Facebook-Datenspeicherung: Pläne für Cold Storage auf Blu-Ray und M.2 SSD

Blu-rays sollen zur Speicherung und M.2 SSDs für das Booten der Webserver genutzt werden. Facebooks Pläne sorgen für geteilte Meinungen.

Die Blu-ray und Netbook-SSD-Strategien, die Facebook Anfang des Jahres auf der Open Compute Summit in San Jose skizziert hat, stoßen in einer Umfrage, die unter Analysten der Storage-Industrie und IT-Profis durchgeführt wurde, auf geteilte Meinungen.

Facebooks Storage-Strategie, zukünftig Solid State Drives (SSD) der Consumer-Klasse zu verwenden, um Webserver zu booten, wurde durchweg positiv aufgenommen. Einige IT-Profis merkten an, dass sie bereits solche SSDs nutzen, um den Bootvorgang von Servern zu beschleunigen, sich aber noch nicht mit der neuen, kleineren M.2-Bauart auseinandergesetzt haben, die auch als Next Generation Form Factor bezeichnet wird und für Geräte mit hohen Stromsparanforderungen entwickelt wurden.

Facebooks Entscheidung, Blu-ray-Disks für die Langzeitdaten-speicherung nutzen zu wollen, hat bei einigen Analysten zu Stirnrunzeln geführt.

Im Gegensatz dazu hat Facebooks Entscheidung, Blu-ray-Disks für die Langzeitdatenspeicherung nutzen zu wollen, bei einigen Analysten zu Stirnrunzeln geführt. Facebook zeigte einen Prototypen, der ein PByte an Daten auf 10.000 Blu-ray-Disks speichern konnte und in einem Rack nach Standards der Open Compute Platform untergebracht war. Jay Parikh, Vice President der Infrastruktur-Abteilung bei Facebook, gab den Plan bekannt, die Speicherkapazität auf über fünf PByte pro Rack auszubauen.

„Die Anbieter-Welt ist voll von gescheiterten Optical-Storage-Unternehmen, die versucht haben, optische Laufwerke an Enterprise-Storage-Kunden zu verkaufen“, so John Webster, Senior Partner bei der in Boulder, Colorado, ansässigen Evaluator Group. Als Beispiele solch gescheiterter Anbieter nennt er InPhase und Plasmon. „Es verkauft sich einfach nicht gut genug, um ein Investment in diesem Bereich zu rechtfertigen.“

Parikh gab an, dass die Blu-ray Technik durch eine Haltbarkeit von 50 Jahren eine sehr langfristige Datenspeicherung ermöglichen würde und sich dabei Ersparnisse von 50 Prozent der Kosten und 80 Prozent des Energieverbrauchs im Vergleich zur gegenwärtigen Infrastruktur für so genannte kalte Daten – Cold Data – zur Langzeitdatenspeicherung realisieren ließen.

50-jähriger Diskbetrieb geplant

Facebook hat im Jahr 2013 seine erste Cold-Storage-Einrichtung in Betrieb genommen und eine zweite wird ebenfalls bald ans Netz gehen, da Facebook bereits 150 PByte an Daten lagern muss. Laut Parikh wird jede Einrichtung letztlich bis zu drei Exabytes speichern können. Die Systeme in den Einrichtungen in Prineville, Oregon und Forest City, North Carolina, benutzen laut eines Facebook Sprechers Festplatten für Cold Storage.

Produktive Tests mit den Blu-ray-Prototypen werden voraussichtlich noch in 2014 beginnen, sagte ein Sprecher. Ein Demo-Video des Blu-ray-Systems ist auf der Facebook-Seite der Entwicklungsabteilung zu sehen.

Das Blu-ray-Rack besteht aus 24 Magazinen. Jedes Magazin hat 36 geschlossene Kassetten und jede Kassette enthält 12 Blu-ray-Disks. Ein Roboter-Greifarm steuert das entsprechende Magazin an, sucht die Kassette, öffnet sie, entfernt die Schublade und wählt die gesuchte Disk, so Giovanni Coglitore, Direktor der Hardware-Entwicklung bei Facebook.

In dem Video gibt Coglitore an, dass der Roboter nur einen Bruchteil der Energie einer normalen magnetischen Spindel verbraucht. Der Stromverbrauch im Ruhezustand, während er auf einen Einsatz wartet, ist nahezu null, im Betrieb bleibt der Energieverbrauch laut seiner Aussage unter 1.000 Watt.

„Es ist ein Bruchteil dessen, was man typischerweise im Rechenzentrum verbrauchen würde, und die Verlässlichkeit ist wirklich bereits durch die verteilte Natur des Designs sichergestellt“, so Coglitore. „Jede dieser Disks ist tatsächlich für einen 50-jährigen Betrieb zertifiziert. Und da die Medien vom Laufwerk getrennt sind, können wir im Falle eines Laufwerksfehlers einfach das Gerät austauschen. Man müsste also nicht die Daten der Disk austauschen.“

Wird sich die Blu-ray Strategie auf lange Sicht bewähren?

Howard Marks, Gründer und Forschungschef bei DeepStorage.net, ist skeptisch, was Facebooks Blu-ray-Strategie angeht. Er sagt, die beschreibbaren 100-GByte-Disks, die Facebook wahrscheinlich nutzen wird, gibt es erst seit weniger als vier Jahren und ihre langfristige Haltbarkeit kann nur durch Tests mit beschleunigter Alterung geschätzt werden.

„Unsere Erfahrung mit beschreibbaren CD-ROMs und DVDs hat gezeigt, dass die prognostizierte Haltbarkeit zwar erreichbar ist, aber eine signifikante Anzahl der Disks früher ausfällt”, so Marks in einer E-Mail. „Das eigentliche Problem mit den genannten 50 Jahren ist, dass der technologische Fortschritt die Speicherung dieser Daten auf diesen Medien für einen so langen Zeitraum untauglich macht.“

„Selbst wenn die Disks in 50 Jahren noch lesbar sind, die Laufwerke werden nicht so lange halten”, fuhr er fort. „Die Kondensatoren laufen aus, die Schmiermittel sind verhärtet oder eingetrocknet und so weiter. Um also diese Disks in 40 Jahren noch lesen zu können, werden Sie ein Laufwerk brauchen, das höchstens 10 Jahre alt ist.“

Russ Fellows, ein Senior-Partner bei der Evaluator Group, glaubt, dass durch die geringe Forschung und Entwicklung in dieser Technologie „zukünftige Verbesserungen eher zweifelhaft“ sind. Zusätzlich sind optische Speichermedien typischerweise teurer als alternative Bandlaufwerke, wenn man den Preis pro GByte zugrunde legt.

„Ich denke nicht, dass Blu-ray für irgendein Unternehmen eine gute Wahl ist, um Daten zu speichern“, so Fellows. Er merkte an, dass Google Speicherbänder für die Langzeit-Aufbewahrung von Daten nutzen und sagt voraus, dass Facebook seine Entscheidung zu Gunsten von Blu-ray bedauern wird.

Ich denke nicht, dass Blu-ray für irgendein Unternehmen eine gute Wahl ist, um Daten zu speichern.

Russ Fellows, Senior-Partner, Evaluator Groupe

Tom Coughlin, Präsident der in San Jose, Kalifornien, ansässigen Firma Coughlin Associates, hält die Blu-ray-Technologie für ausgereift und fähig, künftig mehrere Schichten zu nutzen, um noch größere Speicherkapazität zu bieten. Er sieht allerdings keinen ökonomischen Vorteil von Blu-ray, weder beim Anschaffungspreis noch bei den Betriebskosten.

„Wenn ich bei Bändern eine höhere Speicherdichte habe, brauche ich keine so große Bibliothek, um eine bestimmte Menge an Informationen zu speichern”, so Coughlin „und daher brauche ich auch entsprechend weniger Fläche.“

Stuart Miniman, Senior Analyst und führender Forscher der in Marlborough, Massachusetts ansässigen Firma Wikibon, bezeichnet den Blu-ray-Prototypen als ein interessantes Wissenschaftsexperiment, dass „auf lange Sicht umsetzbar zu sein scheint“.

„Amazon Glacier basiert auf umfunktionierter, alter Technologie“, erklärt Miniman. „Eine spezialisierte, auf Langezeitspeicherung ausgelegte Architektur, die auf optische Medien und Roboter setzt, scheint ökonomisch nicht in der Lage zu sein, Bandlaufwerke oder vergleichbare Technologien abzulösen. Ich kann mir nicht vorstellen, dass dies außerhalb von Facebook zum Einsatz kommt.“

Auf der anderen Seite meint Bob Plankers, ein Virtualisierungs-Architekt an der University of Wisconsin-Madison, er würde Blu-ray für Cold Storage in Erwägung ziehen. Das Write Once Read Many (WORM)-Prinzip der Blu-ray könnte hinsichtlich des Compliance-Bedarfs und der Datenarchivierung nützlich sein. 

Zusätzlich, so fügt er hinzu, könnte der Wechsel zu Blu-ray einige der Probleme beseitigen, die Bandlaufwerke machen, wenn Daten zwischen verschiedenen Formaten konvertiert werden müssen, um die Überalterung zu vermeiden.

Plankers hat Verständnis für die große Bedeutung, die der Stromverbrauch für ein Unternehmen der Größenordnung von Facebook hat. Die Blu-ray-Variante würde laut seiner Aussage weniger Strom verbrauchen.

Wayne Pauley, Senior Analyst bei der in Milford, Massachusetts, ansässigen Enterprise Strategy Group, betrachtet Facebooks Ansatz als eine interessante Alternative zu einem Bandbibliothekssystem für Cold Storage. „Ehrlich gesagt sind die mechanischen Aspekte der optischen Medien seit langem bekannt, warum also nicht?“, so Pauley.

Laut Pauley ergeben die Speicherdichte, die Lebensdauer und die kleine Bauform durchaus Sinn und das Medienformat ist kosteneffizient. Er fügt jedoch hinzu, dass Facebook sein Katalogsystem der Open Source Community zur Verfügung stellen sollte, damit es sich auch außerhalb des Unternehmens durchsetzen kann.

Werden sich Netbook M.2 SSDs auch außerhalb von Facebook durchsetzen?

Ob sich der Einsatz von Netbook M.2 SSDs auch außerhalb von Facebook verbreiten wird, ist eine andere offene Frage. Michele Reitz, eine Senior Research Analystin für Halbleiter bei der in Stamford, Connecticut, beheimateten Gartner, sagt, dass die M.2 SSDs relativ neu sind und mehrere Quellen für die üblichen Spezifikationen brauchen. Sie geht davon aus, dass sie 2,5-Zoll-Festplatten mit geringer Kapazität ersetzen würden, was die Frage aufwirft, ob ein Austausch ohne Modifikationen an den Servern möglich ist.

Auf der anderen Seite kann die kleine Bauform reizvoll sein, um Platz zu sparen und die Anforderungen an die Stromversorgung zu reduzieren, und wie alle SSDs, würde die M.2-Variante den Boot-Prozess deutlich beschleunigen, so Reitz. „M.2 wird Verwendung in SSDs sowohl im Enterprise- als auch im Client-Bereich finden”, betont sie.

Matt Corddry, Direktor der Hardware-Entwicklung bei Facebook, sagt, dass das Unternehmen die Gesamtkosten (Total Cost of Ownership, TCO) untersucht hat, die für das Booten eines Webservers entstehen, inklusive des Anschaffungspreises, des gesamten Stromverbrauchs und der Betriebskosten im Falle eines Laufwerksausfalls. 

Die Bewertung zeigte, dass SSDs funktionieren könnten, aber der Anschaffungspreis für SSDs, die für den Rechenzentrumsbetrieb gedacht sind, war deutlich zu hoch. Die Netbook-SSDs hatten deutlich geringere Gesamtkosten als Festplatten, so Corddry.

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Artikel wurde zuletzt im Oktober 2014 aktualisiert

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