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Backup für die Ewigkeit (2)

Welches Speichermedium eignet sich am besten für die Langzeitarchivierung? Diese Woche: HDD, SSD und Flash-basierte USB-Sticks.

Wie wir bereits in unserem vorherigen Blogartikel dieser Serie erwähnt haben, stehen Unternehmen derzeit vor großen Schwierigkeiten ihre (vielen) Daten zu speichern. Das Thema Big Data hat sogar das kleinste Unternehmen erreicht und immer mehr Daten werden von Online-Portalen oder IoT-Geräten generiert. Während nicht alle diese Daten für lange Zeit gespeichert oder archiviert werden müssen, müssen einige aufgrund neuer oder bestehender rechtlicher oder regulatorischer Rahmenbedingungen über Jahre oder Jahrzehnte archiviert werden.

Aber wo sollen all diese zusätzlichen Daten gespeichert werden? Und was ist das beste Speichermedium, wenn die Daten lange gespeichert werden müssen? Diese Woche behandeln wir Festplatten (HDDs) und Solid-State-Drives (SSDs).

Hard Disk Drives (HDD) und die Entwicklung der Festplatte im Laufe der Zeit

Wie bereits im ersten Teil dieser Artikelserie erwähnt, hat das Magnetband (Tape) einen großen Nachteil: Es ist ein lineares Speichermedium. Dies bedeutet, dass es immer einige Zeit braucht, um den richtigen Platz auf dem Band zu erreichen, wo sich die Daten befinden, bevor sie ausgelesen werden können. Dies ist der Hauptgrund, warum die Festplatte (HDD) erfunden wurde. Tatsächlich war es derselbe Hersteller, der die Festplatte vor fast 62 Jahren erfand, der auch während dieser alten Computerzeiten das Bandmedium entwickelte: IBM. Er stellte den IBM 305 RAMAC Mainframe Computer am 14. September 1956 vor. Dies war der erste Computer, der mit der IBM 350 Disk Storage Unit geliefert wurde, die mit zwei internen Festplatten ausgestattet war. Die Scheiben waren jedoch ziemlich groß: Sie waren jeweils 24 Zoll groß und jede konnte insgesamt nur 4.375 MB speichern. Der Mainframe-Computer war nicht billig: Ihre Kunden mussten 3200 US-Dollar bezahlen. Und zwar jeden Monat! Weil IBM dieses Produkt eben nicht verkaufte, sondern es nur zu leasen also zu mieten war. So auch der Festplatten-Speicher: Das Speichern von Daten auf diesem ersten kommerziellen Festplattensystem kostete zusätzliche 750 US-Dollar pro Monat. Das System wurde sechs Jahre später im Jahr 1962 vom IBM Ramac 1301 abgelöst und seine Benutzer konnten nun bis zu 28 MB Daten speichern.

Aber spätestens mit der Erfindung kleinerer Geräte – dem Personal Computer – in den späten siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts stieg der Bedarf an mehr Speicherplatz. Während in den ersten Jahren des PCs Daten üblicherweise auf Datenkompaktkassetten gespeichert wurden (sie sahen wie normale Audiokompaktkassetten aus und enthielten digitale Magnetbänder), änderte sich dies zugunsten der kleineren Festplatten.

Die erste HDD konnte etwa 5 MB Daten speichern und wurde von einer Firma auf dem Markt eingeführt, die 1980 in Seagate Technology umbenannt wurde. Das war der Beginn der HDD-Erfolgsgeschichte. Das Seagate ST-506 war das erste Festplattenlaufwerk im 5,25-Zoll-Format. Ein Format, das bis heute verwendet wird. Von 1980 bis 1992 stieg die Speicherkapazität einer solchen Festplatte von 5MB auf 2 GB. Heutzutage können HDDs, die mit einem Helium-Gas gefüllt sind, bis zu 14 TB an Daten speichern.

Einfach erklärt ist ein Festplattenlaufwerk ein elektromechanischer Speicher, der einen digitalen Speicher zum Speichern und Abrufen von digitalen Informationen von einer oder mehrerer mit magnetischem Material beschichteten rotierenden Platten verwendet. Das ferromagnetische Material auf einem dünnen Film auf der Platte ändert seine Richtung, wenn es mit Elektrizität versorgt wird. Es stellt dann eine “1” oder eine “0” dar und kann ausgelesen werden. Alle diese „Nullen“ und „Einsen“ repräsentieren ein binäres Datenbit und ein Kodierschema bestimmt, wie die Benutzerdaten durch die magnetischen Ausrichtungen dargestellt werden.

Die Hauptvorteile von Festplattenlaufwerken sind, dass sie ziemlich billig geworden sind und eine große Menge an Daten im Vergleich zu ihrem Preis enthalten. Mit der Einführung von RAID werden Festplattenlaufwerke noch viel häufiger verwendet, da es möglich war, nicht nur Daten auf einer Reihe von unabhängigen Festplatten zufällig zu speichern, sondern auch Daten aufgrund eines Festplattenfehlers wiederherzustellen.

Die meisten Hersteller geben eine geschätzte Lebensdauer einer magnetischen HDD von 5 Jahren an. Dies hängt jedoch von seiner Verwendung ab: Die meisten Festplatten können leicht Daten für 10 Jahre speichern, aber die Benutzer sollten trotzdem häufig überprüfen, ob ihre Daten noch verfügbar und fehlerfrei sind. Wenn die Festplatte allerdings nicht häufig verwendet wird und nur Daten speichert, besteht immer noch die große Chance, dass die Daten nach mehr als 10 Jahren vorhanden sind. Es ist jedoch möglich, dass Daten aufgrund der Tatsache, dass der Magnetismus nach vielen Jahren verschwindet, verloren gehen können.

Solid State Drives (SSDs): Wo ist der Unterschied?

SSDs sind jedoch völlig anders: Sie bestehen nur aus elektronischen Chips, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Normalerweise enthält eine typische SSD einen Controller-Chip und mehrere Speicherchips. Dabei steuert der Controller-Chip, wie die Daten auf dem Speicherchip gespeichert werden. Aus diesem Grund wird die benötigte “Logik”, wie dies gemacht wird, auf dem Controller-Chip gespeichert. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Speicherchips nur für bestimmte Lese- und Schreibzyklen ausreichen. Einfach ausgedrückt, je mehr Sie schreiben, desto schneller geht die SSD kaputt. Dies ist der Grund, warum die meisten Hersteller Technologien innerhalb der SSD (Controller)-Chips implementiert haben, um die Datenschreiblast gleichmäßig auf alle Speicherchips zu verteilen. Das liegt daran, dass, wenn “nur” einer der vielen Speicherchips sein End-of-Life erreicht, Sie gleich die komplette SSD wegwerfen können.

Gleiches gilt für die wesentlich günstigeren USB-Sticks, die dabei auch die etwas billigerebn NAND-Flash-Chips enthalten. Sie halten auch nur eine bestimmte Zeit, während ihre Lese- / Schreib-Lebensdauer im Vergleich zu SSD und abhängig von der Qualität und dem Preis normalerweise viel geringer ist.

Auch sie können Daten bis zu 10 Jahren speichern, während dies, wie gesagt, nur dann geschieht, wenn sie nicht verwendet oder nur ausgelesen werden. Sie können die Lebensdauer Ihrer Geräte ganz einfach überprüfen, indem Sie spezielle Tools verwenden, die Sie kostenlos auf den Websites vieler Hersteller herunterladen können.

Obwohl beide Arten von Festplatten eine Lebensdauer von 10 Jahren erreichen können, unterscheiden sie sich sehr in Bezug auf die Datenwiederherstellung. Während Festplatten seit vielen Jahren verfügbar sind, sind es auch die Datenrettungswerkzeuge und -prozesse, die professionelle Datenwiederherstellungsdienstanbieter verwenden. Im Laufe der Jahre haben sie so viel Wissen darüber gesammelt, wie man Daten von einer bestimmten Festplatte wiederherstellen kann. Wenn Daten von einer Platte überhaupt wiederhergestellt werden können, werden sie dies auch tun. Bei SSDs ist die Situation jedoch anders. Das Hauptproblem ist hier nicht, dass die Technologie eine Herausforderung darstellt, sondern dass jeder Hersteller riesige Mengen verschiedener Controller- und Speicherchips kaufen, diese auf einer Leiterplatte anordnen und dann einen “Verteilungscode” auf dem Controller-Chip programmieren und einfügen kann.

Dies bedeutet, dass es “einfacher” ist, Daten von einer bekannten SSD-Marke zu retten als von einem asiatischen Me-too-Produkt, wo manchmal funktionierende und spezialisierte Wiederherstellungstools nicht zu 100% laufen. Darüber hinaus ist es eigentlich nicht ratsam, SSDs für Speicherzwecke zu verwenden, da sie im Vergleich zu HDDs teurer sind, sich schwerer wiederherstellen lassen und viel schneller sind als HDDs. Die Verwendung von SSDs für die Speicherung von Daten und nicht aufgrund der Rechenleistung ist ungefähr wie einen Ferrari zu kaufen und nur maximal 30 Stundenkilometer zu fahren.

Nächste Woche besprechen wir dann optische Speichermedien sowie die Cloud als möglichen Speicher für die Langzeitarchivierung. Bis dahin …

Bildnachweis: Ontrack Datenrettung