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Das stete Wachsen der digitalen Daten und Speicher

14. September 2010, 15:26
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Die Kapazitäten von Speichermedien und die Menge der entstehenden Daten liefern sich ein rasantes Wettrennen – ohne Gewinner und ohne dass ein Ende absehbar wäre

Mit 1,4 Megabyte bot die 3,5-Zoll-Diskette das Doppelte an Speicherkapazität ihrer Vorläuferin. In jenen frühen Tagen des Computers war das ein riesiger Fortschritt. Jetzt ist das Ende in Sicht. Einer der letzten beiden Hersteller von 3,5-Zoll-Disketten und Laufwerken beendet nächstes Jahr die Produktion. Angesichts der Datenmenge, mit denen wir heute umgehen, ein verständlicher Schritt. Der Stapel der Disketten, die nötig wären um den Inhalt einer 1-Terabyte-Festplatte aufzunehmen, würde eine Höhe von knapp zwei Kilometern erreichen.

Denken in neuen Größenordnungen

Die Welt der digitalen Daten wächst rasant: Musik, Videos, Fotos sind digital geworden und machen den größten Teil der Datenflut aus. Haben wir uns gerade an das Rechnen mit Gigabyte und Terabyte gewöhnt, müssen wir demnächst in neuen Einheiten denken. Nach Terabyte kommen Petabyte, Exabyte und Zettabyte. Das Mooresche Gesetz, das eine Verdoppelung der Rechenleistung von Computern alle 18 bis 24 Monate prognostiziert, findet seine Entsprechung auch bei den Speichermedien, und jede bis jetzt gesetzte physikalische Obergrenze für die Entwicklung von Speicherkapazitäten ist irgendwann überboten worden.

Kampf der Mechanik gegen die Elektronik

Die „klassischen“ Festplatten bieten derzeit Speicherplatz im Terabytebereich. Diese mechanischen Speichermedien sind entwicklungstechnisch ausgereift und zu günstigen Preisen erhältlich. Allerdings wird für diese Speichertechnologie am ehesten die physikalische Obergrenze erreicht sein, auch wenn das noch einige Jahr dauern wird. Ein weiterer Nachteil dieser mechanischen Konstruktion ist, dass sie empfindlich reagiert, wenn sie gestoßen wird oder herunterfällt.

Der größte Konkurrent und wahrscheinlich das Speichermedium der Zukunft ist der Flashspeicher, der bereits in den Solid State Disks (SSD) verfügbar ist. Die Daten werden nur mehr elektronisch gespeichert. Diese Flashspeicher sind viel kleiner als vergleichbare Festplatten und deutlich schneller bei den Zugriffszeiten. Da sie unempfindlich gegen Stöße sind, werden sie besonders in mobilen Geräten wie MP3-Playern oder USB-Sticks verbaut. Die weiteren Vorteile klingen ebenfalls zukunftsweisend: Flashspeicher produzieren fast keine Wärme, verbrauchen wenig Strom und erzeugen keinen Lärm bei der Arbeit. Allerdings ist die Anzahl der Speicherzyklen und damit die Lebensdauer eines Flashspeichers derzeit noch begrenzt. Außerdem erreicht ein Flashmedium noch nicht die Speicherkapazität einer herkömmlichen Festplatte. Das macht die SSDs noch so teuer, dass sie den Markt nicht im Sturm erobern.

Bandsicherung: der heimliche Dauerbrenner

Ein Speichermedium, das den Computer ebenfalls sehr lange begleitet, ist die Datensicherung auf Magnetbändern, die IBM seit den Anfängen in den Fünfzigerjahren des vorherigen Jahrhunderts mit entwickelte und immer noch weiter voranbringt. Diese Technologie bietet vor allem für Archivdaten und Backups eine sichere Speichermethode. Die Magnetbänder weisen eine hohe Dichte und damit große Speicherkapazitäten auf, die noch lange nicht ihre Obergrenze erreicht haben. Anfang dieses Jahres gelang es Forschern von IBM die Datendichte einer Bandkassette des Industriestandards Linear Tape Open (LTO) so weit zu erhöhen, dass sie 35 Terabyte speichern kann. Das entspricht dem 44-fachen der Kapazität eines heutigen Bandes dieses Standards.

Biologische Speicher: aktivierte Proteine und Datenvererbung

Ganz andere Wege geht die intermediäre Forschung zwischen Biologie und Informatik. Als Speichermedien kommen keine industriellen Materialien zum Einsatz, sondern natürliche Materien. Vor einigen Jahren wurde der Prototyp einer DVD produziert, die Daten auf einer Proteinschicht speichert. Die verwendeten Proteine verändern ihren Zustand, wenn Sie mit Licht bestrahlt werden. Dadurch ergeben sich binäre Zustände (0 und 1). Diese Zustandsveränderung kann man rückgängig machen, man kann die Proteine also wieder „überschreiben“. Leider ist der geänderte Zustand des Proteins nicht stabil, was eine langfristige Speicherung sehr erschwert. Inzwischen ist von diesem Projekt nicht mehr viel zu hören.

Sehr viel stabilere Testergebnisse brachte ein Versuch von amerikanischen Forschern, Informationen in das Erbgut von Bakterien zu kodieren. Sie wählten einen Bakterienstamm, der besonders für seine Widerstandsfähigkeit gegenüber radioaktiver Strahlung bekannt ist und dadurch hohe Immunität gegenüber Genmutation aufweist. Die Informationen wurden an verschiedenen Stellen der DNS des Bakteriums kodiert und konnten auch nach hunderten von Zellteilungen noch unverändert wieder ausgelesen werden. Ließe sich dieser Prozess zur Serienreife entwickeln, stünde ein Speichermedium zur Verfügung, das auf wenig Platz Unmengen von Daten speichern kann und Datensicherheit für sehr lange Zeiträume bietet. Natürlich sind noch etliche Fragen zu klären, bevor das Verfahren sich wirklich für den praktischen Einsatz anbietet, beispielsweise wie man die Informationen vor natürlicher Mutation schützen kann und welche Gefahren möglicherweise von dem veränderten Erbgut ausgehen.

Daten finden über alle Systeme

Bis wir also unsere Word-Dokumente in Nährlösung speichern ist noch ein weiter Weg. In der Zwischenzeit gilt es, praktikable Speicherlösungen zu finden, um die anfallenden Datenmengen nicht nur abzulegen, sondern auch verwenden zu können und strategisch nutzbar zu machen. Was in großen Unternehmen schon weit verbreitet ist, erfreut sich auch in KMU immer größerer Beliebtheit: die Network Attached Storage (NAS)-Lösung. Die Speichergeräte für den Anschluss im Netzwerk sind inzwischen in verschiedenen Größen erhältlich.

Problematisch wird es meistens, wenn ein NAS-Speicher voll ist. Viele greifen dann zu der einfachsten Lösung und nehmen einfach ein neues System in Betrieb. In einer solchen stetig wachsenden Speicherlandschaft entstehen nur allzu oft Speicherinseln und Unübersichtlichkeit. Verhindern lässt sich dass mit einer systemübergreifenden Verwaltung der Daten wie mit dem Scale Out Network Attached Storage (Sonas) von IBM. Über alle Server- und Speichersysteme hinweg lassen sich Datenmengen bis zu einer Größe von 14,4 Petabyte verwalten. Dafür sollte man Speicherklassen beispielsweise für strukturierte und unstrukturierte Daten einrichten und Prioritäten für verschiedene Datenschichten setzen zum Beispiel um Daten für wichtige Analysen, die man sofort braucht, von Archivdaten abzugrenzen, die nur aus rechtlichen Gründen aufgehoben werden müssen.

Externe Datenspeicherung

An dieser Stelle kann es Sinn ergeben, die Speicherung von Daten außer Haus zu geben. Sowohl im privaten Bereich wie auch für Unternehmen gibt es immer mehr Anbieter von Online-Speicherplatz bis hin zu kompletten Datenmanagementpaketen. In einem Netzwerk von virtualisierten Servern – einer so genannten Cloud – steht für jeden Kunden der entsprechende Speicherplatz zur Verfügung. Mit diesen virtualisierten Speicherlösungen ist es möglich, für jeden Kunden ein individuelles Angebot bezüglich Speicherplatz und zusätzlichen Services zu erstellen.
Outsourcing kann die Datensicherheit eines Unternehmens erheblich verbessern. Soft- und Hardware ist auf dem neuesten Stand und wird laufend gewartet. Redundante Datenhaltung und laufende Sicherung durch Backups kann eine Privatperson oder ein KMU kaum mit eigenen Mitteln leisten.

Allerdings sind einige Spielregeln zu beachten, besonders wenn man daran denkt, sensible Firmendaten auszulagern. Die rechtlichen Vorschriften sollte man hierbei im eigenen Interesse berücksichtigen. Dabei geht es nicht nur darum, die Daten sicher vor Zerstörung und Verlust zu schützen. Das Land, in dem die Daten gespeichert werden, kann ebenso wichtig sein für die Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben wie auch für etwaige Auseinandersetzungen mit dem Anbieter. Mit einem großen und alteingesessenen Outsourcing-Partner ist man im Allgemeinen sicherer. Die plötzliche Insolvenz eines kleinen Anbieters ist der weitaus wahrscheinlichere Katastrophenfall als die Zerstörung eines Rechenzentrums.

Platz schaffen, statt neuer Festplatten

Zukunft der Speichermedien kann aber auch bedeuten, durch eine gezielte Datenaufbereitung und ein strategisches Datenmanagement das Wichtige vom Unwichtigen zu trennen. Vielleicht gilt für den Inhalt der Festplatten dasselbe, was für den Kasten daheim gilt: Nicht alles was drin ist, wird auch gebraucht.

  • Der Stapel der Disketten, die nötig wären um den Inhalt einer 
1-Terabyte-Festplatte aufzunehmen, würde eine Höhe von knapp zwei Kilometern 
erreichen

    Der Stapel der Disketten, die nötig wären um den Inhalt einer 1-Terabyte-Festplatte aufzunehmen, würde eine Höhe von knapp zwei Kilometern erreichen

  • Das Bakterium "Deinococcus Radiodurans" als Datenspeicher - amerikanische Forscher kodieren Informationen in das Erbgut dieses besonders widerstandsfähigen Bakteriums

    Das Bakterium "Deinococcus Radiodurans" als Datenspeicher - amerikanische Forscher kodieren Informationen in das Erbgut dieses besonders widerstandsfähigen Bakteriums

  • Was in großen Unternehmen schon weit verbreitet ist, erfreut sich auch in KMU 
immer größerer Beliebtheit: die Network Attached Storage (NAS)-Lösung
    foto: ibm

    Was in großen Unternehmen schon weit verbreitet ist, erfreut sich auch in KMU immer größerer Beliebtheit: die Network Attached Storage (NAS)-Lösung

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