Bessere Redundanz im Backup

Konzern- wie IT-Leiter vertrauen darauf, dass ihre Rechenzentren Unternehmensdaten sicher speichern. Dateien müssen vor jeglicher Bedrohung wie Erdbeben und Stromausfall geschützt werden. Doch viele dieser Ereignisse treten niemals ein. Jeder Rechenzentrumsbetreiber muss sich allerdings mit der Realität auseinandersetzen: Hardwarekomponenten fallen aus – und das alleine bedroht die Sicherheit gespeicherter Informationen. Verantwortliche in Rechenzentren suchen daher nach geeigneten Redundanzstrategien, um Dateien bei einem Hardware-Ausfall zu schützen. Solche Strategien stellen sicher, dass mehrere Kopien der Endbenutzerdaten gespeichert werden. Im Gespräch erläutert Olaf Dany, welche Überlegungen beim Aufbau einer Redundanzstrategie im Konzernumfeld nötig sind.

IT-DIRECTOR: Herr Dany, wie erkennt man, welche Daten man doppelt vorhalten muss?
O. Dany: Bei der Speicherung von Dateien im Petabyte-Bereich lässt sich die passende Redundanzstrategie über die Reparaturzeit der verwendeten Hardware bemessen. Der Begriff Mean Time to Repair (MTTR) steht für die durchschnittlich benötigte Zeit, um eine fehlerhafte Festplatte oder einen Server zu reparieren, bevor ein permanenter Datenverlust auftritt. Diese Messung wird in großen Rechenzentren relevant, bei denen der Ausfall eines Servers oder einer Festplatte eine alltägliche Erscheinung ist.

Eine höhere MTTR-Zahl ist wünschenswerter, da fehlerhafte Komponenten weniger oft ausgetauscht werden müssen. Niedrige MTTR-Zahlen erfordern immense Ressourcen, um mit der Ausfallrate Schritt halten zu können. Je niedriger diese Zahlen sind, desto ausgeprägter müssen auch Dateien redundant vorgehalten werden.

IT-DIRECTOR: Wie verfahren große Rechen­zentren in diesem Fall?
O. Dany: Verschiedene Anbieter von Online-Backups nutzen z.B. RAID-6-Technologien. Vereinfacht gesagt, führt ein RAID-6-Server einen Kodierungsalgorithmus aus, wenn er eine Datei speichert. Dieser fügt ihr zusätzliche Daten hinzu, die als Parität bezeichnet werden. Die Datei- und Paritätsdaten werden dann auf mindestens fünf Laufwerke aufgeteilt. Selbst wenn zwei Laufwerke ausfallen, lassen sich die Dateien wiederherstellen.

Man muss allerdings sagen, dass RAID 6 Nachteile bei der Speicherung von Dateien im Petabyte-Bereich mit sich bringt. Sparen RZ-Betreiber Kosten, indem sie Arrays mit 15 Laufwerken nutzen, senken sie zwar die Menge an Paritätsdaten, erhöhen jedoch die Gefahr des Datenverlusts beim Ausfall von mehr als zwei Medien. Ein weiteres Risiko liegt im Fehlen eines Schutzes gegen Serverausfälle. Vor einigen Jahren hat ein Anbieter von Online-Backups so Dateien von über 7.500 Kunden verloren.

IT-DIRECTOR: Stellt Mirroring eine bessere Lösung dar?
O. Dany: Mirroring bedeutet die Erstellung und Pflege einer exakt gespiegelten Kopie jeder einzelnen gespeicherten Datei an verschiedenen Speicherorten. Eine typische Mirroring-Konfiguration umfasst eine Kopie jeder Datei auf einem separaten Laufwerk an einem separaten Server. Wenn ein einzelnes Laufwerk oder ein einzelner Sever ausfällt, können verlorene Dateien aus der gespiegelten Kopie wiederhergestellt werden.

Das Speichern gespiegelter Kopien jeder Datei erhöht jedoch die Speicherkosten und die Hardware-Anforderungen um 100 Prozent. Die höheren Kosten für die Datenredundanz werden letztlich in der einen oder anderen Weise an den Endbenutzer weitergegeben.

IT-DIRECTOR: Jedoch sind die Daten dann redundant gespeichert.
O. Dany: Die Wahrscheinlichkeit eines Datenverlusts in Mirroring- und RAID-Umgebungen beträgt bereits bei etwa 168 MTTR-Stunden 100 Prozent. Das entspricht der gleichen Wahrscheinlichkeit, viermal hintereinander „Kopf“ beim Werfen einer ­Münze zu bekommen. Interessanterweise erhöht sich in diesen Umgebungen diese Wahrscheinlichkeit bei zunehmender Speichermenge. Dies mag in einem Rechenzentrum mit nur vier ­Petabyte an Daten und hohem Ressourcenaufwand noch tragbar sein. Wenn Rechenzentren aber wachsen und mehr Petabyte speichern, tritt die hundertprozentige Wahrscheinlichkeit eines Datenverlusts bei einer wesentlich niedrigeren MTTR-Zeit ein.

IT-DIRECTOR: Wie sieht dann eine effektive Redundanz-Strategie aus?
O. Dany: Als Anbieter von Online-Backup für Konzerne sind wir zu einer Technologie übergegangen, die sich „Distributed Encoding“ nennt. Vor dem Speichern im Rechenzentrum wird jede Datei mit Hilfe eines Algorithmus um zusätzliche Paritätsdaten erweitert. Ähnlich wie bei RAID 6 weiten diese zusätzlichen Daten die Menge der zu speichernden Dateiinformationen aus. Die ursprüngliche Datei kann so aber auch dann wiederhergestellt werden, wenn mehrere ihrer Datenfragmente verloren gehen sollten. Mozy-Server teilen die verschlüsselten Daten in zwölf Fragmente auf. Jedes wird auf ein anderes Laufwerk auf einem anderen Server gespeichert. Die Originaldatei kann aus diesen einzelnen Fragmenten rückassembliert werden, selbst wenn drei der zwölf Laufwerke ausfallen sollten.

Statistiken und unsere Erfahrungswerte im Petabyte-Bereich zeigen, dass diese Technologie effektiv vor Datenverlust schützt. Im Beispiel von eben: Selbst wenn die Systeme des Rechenzentrums häufiger als alle acht Stunden ausgetauscht werden, liegt bei Distributed Encoding die Wahrscheinlichkeit eines Datenverlusts bei nur 0,0000001 Prozent. Werfen Sie eine Münze und schaffen es, dass 32-mal „Kopf“ erscheint.