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23. Juni 2015

3D-Sicherheit

3d-sicherheitDie Absicherung gegen Datenverlust ist bei Speichersystemen ein Haupt-Anliegen - schließlich nutzen gespeicherte Daten nur dann, wenn sie auch fehlerfrei wieder lesbar sind.

Dieser scheinbar einfache Fakt wird oft durch hohen Aufwand und Einsatz teuer erkauft, zum Beispiel durch mehrfache Kopien (Spiegelung), um den Ausfall einer Speicherinstanz zu kompensieren.

FAST LTA setzt in seinen Produkten auf ein anderes Prinzip: Daten gleich von Anfang so sicher zu speichern, dass keine weitere Kopie oder Instanz notwendig ist.

Dazu werden drei Sicherheits-Technologien miteinander kombiniert.

3D

Erste Dimension: Überlegene Redundanzkodierung mit Erasure Coding

Die Absicherung von gespeicherten Daten gegen Verlust über Redundanzkodierung (RAID oder Erasure Coding) hat sich bei großen Datenmengen gegenüber der reinen Replikation bewährt, da bei höherer Sicherheit weniger Bruttokapazität benötigt wird.

Bei den Produkten von FAST LTA wird ein ERC 8/12 eingesetzt, das Verhältnis von Brutto- zu Nettokapazität beträgt also 2:1 - und das, obwohl 4 Redundanzreserven zur Verfügung stehen. Um einen Festplattenverbund mit Replikation so abzusichern wären 5x8 = 40 Festplatten notwendig. Bei einer gespiegelten RAID-6-Konfiguration, bei der ebenfalls bis zu 4 Festplatten ausfallen können, sind immer noch 2x (8+2) = 20 Festplatten notwendig.

Erasure Coding ist also bei gleicher Sicherheit wesentlich effizienter und damit auch kosten- und energiesparender als jede andere Speichertechnologie.

Zweite Dimension: Mischbestückung zur Vermeidung von Chargenfehlern

Dennoch gibt es Fälle, in denen auf Festplatten gespeicherte Daten ohne äußere Einflüsse verloren gehen können. Das eine Problem sind so genannte Chargenfehler (englisch: Epidemic Failure), bei denen innerhalb statistisch ungewöhnlich kurzer Zeit gleiche Festplattenmodelle Defekte aufweisen. Dies kann z.B. durch fehlerhafte Chargen in der Produktion entstehen (bedingt durch veränderte Produktionsbedingungen aber auch Fehler in Teilen der Firmware), oder einfach durch den Alterungsprozess von mechanischen Teilen auftreten. In Festplattensystemen mit lauter Festplatten aus dergleichen Charge - was durchaus üblich und z.T. sogar durch den Festplatten-Controller notwendig ist - bedeutet ein Festplattenausfall deswegen oft Gefahr für das Gesamtsystem.

FAST LTA setzt deswegen im Silent Cube immer Festplatten aus mindestens 3 unterschiedlichen Chargen von möglichst vielen unterschiedlichen Herstellern ein. Beim oben beschriebenen ERC 8/12 können so alle 4 Festplatten einer Charge ausfallen, ohne dass Datenverlust droht.

Dritte Dimension: Schutz vor URE durch Digital Audit

Und noch ein weiteres Problem befällt die Festplatten: Der so genannte Unrecoverable Read Error, kurz: URE. Festplattenhersteller geben an, dass etwa eines von 10 hoch 14 Bits einfach und ohne besonderen Grund nicht richtig gelesen werden kann. Das klingt nach einem zu vernachlässigbarem Problem, schließlich ist das eine enorme Zahl mit 14 Nullen. Allerdings sind die Datenmengen heutzutage dermaßen hoch, dass dieses Problem sehr real wird: Alle 12 Terabytes gibt es statistisch garantiert einen Lesefehler. Bei codierten Daten bedeutet das, dass die Datei schlicht nicht wiederhergestellt werden kann. Mit den heutigen Festplattengrößen (Stand Anfang 2015: bis zu 12 TB pro Festplatte) ist Datenverlust also fast schon sicher. Die Gemeinheit dabei ist, dass der Fehler erst beim Lesen der Daten erkannt werden kann. Eine Speicherung, die auf Parity-Vergleich beruht (RAID), erkennt diesen Fehler also nicht - bis genau die eine betroffene Datei wiederhergestellt werden soll.

Die eigens entwickelten Festplatten-Controller von FAST LTA weisen deshalb eine wichtige Funktion auf: Den Digital Audit. Im Controller verankert und vom Host-System unabhängig liest diese Funktion eigenständig und regelmäßig jedes einzelne Bit der gespeicherten Daten und vergleicht die Hashes, die sich aus den Inhalten der Dateien ergeben und somit von jedem Bit abhängen, mit den bei der ursprünglichen Speicherung gesicherten Hashes. Tritt nun so ein Bitfehler auf, wird er von Digital Audit zuverlässig erkannt. Durch die hohen Redundanzreserven kann die betroffene Festplatte im Hintergrund repariert oder sogar abgeschaltet werden, ohne dass Datenverlust droht.

Fazit: Nur die 3D-Sicherheit bietet wirksamen Schutz vor Datenverlust

Fehlt einem Festplattenspeicher eine der beschriebenen Dimensionen, müssen die Daten zusätzlich, z.B. durch ein regelmäßiges Backup, abgesichert werden. Daten, die auf Silent Cubes von FAST LTA gespeichert sind, benötigen dagegen kein zusätzliches Backup, vorausgesetzt, der Speicherstandort ist physikalisch gegen Totalverlust (Brand, Wasser, Diebstahl) gesichert.

 

Themen: Definition, Technologie

Autor: Hannes Heckel | Director Marketing bei FAST LTA

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