Mehr Performance für Datenarchivierung

Back-up-to-Disk-Lösungen stärken Unternehmen den Rücken

„Die beste Verteidigung ist ein guter Angriff“, lautet sinnigerweise der Titel einer aktuellen Meta Group-Studie zum Thema Backup- und Restore. Leider stellt die regelmäßige Datensicherung immer noch eine der größten Herausforderungen im Bereich Storage Management dar. Nahezu zwei Drittel aller Aufwendungen für Speicher-Management entstehen durch fehlgeschlagene Backup-Prozesse, ausgefallene Bandlaufwerke und Medienfehler. Die bewährte und preiswerte Tape-Technologie bietet längst keine optimalen Rücksicherungszeiten mehr. Hinzu kommt, dass Bänder neue Compliance-Anforderungen der Finanzbehörde nicht erfüllen oder gesetzlichen Aufbewahrungsfristen nicht gerecht werden. Backup-to-Disk-Lösungen mit wesentlich höheren Sicherungs- und Wiederherstellungs-Geschwindigkeiten als Band-Systeme erfreuen sich deshalb steigender Nachfrage.

Um den Unternehmen den Übergang zu Backup-to-Disk zu erleichtern, ohne dass sie ihre gesamte Infrastruktur ändern müssen, entwickeln immer mehr Hersteller sogenannte Disk Libraries. Diese plattenbasierten Speichersysteme emulieren Bandbibliotheken. Bevor solche Lösungen auf den Markt kamen, hatten Anwender die Wahl zwischen zwei Varianten für Backup und Recovery: traditionelle Band-Bibliotheken und Disk-to-Disk Backup auf Basis von Replikations-Software. „Beide Lösungen unterscheiden sich erheblich in Bezug auf Kosten, Performance und Verwaltungsaufwand. Durch die Disk Libraries wird die Lücke nun gefüllt“, erklärt Phil Goodwin, Senior Program Director der META Group.

Tape oder Disk?

Schon allein wegen ihrer geringen Kosten pro Megabyte hatten Bandlaufwerke als Backup-Medien lange Zeit die Nase vorn. Mit dem immer schnelleren Verfall der Festplattenpreise ist dieser Vorteil allerdings bald wett gemacht: Je nach Berechnungsmodell liegen die Kosten für ein MByte bei Tapes unter einem halben Cent. Preise für die günstigsten Disk-basierenden Lösungen beginnen schon bei 2,5 Cent pro Mbyte. Behält der Trend seine Richtung bei, könnten Backup-to-Disk-Lösungen mittelfristig mit den Preisen für Tapes gleich ziehen. Ein weiterer Pluspunkt von Tapes gegenüber Disks ist ihr einfacher Transport. Selbst wenn Festplatten mechanisch austauschbar gestaltet werden, bleiben sie beim Transport deutlich empfindlicher als Bandmedien.

Die Vorteile der Backup-to-Disk- Technologie liegen klar bei der Performance. Der Brutto-Durchsatz ist um ein Vielfaches höher als bei Tapes. Das Backup-Fenster wird verkleinert und gleichzeitig erhöht sich die Verfügbarkeit der Systeme für andere Aufgaben. Datenbestände werden von der Platte schneller wieder hergestellt. Informationen stehen der Produktion zeitnah zur Verfügung und das spart bares Geld für den gesamten IT-Betrieb. Die Mitte April vorgestellte CLARiiON Disk Library von EMC beschleunigt Backup-Prozesse um 30 bis 60 Prozent. Ein Recovery ist sogar bis zu 90 Prozent schneller als vom Band.

Die Gründe für die Performance-Unterschiede zwischen Disk und Tape liegen in den Zugriffsarten: Festplatten unterstützen wahlfreien und sequenziellen Zugriff, Tapes unterstützen nur sequenziellen Zugriff. Sind die Daten dann auch zusätzlich auf unterschiedlichen Bändern gespeichert, verlängert sich insbesondere der Restore-Prozess. Die Bibliothek muss das entsprechende Band einlegen, laden, bis zu den gewünschten Daten spulen. Dann muss das Medium zurück gespult und an seine Ausgangsposition zurück gelegt werden. Das nächste Band durchläuft das gleiche mehrminütige Prozedere. Von einer Festplatte dauert die Wiederherstellung von Daten meist nur wenige Sekunden.

Sicherheit und Verfügbarkeit

Das RAID-Prinzip (Redundant Array of Independent Disks) für Server-Festplatten erhöht die Verfügbarkeit und verhindert den Verlust von Daten im Fall eines Fehlers am Plattenlaufwerk. Durch diesen Schutz müssen weniger Backups des gesamten Datenbestandes abgewickelt werden; das Sichern von veränderten und neuen Daten reicht oft schon aus. Die ständig wachsenden Kapazitäten von Festplatten helfen zusätzlich, die Stellfläche von Backup-Systemen zu verringern.

Bänder weisen dagegen häufig Medienfehler auf und die gesicherten Daten sind nicht zusätzlich geschützt. Auch die Wartung von Bandbibliotheken ist eine Quelle für Fehler im Backup-Ablauf und erfordert entsprechend qualifiziertes Personal. Schließlich ändern sich die gebräuchlichen Tape-Formate durchschnittlich alle drei Jahre. Neue Formate sind nicht mehr kompatibel mit alten, so dass das gesamte Archiv in diesen Intervallen erneuert werden muss.

Backup-Strategie nach Maß

Doch bevor das Gros der Unternehmen auf die neue Backup-Technologie umsteigt, werden noch einige Jahre ins Land gehen. Im Bereich bis zu einer Kapazität von mehreren TByte, die zuverlässig und verfügbar ausgelegt sein sollen, ist der klassische Ansatz über eine Tape-Library derzeit noch preiswerter als Backup-to-Disk. Die genannten Performance-Nachteile werden Bandmedien jedoch über kurz oder lang aus ihrem angestammten Backup- und Restore-Terrain in den Archivbereich verdrängen. Der Disk-Backup wird zunächst als Ergänzung zu Tapes für bestimmte hochverfügbare Daten eingesetzt. Zu einem späteren Zeitpunkt können diese Informationen entsprechend der gesetzlichen Aufbewahrungsregeln auf Band archiviert werden. Band- und Disk-Verfahren werden also mittelfristig nebeneinander bestehen.

Bei dem derzeit rasanten Datenwachstum reicht es nicht, sich für die billigste Backup-Lösung zu entscheiden. Die Ausgaben für eine Datensicherung sollten immer in Relation zum Wert der Informationen für das Unternehmen gesehen werden. Anwender sollten bei der Kaufentscheidung neben dem Preis von Systemen und Software die möglichen Ersparnisse durch verringerte Downtime berücksichtigen (siehe Kasten „Der Preis von Datenverlusten“). Alle Backup-to-Disk-Verfahren reduzieren die Zeit bis zur Wiederherstellung von Daten massiv – Benutzer sind schneller wieder produktiv, die Kosten eines Systemausfalls sinken. Investitionen in geeignete Lösungen für Disk-Backup sind demnach die beste Verteidigung gegen Datenverluste.

Tape-Tradition und Platten-Performance

Bänder überzeugten IT-Manager von jeher aus zwei Gründen als Backup-Medien: sie sind billig und einfach auswechselbar. Ein relativ preiswertes Band wird in das Laufwerk eingeführt, mit Daten beschrieben und kann jederzeit gegen ein anderes Band ausgetauscht werden. Die speicherbare Datenmenge wird durch dieses Prinzip unendlich groß. Der manuelle Austausch von vollen Tapes gegen leere Datenträger wurde auf Dauer zu teuer und deshalb von Tape Libraries oder Bandbibliotheken abgelöst. Alle Bestandteile der Bibliothek wie etwa der Transportroboter und die einzelnen Bänder sind zu einem System zusammengefasst.

Entsprechend werden alle zu speichernden Daten durch einen Backup-Server geschleust. Letzterer muss entsprechend viele I/O-Befehle ausführen und über große CPU-Leistung verfügen, um die kompletten Backup-Daten entpacken zu können. Backup-Software modernisierte dieses lineare Modell, so dass die Komponenten einer Tape Library auch an unterschiedliche Systeme angeschlossen werden konnten. Der Roboter und ein oder mehrere Bandlaufwerke werden mit dem Backup-Server, die restlichen Laufwerke mit Datenbank- oder Applikationsservern verbunden. Über ein IP-Netzwerk empfangen diese Server-Daten von anderen Systemen und erledigen hierfür den Backup. Die Leistungsgrenze erreicht diese Konfiguration, weil die Bandlaufwerke den einzelnen Servern statisch zugeordnet sind. Jedesmal, wenn ein Server den Backup für ein anderes System übernimmt, müssen die Daten via IP-Netz verschickt werden, was das sendende und das empfangende System beträchtlich belastet.

Mit dem Einzug dedizierter Speichernetze (SAN) in  die Unternehmen konnten Host-Systeme Tape- und Disk-Technologie gleichzeitig nutzen. Dabei schreiben verschiedene Server ihre Daten auf ein Tape-Laufwerk. Inzwischen war auch die Backup-Software ausgereifter: Der Backup-Server fungiert als Steuerungseinheit und sorgt dafür, dass immer nur ein Server ein Laufwerk adressiert.

Back-up-to-Disk entsteht

Software für den Backup auf Festplatte war anfangs natürlich nicht so ausgefeilt wie die Implementierungen für Tape-Backups. Viele Unternehmen schreckte der relativ hohe Preis der Datensicherung auf Platten. Manche Software-Pakete nutzten den Backup-to-Disk als Zwischen- oder Zusatzlösung. Backups lassen sich zunächst auf Disk schreiben und verkürzen so, wegen der höheren Übertragungsgeschwindigkeit das Zeitfenster. Anschließend können die Daten auf Band ausgelagert werden. Das kann sowohl gleich am nächsten Tag geschehen oder zu einem späteren Zeitpunkt.

Diese Methode eignet sich besonders für Backups, die nur neue oder geänderte Daten sichern. Die Backup-Anwendung benötigt oft geraume Zeit, um Datenbestände nach Veränderungen zu durchsuchen. Tapes können während dieser Suche nicht für andere Zwecke genutzt werden, sie sind im Leerlauf. Dieser Wechsel zwischen Leerlauf und Produktion wirkt sich negativ auf die Leistung von Bandlaufwerken aus. Festplatten dagegen sind wie geschaffen für diese Art Wechselbetrieb.

Der Preis von Datenverlusten

Zwar haben inzwischen auch kleine und mittelständische Unternehmen erkannt, dass regelmäßige Backups überlebenswichtig sein können. Es mangelt jedoch oft an der konsequenten Umsetzung. Die Investition in verlässliche Systeme zur Datensicherung lässt vermeintlich keinen Gegenwert erkennen. Wozu Datenverluste führen können, veranschaulichen die folgenden Zahlen.

Die Ursachen für den Verlust von Daten sind vielfältig: 45 Prozent aller Fälle verschulden Benutzer durch eigene Fehler. 18 Prozent gehen auf das Konto von Systemausfällen, 17 Prozent auf das von Software- und acht Prozent auf Hardware-Fehler zurück. Virusbefall schlägt nach Angaben des Marktforschungsun-
ternehmens TIP mit zehn Prozent aller Fälle zu Buche. Naturkatastrophen wie Wasser- und Brandschäden sind mit einem Anteil von zwei Prozent eher selten.

Die meisten Unternehmen erleben zwei Ausfallstunden in der Woche. Ontrack Datenrettung hat drastische Fakten über den Zusammenhang von Datenverlust und das Überleben eines Unternehmens aufgedeckt.

• Die Mehrzahl der Unternehmen rechnet bei Datenmengen von 100 Megabyte mit einem Wert von mehr als 1 Million US-Dollar.

• 43 Prozent der Unternehmen, die einen schwerwiegenden Datenverlust erleiden, müssen schließen. (McGladrey und Pullen)

• Ein Unternehmen, das einen mehr als zehntägigen Computerausfall erleidet, erholt sich finanziell nie mehr vollständig. 50 Prozent der Betroffenen sind innerhalb von fünf Jahren aus dem Geschäft. („Disaster Recovery Planning: Managing Risk & Catastrophe in Information Systems“ von Jon Toigo)

• Schätzungsweise 1 von 500 Rechenzentren erlebt jährlich eine Datenkatastrophe. (McGladrey und Pullen)

• 40 Prozent der Teilnehmer an einer Computersicherheitsumfrage haben 2003 Computerkriminalität entdeckt und bestätigt. (NCSA Annual Worry Report)

• Computerkriminalität kostet die betroffenen Unternehmen zwischen 145 und 730 Millionen US-Dollar jährlich. (NCSA Annual Worry Report)