen. Generell liegen die Herstellerangaben bei 30 bis 50 Jahren.
Das Band ist technologisch noch nicht ausgereizt. Dank des Nobelpreis-gekürten GMR-Effekts (giant magnetoresistance) lässt sich laut IBM ein weiterer Quantensprung erreichen. Mit speziell kunststoffbeschichteten Bändern, zahlreichen Spuren und hochsensiblen Schreib/Lese-Köpfen sollen in naher Zukunft bis zu 100 TByte auf eine Kassette passen. Damit wird das Band auch in Zukunft Hauptakteur in digitalen Archiven sein.
Allerdings gibt es einige Nachteile bei Bandmedien. Eine Cartridge kann immer nur einen Daten-Stream aufnehmen, parallele Zugriffe sind nicht möglich. Sind die Bänder ausgelagert, dauert es entsprechend länger, eine Wiederherstellung anzustoßen. Die Zugriffszeiten selbst wurden verbessert, liegen aber noch unter denen von Festplatten. Zudem spart das physische Auslagern zwar Strom, aber externe Lagerkosten fallen an. Für einige Anforderungen, die erst in den letzten Jahren in Archiven auftauchten, sind Bänder deswegen nur bedingt geeignet. Trotzdem werden sie mehrheitlich zur Anwendung kommen.
Festplatten rücken ins Archiv vor
Mit verstärkter Digitalisierung unserer Informationen, beispielsweise im medizinischen Bereich, haben sich die Ansprüche für Langzeitaufbewahrung verändert. Archive werden nicht mehr nur als losgelöste Inseln oder gar Datengräber verstanden. Vielmehr müssen einige Daten, die über lange Zeiträume sicher abgelegt sind, dennoch im ständigen Zugriff bleiben. Zudem steigen die Datenbestände für diese Art der Archive drastisch an. Bestes Beispiel sind hier Online-Enzyklopädien oder medizinische Unterlagen wie Patientenakten, Röntgenbilder oder MRT-Aufzeichnungen. Optische Medien bieten hier nicht die nötigen Kapazitäten, Bänder sind umständlich in der Handhabung. An dieser Stelle kommen Festplattenarchive ins Spiel.
Mit kostengünstigen und hochkapazitären SATA-Drives, zahlreichen Funktionen sowie guter Verwaltung weisen Disk-Silos Vorteile für die Langzeitaufbewahrung auf. Eine einzelne Festplatte kann mittlerweile bis zu zwei TByte an Informationen aufnehmen, Cache-Technologie macht die Annahme mehrerer Datenströme möglich. Ebenso gibt es keine Probleme, die Daten parallel zu verteilen. Speichererweiterungen erfolgen meist ohne Unterbrechung beziehungsweise Ausschalten des Systems. Darüber hinaus lassen sich die digitalen Informationen zusätzlich absichern. RAID-Schutz oder Replikation in andere Standorte schützen die Daten vor einem Systemfehler oder -ausfall.
Attraktiv für Archive konnten Festplatten aber erst durch stromsparende Technologien wie Massive Array of Idle Disks (MAID) oder so genannte »spin-down«-Drives werden. Dabei werden die Laufwerke bei Nichtgebrauch – keine I/O-Operation – heruntergefahren und verbrauchen so weniger Energie.
Größter Nachteil der Festplattenarchive, neben einem ständigen Stromverbrauch und Platzansprüchen, ist die Lebensdauer von HDDs. Die durchschnittliche Zahl der Betriebsstunden, bevor eine Festplatte ausfällt, wird als MTTF (Mean Time To Failure) bezeichnet. Bei Festplatten, die repariert werden können, wird als Wert MTBF (Mean Time Between Failures) angegeben. Alle Angaben zur Haltbarkeit sind bislang ausschließlich statistische Werte. Die Lebensdauer einer Festplatte hängt wie auch bei anderen Medien vom Umgang und der Aufbewahrung ab. Vibration, Stöße, zu viele I/O-Operationen oder zu hohe Umgebungstemperatur können zur Verringerung der Lebenszeit führen. Da Festplatten-Archive aber in dafür vorgesehenen klimatisierten Räumen eingerichtet sind, sollten solche Stressfaktoren weitgehend ausgeschlossen sein. Trotzdem sind die Angaben eher vage: 10 bis 30 Jahre ist die derzeitige Aussage der Industrie. Allerdings stecken HDDs einen physischen Ausfall leichter weg als andere Medien. Nicht nur RAID-Schutz und Replikation machen dies möglich. Heutige Systeme erlauben den Austausch einer fehlerhaften Platte und den »Rebuild« der Daten ohne Abschaltung.
Da solche Archive aber stets Strom benötigen und auch einen gewissen Administrationsaufwand verlangen, sind sie bislang nur bei speziellen Anforderungen sinnvoll oder fungieren als Ergänzung zu bestehenden anderen Archivlösungen.
Technologie-Mix flexibel und zukunftstauglich
Es zeigt sich, dass künftige Archive nicht nur mit einer Technologie arbeiten werden. Vielmehr ist ein Mix von unterschiedlichen Produkten eine flexiblere und sichere Möglichkeit, Informationen lange vorzuhalten. Dabei wird auch in Zukunft das Band überwiegend eingesetzt, allerdings verstärkt sich der Einsatz von Festplatten in diesem Umfeld. Auf lange Sicht haben optische Medien hier ausgespielt. Eine Kombination von verschiedenen Lösungen ermöglicht zudem eine optimierte Planung von notwendigen Migrationen und macht unabhängig, da der Anwender nicht nur an eine Lösung gebunden ist. Zudem kann er seine Informationen je nach Wert und Zugriffsanforderung auf den adäquaten Medien verteilen.
Allerdings müssen EDV-Verantwortliche bei allen Medien grundlegende Dinge beachten. Das beste Medium nutzt nichts, wenn Lesegeräte und Software die Daten nicht mehr lesen können. Die Festplatte ist hier wohl technologisch am besten dran. Außerdem müssen die Formate der Daten auf Standards aufbauen, damit alle Informationen später noch lesbar sind. Betriebe, die auf Nummer sicher gehen wollen, werden deswegen das bislang optimale Medium – Mikrofiche – weiterhin in ihre Technologiekombination einbeziehen.