Data Storage im Cloud-Zeitalter

1. Kalte Speicherung

Cold Storage, die Speicherung von Daten bei extrem niedrigen Temperaturen, wird derzeit als interessante Speichermöglichkeit untersucht. Forscher an der Universität Manchester haben Moleküle entwickelt, die Daten mit der hundertfachen Kapazität einer herkömmlichen Festplatte speichern können. Die Idee, Daten bei niedrigen Temperaturen zu speichern, ist nicht neu, die Wissenschaft dahinter ist schon seit einiger Zeit bekannt. Das Neue an dieser Forschung ist jedoch, wie niedrig die Temperaturen dank der Widerstandsfähigkeit dieser neuen Moleküle werden. Sie sind in der Lage, Daten bei 80 Kelvin (- 193,15 Grad) zu speichern, wobei die Verwendung von flüssigem Stickstoff bedeutet, dass mehr Daten gespeichert werden können, ohne dass es zu Problemen mit der Wärmeverschiebung kommt. Da die Erdatmosphäre zu etwa 78 Prozent aus Stickstoff besteht, ist dies auch eine relativ kostengünstige Lösung.

2. Optische 5D-Speicherung

Anstelle der Kältespeicherung haben Forscher der Universität Southampton Methoden zur Datenspeicherung erforscht, bei denen die Daten mit modernen Lasern in Siliziumwürfel geätzt werden. Bei dieser neuen Technik können die Forscher zusätzlich zu den normalen drei Achsen, die als Speicherparameter verwendet werden, auch die Größe eines aufgezeichneten Datensatzes und seine Ausrichtung nutzen.

Man kann sich das als eine Art 3D-Version einer CD vorstellen, bei der die Geräte die Daten direkt aus dem Würfel lesen. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass alles, was auf diese Weise gespeichert wird, sehr lange gespeichert werden kann, wobei alles, was geätzt wird, fast dauerhaft wird. Wenn die Daten einmal gespeichert sind, ist kein Strom mehr erforderlich, um sie aufzubewahren (nur noch zum Lesen), und die entstehenden Glaswürfel sind praktisch unzerstörbar, wobei ein kleiner Würfel Hunderte von Terabytes an Daten speichern kann.

3. Quantenspeicher

Es wäre nachlässig, die Zukunft der Datenspeicherung zu erörtern, ohne zumindest Quantencomputer und Quantenspeicher zu erwähnen. In der Welt der Informatik, der Daten und der Welt im Allgemeinen wird viel über das Potenzial der Quanteninformatik gesprochen.

Qubits in der Quantendatenspeicherung sind in der Lage, durch Überlagerung und Verschränkung eine exponentielle Anzahl von Zuständen zu speichern. n-Qubits sind vergleichbar mit 2n Bits oder, um es für alle, die mit dem Jargon der Quanteninformatik nicht vertraut sind, etwas verständlicher auszudrücken: 100 Qubits wären mehr als genug, um mehr Zustände zu speichern als alle derzeit existierenden Festplatten. 300 Qubits könnten mehr Zustände speichern als die Anzahl der Atome im Universum.

Leider sind wir noch weit davon entfernt, die drohende Datenkrise mit Quantencomputern zu lösen. Das Hauptproblem der Quanteninformatik besteht darin, dass die Datenmenge, die aus n-Qubits abgerufen werden kann, niemals größer sein kann als die Datenmenge, die aus n-Bits abgerufen werden kann. Dies bedeutet, dass die meisten Daten, die auf Quantenebene gespeichert werden, niemals abgerufen werden können – ein Problem, das noch nicht gelöst wurde. Möglicherweise bedeutet dieses Hindernis, dass die Quanteninformatik zwar die Zukunft ist, die Quantenspeicherung jedoch nicht.

4. DNA-Speicherung

Viele Wissenschaftler haben sich in den letzten zehn Jahren für die Idee begeistert, DNA als Datenspeicher zu verwenden. Die Idee ist gar nicht so weit hergeholt. Die DNS besteht aus Aminosäuren mit Basenpaaren, die, wenn sie richtig modelliert sind, einen binären Code darstellen können, was sie ideal für die Speicherung von Daten macht, während die gewundene Struktur der DNS eine enorme Speicherkapazität auf kleinstem Raum ermöglicht.

Einem Team in Harvard ist es sogar gelungen, den gesamten Code für ein Video auf einem einzigen Strang bakterieller DNA zu speichern. Seitdem arbeiten mehrere Unternehmen daran, diese Technologie zu perfektionieren und dann zu vermarkten. Derzeit geht man davon aus, dass synthetische DNA die Antwort sein könnte, wobei die Daten auf ein Molekül geschrieben werden, während es zusammengesetzt wird. Wie bei dem bereits erwähnten optischen 5D-Speicher aus geätztem Glas könnte sich dies als Langzeitspeicherlösung erweisen, aber ganz so weit ist die Sache noch nicht.

5. Hybrid-Cloud-Speicherung

Hybrid-Cloud-Speicherung mag zwar nicht so futuristisch, Science-Fiction-mäßig oder interessant erscheinen wie einige der bisher genannten Lösungen. Sie erobert aber derzeit den Datenspeichersektor und bietet eine echte Lösung für viele Datenspeicherprobleme. Die Hybridspeicherung ist, wie der Name schon sagt, ein Ansatz zur Datenspeicherung, der sowohl Cloud- als auch On-Premises-Lösungen nutzt und das Beste aus beiden in einer zusammenhängenden Speicherarchitektur kombiniert.

Dieser Ansatz senkt die Kosten für Unternehmen, indem er einen Teil der Kosten für das Hinzufügen und die Wartung von lokalem Speicher in die Cloud verlagert und die Cloud nur dann nutzt, wenn sie benötigt wird. Es handelt sich außerdem um eine der skalierbarsten Lösungen, die derzeit angeboten werden, da sie das Beste aus Cloud- und On-Premises-Infrastrukturen bietet. Die On-Premises-Infrastruktur dient dann für langfristige, selten genutzte Daten, während die Cloud für häufiger genutzte Daten oder unerwartete Nachfragespitzen ausgelegt werden kann.

Eines der Probleme, die oft mit hybrider Speicherung aufgeworfen werden, ist, dass sie bei falscher Architektur sowohl teuer als auch langsam sein kann und Geld kostet, sowohl für die Hardware vor Ort als auch für unerwartete Cloud-Kosten.

Eine Lösung bietet hier beispielsweise DoubleCloud, um Datenanalysen mit SSD-Speichergeschwindigkeiten aufzubauen und trotzdem das S3-Preisniveau beizubehalten. Mit der verwalteten ClickHouse-Plattform können Unternehmen sogar mehr als das Fünffache an Kosten einsparen, indem sie ihre neuesten oder am häufigsten genutzten Daten automatisch direkt auf SSD auslagern, während die weniger häufig genutzten Daten automatisch auf S3 umgelagert werden. Ansätze wie dieser tragen dazu bei, dass Problem der Datenspeicherung auf kosteneffiziente Weise dauerhaft in den Griff zu bekommen.