Tape Library (Band-Bibliothek)

Funktionsweise und Einsatzgebiete von Bandbibliotheken

Obwohl sich die Funktionen und die Zuverlässigkeit von Bandlaufwerken verbessert haben, hat sich das Konzept des Schreibens von Daten auf Magnetbänder seit Jahrzehnten nicht geändert.

Eine Bandbibliothek und ihre Funktionen müssen mit dem übrigen Datensicherungssystem eines Unternehmens, einschließlich der Backup-Software, kompatibel sein. Die Hersteller von Bandbibliotheken stellen Kompatibilitätslistenzur Verfügung, aus denen hervorgeht, welche Sicherungssoftware und -hardware mit ihren Produkten kompatibel ist.

Bei der Festlegung der Spezifikationen für eine Bandbibliothek muss ein Unternehmen in der Regel herausfinden, wie groß der Backup- oder Archivierungssatz der Bibliothek sein wird, wobei auch das Datenwachstum berücksichtigt werden muss.

Bandlaufwerke waren jahrzehntelang die Standard-Backup-Ziele. Obwohl Fortschritte in der Technologie, wie Festplattenlaufwerke mit großer Kapazität und die Cloud, dazu geführt haben, dass Bandlaufwerke als Backup-Gerät aus der Mode gekommen sind, ist es immer noch eine beliebte Wahl für die Archivierung. Das Linear Tape File System(LTFS) zum Beispiel setzt ein Dateisystem auf einer Bandbibliothek auf, was deren Eignung für Archivierungszwecke verbessert.

Organisationen jeder Größe verwenden Bandbibliotheken. In großen Unternehmen werden Bandbibliotheken häufig als sekundäres Backup-Ziel oder als Archiv, wenn nicht sogar als primäres Backup-Mittel eingesetzt.

Vor- und Nachteile von Bandbibliotheken

Die Kosten für eine Bandbibliothek sind im Allgemeinen geringer als die von Festplatten- oder Flash-Systemen. Festplatten beispielsweise sind für die Archivierung teuer, da sie sowohl Vorlauf- als auch Betriebskosten verursachen.

Tape ist auch wegen seiner Haltbarkeit und Lagerfähigkeit attraktiv. Im Falle einer Katastrophe ist das Band ein nützliches Instrument zur Wiederherstellung von Daten.

Für die Datensicherheit bei Bandbibliotheken wird Verschlüsselung angeboten. In einem gängigen Szenario verschlüsselt ein Backup-Medienserver, eine Bandbibliothek, eine virtuelle Bandbibliothek (VTL) oder ein einzelnes Bandlaufwerk die Daten, wenn sie geschrieben werden. Die Verschlüsselung ist besonders wichtig, wenn Bänder außer Haus gehen, weil sie die Daten im Falle eines verlorenen oder gestohlenen Bandes schützt.

Bandbibliotheken enthalten Kapazitäten für riesige Datenmengen, auf die nur selten zugegriffen wird oder die nur selten geändert werden. Eine LTO-7-Bandkassette fasst beispielsweise bis zu 6 Terabyte (TB) an nativer Kapazität oder 15 TB komprimiert. Angesichts der Datenexplosion greifen Unternehmen für die Langzeitarchivierung häufig auf Bänder zurück. Der Abruf von Daten aus einer großen Backup-Bandbibliothek kann sogar schneller sein als der Abruf von Daten aus der Cloud.

Obwohl LTFS die Ablagesysteme und die Zugänglichkeit verbessert hat, kann eine Bandbibliothek nicht mit den Zugriffsgeschwindigkeiten anderer Technologien, wie der Festplatte oder SSDs, mithalten. Aufgrund der sequenziellen Natur von Bändern muss ein Benutzer ein Band durchsuchen, um bestimmte Daten zu finden.

Bandbibliotheken können sehr komplex sein und erfordern die Verwaltung durch die Sicherungssoftware des Systems. Auch der Support ist ein Problem. Da sich die Technologien weiterentwickeln, muss ein Unternehmen sicherstellen, dass seine Bandbibliothek mit allen anderen erforderlichen Komponenten kompatibel ist. So kann es beispielsweise sein, dass alte Bandlaufwerke nicht mit einer neuen Bibliothek funktionieren.

Bandbibliothek vs. Bandlaufwerk vs. Autoloader

Bandbibliotheken und Autoloader automatisieren Backups und Archive mit mehreren Bändern. Bandbibliotheken bieten mehr Möglichkeiten als Autoloader, sind aber oft viel teurer und komplexer, weil sie mehr Bandlaufwerke haben.

Ein Band-Autoloader ist ein Fortschritt gegenüber einem einzelnen Bandlaufwerk für die Sicherung und Archivierung. Autoloader bieten einen automatischen Bandwechsel und mehr Zuverlässigkeit als ein einzelnes Laufwerk, haben aber im Vergleich zu Bandbibliotheken eine begrenzte Kapazität.

Ein Autoloader besteht in der Regel aus einem Bandlaufwerk, einem Bandmagazin und einem Roboterarm, der die Bänder zwischen Laufwerk und Magazin bewegt. Größere Bandbibliotheken haben mehrere Laufwerke, auf die der Bandladeroboter zugreifen kann, was die Zuverlässigkeit erhöht. Wenn zum Beispiel ein Bandlaufwerk in einer Bibliothek ausfällt, kann die Bibliothek mit einem anderen Laufwerk weiterarbeiten.

Bei der hierarchischen Speicherverwaltung (HSM) von Bandbibliotheken entfernt die Bibliothek selten genutzte Dateien von Netzlaufwerken und archiviert sie auf Bändern. Durch die Verwendung von Barcodes weiß die Bibliothek, wo sich die Dateien befinden. Beim Abruf prüft der Bandladeroboter, ob er auf das richtige Band zugreift. Die Bandbibliotheken werden immer dichter, und dank der Robotik verbessert sich die Zugriffsgeschwindigkeit weiter.

In der LTFS Library Edition wird das Dateisystem jeder Kassette logisch mit einem übergreifenden Dateisystem dargestellt. Die Robotik der Library mountet eine bestimmte Kassette, was für den Benutzer transparent ist.

Tape Library vs. Virtual Tape Library und Festplattenspeicher

Eine VTL (Virtual Tape Library) ist ein festplattenbasiertes Speichersystem. Es ist so konzipiert, dass der Plattenspeicher für die Sicherungssoftware wie eine physische Bandbibliothek aussieht. Wie bei einem physischen Band werden die Daten sequenziell auf eine VTL geschrieben, können aber schneller geschrieben und gelesen werden, da sie sich auf der Festplatte befinden. Virtuelle Bandbibliotheken werden häufig für die Sicherung und Archivierung verwendet.

Da Sicherungssoftware in der Vergangenheit die Verwendung von plattenbasierten Sicherungszielen nicht unterstützte, ermöglichten VTLs die Verwendung von Plattenspeicher für die Sicherung, indem sie sich als Bandbibliothek ausgaben. Festplatten ermöglichen eine schnellere Sicherung und Wiederherstellung sowie häufigere Sicherungen.

VTLs und Disk-to-Disk-Backups werden oft zusammen mit Datendeduplizierung eingesetzt, um unnötige Dubletten zu eliminieren. Beide Technologien werden in der Regel mit einem Backup-Medienserver verbunden, der sie verwaltet.

Anbieter, Produkte und Designs von Bandbibliotheken

StorageTek – jetzt Teil von Oracle – wird weithin als Erfinder der ersten Bibliothek zur effizienteren Handhabung von Bändern angesehen. Zu den modernen Erweiterungen der Anbieter von Bandbibliotheken gehören die folgenden:

• Im Jahr 2011 fügte IBM den Bandbibliotheken LTFS-Unterstützung hinzu. IBM hat die LTFS-Technologie entwickelt und war der erste Anbieter, der sie in Bibliotheken unterstützte.
• 2012 brachte Oracle seine erste skalierbare Bandbibliothek auf den Markt, die Oracle StorageTek SL150 Modular Tape Library, die es Kunden ermöglicht, mit einem Einstiegsgerät zu beginnen und es auf 900 TB komprimierte Kapazität zu erweitern.
• 2014 brachte Overland Storage die automatisierten Bandbibliotheken der NEO XL-Serie für skalierbare, hochdichte Datensicherung und Archivierung auf den Markt. Wie andere Overland-Bandbibliotheken ermöglicht auch die NEO XL-Familie die Partitionierung einer physischen Bibliothek in kleinere Bibliotheken.
• 2016 erneuerte Quantum seine Scalar LTO-Bandbibliotheksfamilie. Die Scalar i3 und i6 unterstützen LTO-6- und LTO-7-Bänder. Die i3 ist für kleine und mittlere Unternehmen konzipiert und skaliert bis zu 3 Petabyte (PB). Die i6 ist für kleine Unternehmen gedacht und skaliert bis zu 12 PB.
• Im Jahr 2016 kündigte Spectra Logic Upgrades für seine TFinity-Bandbibliothek an. Die Exascale Edition kann bis zu 53.460 Bänder im LTO-Format und 0,8 Exabyte an komprimierter Kapazität enthalten.
• Im Jahr 2020 gab Spectra Logic bekannt, dass die Spectra TFinity ExaScale Tape Library mit LTO-9-Technologie ein Exabyte unkomprimierter Daten in einem System mit 45 Frames speichern kann.
• Im Jahr 2021 führte Quantum Ransom Block für seine Scalar-Bandbibliotheken ein. Mit diesem Tool können Benutzer Bandmagazine aus der Ferne auswerfen, um Daten vor Cyber-Kriminellen zu schützen.
• Im Jahr 2022 brachte IBM die Diamondback-Bandbibliothek auf den Markt, die LTO-Bänder verwendet und eine Kapazität von bis zu 27 PB in einem Rack bietet.

Zu den anderen Anbietern von Bandbibliotheken gehören Dell Technologies und Hewlett Packard Enterprise.

Prominente Anwendungsfälle für Bandbibliotheken

Aufgrund der großen Speicherkapazität von Bandbibliotheken werden sie von einigen Unternehmen für umfangreiche Datenspeicherprojekte eingesetzt. Zu den bekanntesten Anwendungen von Bandbibliotheken gehören die folgenden:

• Im Jahr 2013 entschied sich Nascar Productions für die TFinity-Bandbibliothek von Spectra Logic, um 180.000 Stunden hochauflösendes Videomaterial zu speichern, darunter historische Sendevideos und sendungsbezogene Datensätze.
• 2016 nutzte NBC Olympics, eine Abteilung der NBC Sports Group, Spectra-Bandbibliotheken - TFinity, T950 und T50e - zur Bereitstellung von Videoarchivierungs- und Disaster-Recovery-Services für die Produktion der Olympischen Spiele in Rio de Janeiro.
• Im Jahr 2023 setzte das SLAC National Accelerator Laboratory eine Spectra TFinity ExaScale-Bandbibliothek mit 18 Rahmen ein, um sein umfangreiches Datenarchiv aus seinen Projekten, einschließlich des Rubin-Observatoriums, zu verwalten. SLAC geht davon aus, dass sein Datenspeicherbedarf bis 2033 mehr als zwei Exabyte erreichen wird.