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Neue Speichermedien setzen Tape-Anbieter unter Druck
Der Markt für Archivierungsmedien wurde jahrelang von Bändern beherrscht, aber neue Anbieter, darunter auch solche, die mit DNA und Glas arbeiten, könnten dies ändern.
Bandspeicher ist der König der kalten Archive, aber da der Datenbedarf wächst und die Grenze zwischen kalten und aktiven (heißen) Archiven immer mehr verschwimmt, muss Tape-Speicher sich den Platz möglicherweise mit einigen neuen Marktteilnehmern teilen.
Das Band ist ein etablierter Akteur in der Archivierung, da es leistungsfähig, energieeffizient und kostengünstig ist. Aber mehrere Archivierungsalternativen wie optische Festplatten, Datenätzung auf Keramik und DNA-Polymer, die diese Bandeigenschaften teilen und ähnliche Ergebnisse erzielen können, sollen bald als neue Technologien auf den Markt kommen.
IT-Fachkräfte sind oft vorsichtig bei der Wahl neuer Produkte und versuchen, Risiken zu vermeiden. Ebenso werden oft mehr Daten langfristig vorgehalten als notwendig. Dies kristallisiert sich nun als durchaus vorteilhaft heraus, da neue Analysemethoden und KI einen Geschäftswert aus diesen Daten ziehen können. Allerdings müssen Firmen in der Lage sein, große Datenmengen langfristig zu speichern. Hier waren Bandspeicher über Jahrzehnte hinweg die präferierte Lösung.
Alternative Produkte müssen die gleiche Wirtschaftlichkeit und Skalierbarkeit wie Tape aufweisen, um eine wirkliche Konkurrenz darzustellen. Große Speicherkapazitäten, spezifische Leistungsmerkmale sowie geringe Betriebskosten sind weitere Faktoren, die Bandalternativen aufweisen müssen, um den herkömmlichen Archivspeicher zu ersetzen.
Der amtierende Champion
Magnetbänder werden seit den 1950er Jahren zur Datenspeicherung verwendet, also kurz vor der Einführung von Festplattenlaufwerken und etwa ein Jahrzehnt vor der Entwicklung von Flash-Speichern. Heute gibt es Magnetbänder in zwei Formaten – Linear Tape-Open (LTO) und Enterprise Tape oder TS11xx – und sie werden häufig in Archiven eingesetzt. Abgesehen von der hohen Dichte von bis zu 150 TB komprimiert und den niedrigen Kosten ist es für böswillige Akteure schwierig, sich Zugang zu dem Band zu verschaffen, da es ein physisches Air Gap aufweist und nur während der Nutzung Energie verbraucht.
Das Band hat auch mit der Zeit Schritt gehalten und unterstützt jetzt vollständig Objektdaten. Und es erweist sich weiterhin als anpassungsfähig. Datenmanagementanbieter wie Hammerspace erweitern ihre Dateisysteme jetzt auch auf Band, um das Medium besser nutzen zu können. Ein weiterer Vorteil von Tape ist, dass die Produktionslinien nicht geändert werden müssen, um höhere Dichten zu produzieren.
Bandspeicher eignen sich für kühlere Daten (Cool Data) wie Backups und für kalte Daten (Cold Data) wie Archive. Wenn die Daten erst einmal kalt sind, können es sich die Kunden nicht mehr leisten, sie auf Festplatten zu speichern, und hier kommt das Band ins Spiel.
Verschiedene rotierende Festplatten
Es gibt Schätzungen, dass sich die Anzahl der zu speichernden persistenten Daten bis zum Ende des Jahrzehnts in den zweistelligen Zettabyte-Bereich ansteigen wird. Um den wachsenden Archivierungsbedarf zu bewältigen, sollten Unternehmen Alternativen in Betracht ziehen. Wenn sich die Prognosen bewahrheiten und wir mit dieser unglaublichen Datenlawine konfrontiert werden, ist es keine schlechte Idee, andere Technologien in Betracht zu ziehen.
Optische Laufwerke, die man gemeinhin in Form von Blu-rays kennt, sind ein solches Beispiel. Optische Festplatten stagnierten bis vor kurzem bei einer bestimmten Anzahl von Schichten (Layer), was die Dichte begrenzte. Im Jahr 2022 stellte Folio Photonics eine neue fluoreszierende Folie vor, mit der die Speicherkapazität pro Platte von 128 GB pro Disk auf 500 GB bis 1 TB pro Disk oder 10 TB pro Disk-Paket erhöht werden konnte. Folio hofft, seine neue Technologie vor 2026 auf den Markt bringen zu können, und strebt einen Preis von 5 US-Dollar pro Terabyte an, der unter dem von LTO liegen würde.
Während Folio dem Datum der Markteinführung näher kommt, will CEO Steve Santamaria das Band nicht vollständig ersetzen. Stattdessen konzentriert er sich auf spezifische Anwendungsfälle, bei denen Dinge wie die Zeit bis zum ersten Byte – die Zeit, die benötigt wird, um auf das erste gespeicherte Datenbit zuzugreifen und es abzurufen – und ein besserer Zufallszugriff (Random Access) auf Daten wünschenswert sind. Santamaria erklärt, dass Hyperscaler nach anderen, günstigen Cold-Storage-Optionen suchen.
Optische Laufwerke sind allerdings nicht unproblematisch. Sie sind schneller beim zufälligen Lesen, aber langsamer beim sequentiellen Lesen. Folio hat Geschwindigkeiten von bis zu 365 MB/s gezeigt, während LTO-9 Geschwindigkeiten von bis zu 1.770 MB/s angibt. Die Infrastruktur für Bandbibliotheken ist weit verbreitet, während Unternehmen in optische Speichermedien investieren müssten, und die derzeitige Mediendichte ist derzeit nicht ausreichend, um die gleiche Skalierbarkeit zu erreichen. Ein LTO-9-Bandlaufwerk kann ohne Komprimierung 18 TB fassen.
Glas als Speichermedium
Glas wird zu einer weiteren Alternative zu Bändern. Microsofts Projekt Silica verwendet laut Herstellerangaben Femtosekundenlaser, um Daten auf Quarzglas zu schreiben, und polarisationsempfindliche Mikroskopie mit normalem Licht zum Lesen.
Ein anderes Unternehmen, Cerabyte, verwendet Laser, um Muster in keramische Nanobeschichtungen auf Glas zu ätzen. Keramik ist resistent gegen Hitze, Feuchtigkeit, Korrosion, UV-Licht, Strahlung und elektromagnetische Impulse.
Keramik hat noch einen weiteren Vorteil gegenüber Tape: Ihre hohe Haltbarkeit führt zu weniger Auffrischungszyklen. Bänder haben eine begrenzte Haltbarkeit und müssen entweder aufgefrischt oder auf neue Formate migriert werden. Dieses Unterfangen ist oft teuer und zeitaufwändig.
Darüber hinaus sind Bänder anfällig für ein Versagen des vertikalen Marktes. Western Digital ist das einzige Unternehmen, das die Lese- und Schreibköpfe für Bänder herstellt. Wenn sich das Unternehmen entschließt, die Produktion einzustellen, erfährt der Markt eine drastische Zäsur. Dieser Single Point of Failure stellt ein latentes Risiko dar.
DNA-Storage
In den letzten 3,5 Milliarden Jahren wurden Informationen in der DNA gespeichert, was dazu führt, dass es nun für die Datenspeicherung in Betracht kommt. Allerdings müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt werden. Es gibt Herstellerbestrebungen mit dieser Technologie einen Service zu bieten, der beispielsweise Amazon Glacier Konkurrenz machen soll.
Im Vergleich zu Bändern hat DNA ähnliche Vorteile wie Keramik, da sie weniger Auffrischungszyklen benötigt und rauen Umgebungen standhalten kann, wenn auch nicht in demselben Maße wie Keramik oder sogar optische Laufwerke. DNA-Storage wird daher wohl eher als eine Ergänzung des Archivmarktes gesehen und nicht unbedingt als eine Option, Bandspeicher vollständig zu ersetzen.
Das DNA-Unternehmen, Biomemory, ist der Ansicht, dass die Flut der Datenarchive so groß sein wird, dass sie mit den derzeitigen Medien nicht bewältigt werden kann. Hier sind Technologien gefragt, die sich nicht unbedingt auf Elektronik stützen, sondern auf andere Elemente wie zum Beispiel Polymere. Biomemory verkauft derzeit DNA-Speicher in Form von Karten zu einem Preis von etwa 1.000 Dollar pro Kilobyte, aber der Preis soll in Zukunft sinken.
Marktbeobachter sehen in DNA-Speicher ein großes Potenzial, weil es einfacher ist, sie zu replizieren, als eine große Datenmenge auf mehrere Bandlaufwerke zu kopieren, und weil sie über einen langen Zeitraum hinweg kostengünstig sein könnte. Aber die Leistung ist immer noch ein Problem. Noch ist die Technologie sehr langsam beim Lesen und Schreiben. Das könnte dazu führen, dass DNA-Storage den Anschluss an KI verpasst, da hier geringe Latenzen und schnelle Datentransaktionen gefordert werden.
Marktsituation
Wenn Unternehmen über Alternativen zu Magnetbändern nachdenken, sollten sie zwei Dinge bedenken. Erstens befinden sich neuere Medientypen noch in der Entwicklungsphase, und es ist noch nicht bekannt, wie sie in der Produktion funktionieren oder wie viel sie kosten werden. Zweitens besteht bei jeder Technologie die Gefahr, dass sie ersetzt wird. Erst wenn Leistung und Preis eine bessere Wirtschaftlichkeit als Tape bieten, sind neue Technologien eine echte Alternative.
