Fallstudie: Amazon.com

Mit dem Wachstum von Amazon.com nahm auch die Größe seiner Oracle-Datenbanken sowie die schiere Anzahl zu verwaltender Datenbanken stetig zu. Dies führte zu wachsender Komplexität bei der Sicherung älterer Oracle-Datenbanken auf Band und dazu, dass alternative Strategien in Betracht gezogen wurden, z. B. Cloud-Services von Amazon Web Services (AWS), einem Tochterunternehmen von Amazon.com. Amazon.com stand u. a. vor den folgenden geschäftlichen Herausforderungen:

• Die Auslastungs- und Kapazitätsplanung ist komplex, das Zeit- und Investitionsbudget sind knapp. Über die Jahre waren hohe Investitionsausgaben für Bandhardware, die dazugehörige Stellfläche in Rechenzentren und Unternehmenslizenzgebühren für Bandsoftware erforderlich. In diesem Zeitraum erforderte die Verwaltung einer Bandinfrastruktur umfassend geschulte Mitarbeiter, die sich mit der Einrichtung, Zertifizierung und Entwicklung der Archivplanung anstatt mit nutzbringenderen Projekten beschäftigen mussten. Und am Ende jedes Geschäftsjahres erforderte die Projektierung künftiger Kapazitätsanforderungen zeitaufwendige Prüfungs-, Prognose- und Budgetierungsschritte.
  
  
• Die Kosten von Sicherungssoftware zur Unterstützung mehrerer Bandgeräte häufen sich. Bandroboter bieten einfache Lese- und Schreibfunktionen, doch für ihre umfassende Nutzung muss in geschützte Bandsicherungssoftware investiert werden. Bei Amazon.com waren die Kosten der Software hoch und trieben die Gesamtkosten für Sicherungen in die Höhe. Die Kosten dieser Software waren ein ständiger Unruhefaktor im Budget, der aber nur schwierig zu beseitigen war, solange Sicherungen auf Bandgeräte geschrieben werden mussten.
  
  
• Das Vorhalten zuverlässiger Sicherungen sowie ein schneller und effizienter Datenabruf erfordern bei einem Bandsystem viel Zeit und Aufwand. Denn wenn Daten beständig auf Band gespeichert werden müssen, sind mehrere Kopien erforderlich. Solange alles ordnungsgemäß funktioniert und es nur minimale Konkurrenzsituationen bei Bandressourcen gibt, können die Bandroboter und Sicherungssoftware die benötigten Daten schnell finden. Doch bei einem Ausfall von Hardware sind menschliche Eingriffe erforderlich, um eine Wiederherstellung von Band durchzuführen. Konkurrenzsituationen bei Bandlaufwerken, die aus den Bandanforderungen mehrerer Benutzer resultieren, können Wiederherstellungsvorgänge noch weiter ausbremsen. Dadurch wird die Wiederherstellungsdauer verlängert und das Erreichen der Vorgabe ist im Vergleich zu einer Sicherung in Cloud-Speicher noch schwieriger.

Zum Verbesserung von Wirtschaftlichkeit und Leistung der Datensicherung entschloss sich Amazon.com, Amazon S3 eingehender zu prüfen. Im Rahmen dieser Prüfung wurden Sicherheits-, Verfügbarkeits- und Leistungsaspekte von Amazon S3-Sicherungen berücksichtigt. Amazon.com führte zudem eine Kosten-Nutzen-Analyse durch, um sicherzustellen, dass ein Wechsel zu Amazon S3 sich finanziell lohnen würde. Die Kosten-Nutzen-Analyse bezog die folgenden Punkte mit ein:

• Leistungsvorteile und Wirtschaftlichkeit. Oberste Priorität war, dass die Gesamtkosten von Sicherungen nicht steigen durften. Zugleich verlangte Amazon.com schnellere Sicherungs- und Wiederherstellungszeiten. Der zeitliche und sonstige Aufwand für Sicherungs- und Wiederherstellungsvorgänge erwies sich im Vergleich zur Bandsicherung als wesentlich niedriger. Zugleich war die Wiederherstellung aus Amazon S3 zwei bis zwölf Mal schneller als eine vergleichbare Wiederherstellung von Band. Amazon.com benötigte ein beliebiges neues Sicherungsmedium, das eine bessere Leistung bot und zugleich die Gesamtkosten senkte oder beibehielt. Eine Sicherung auf lokalen Datenträgern hätte die Leistung, nicht aber die Wirtschaftlichkeit verbessert. Der Amazon S3-Speicher in der Cloud erfüllte beide Anforderungen.
  
  
• Höhere Beständigkeit und Verfügbarkeit. In Amazon S3 gespeicherte Daten sind auf eine Beständigkeit von 99,999999999 % und eine Verfügbarkeit von Objekten von 99,99 % über ein Jahr ausgelegt. Amazon.com verglich diese Werte mit denen, die in seiner Bandinfrastruktur beobachtet wurden, und befand, dass Amazon S3 eine wesentliche Verbesserung darstellte.
  
  
• Weniger Reibungsverluste. Die Datenbankadministratoren (DBAs) von Amazon.com mussten prüfen, ob sich Amazon S3-Sicherungen für ihre Datenbanksicherungen eigneten. Sie fanden heraus, dass Amazon S3 einfach für Sicherungen implementiert werden konnte, da die Lösung reibungslos mit Oracle Recovery Manager (RMAN) zusammenarbeitet.
  
  
• Hohe Datensicherheit. Amazon.com befand, dass AWS alle Anforderungen an die physische Sicherheit, Sicherheitsbescheinigungen und Sicherheitsprozesse erfüllt, Daten während der Übertragung und am Speicherort schützt und geeignete Verschlüsselungsstandards einsetzt.

Durch den Wechsel zu Amazon S3, der nahezu vollständig erfolgt ist, konnte sich Amazon.com mehrere Vorteile sichern:

• Wegfall der komplexen und zeitraubenden Bandkapazitätsplanung. Amazon.com wächst mit jedem Jahr immer dynamischer, sowohl organisch als auch als Folge von Zukäufen. Dank AWS konnte Amazon.com mit dieser raschen Expansion problemlos Schritt halten. In der Vergangenheit mussten Geschäftsbereiche von Amazon.com jährliche Sicherungspläne erstellen, in denen die geplante Menge an Bandspeicher für das Jahr und die Häufigkeit angegeben wurden, mit der Bandressourcen verwendet werden. Diese Pläne dienten anschließend zum Berechnen der Bandnutzungskosten der einzelnen Geschäftsbereiche, die auf viele Teams umgelegt wurden. Bei Amazon S3 zahlen Teams gemäß einem rein nutzungsabhängigen Modell. Es gibt praktisch nach oben keine Begrenzungen der Datenmenge, die in Amazon S3 gespeichert werden kann, sodass Ressourcenknappheit kein Thema ist. Bei Teams, die Amazon S3-Sicherungen eingeführt haben, ist die Notwendigkeit einer formalen Planung nahezu weggefallen.
• Weniger Investitionsausgaben. Bei Amazon.com ist die Beschaffung von Bandrobotern, -laufwerken und -beständen, Stellfläche in Rechenzentren, Netzwerkausrüstung, Software für Unternehmenssicherung sowie Planung der künftigen Bandnutzung nicht mehr erforderlich. Dadurch entfallen die Belastung durch die vorgelagerte Budgetierung von Anlagegütern und die Investitionsausgaben.
• Sofortige Verfügbarkeit von Daten zur Wiederherstellung, ohne dass physische Bänder gesucht oder geholt werden müssen. Immer wenn ein DBA Daten von Band wiederherstellen muss, kommt es zu Verzögerungen. Die Bandsicherungssoftware muss den Bandkatalog durchsuchen, um die ordnungsgemäßen wiederherzustellenden Dateien zu finden, das gewünschte Band holen, es einlegen und Daten davon einlesen. Nahezu immer sind die Daten auf mehrere Bänder verteilt, was zu weiteren Verzögerungen führt. Dies in Kombination mit Konkurrenzsituationen bei Bandlaufwerken, die aus den Bandanforderungen mehrerer Benutzer resultieren, können den Vorgang noch weiter ausbremsen. Dies ist besonders fatal bei kritischen Ereignissen wie einem Rechenzentrumsausfall, wenn viele Datenbanken schnellstmöglich wiederhergestellt werden müssen. Bei Amazon S3 treten alle diese Probleme nicht auf. Wiederherstellungen von Daten können ohne Wartezeiten oder Bandwarteschlangen unmittelbar beginnen, was heißt, dass die Datenbank wesentlich schneller wiederhergestellt werden kann.
• Das Sichern einer Datenbank in Amazon S3 kann zwei bis zwölf Mal schneller als bei Bandlaufwerken erfolgen. Bei einem Benchmark-Test konnte ein DBA beispielsweise über 1-Gigabit-Ethernet 3,8 Terabyte in 2,5 Stunden wiederherstellen. Dies sind 25 GB pro Minute bzw. 422 MB pro Sekunde. Da Amazon.com zudem die RMAN-Datenkomprimierung nutzt, betrug die tatsächliche Wiederherstellungsrate 3,37 GB pro Sekunde. Diese 2,5 Stunden stehen im Vergleich zu konservativ geschätzten 10-15 Stunden, die die Wiederherstellung von Band dauern würde.
• Einfache Implementierung von Oracle RMAN-Sicherungen in Amazon S3. Die DBAs stellten fest, dass das Starten der Sicherung ihrer Datenbanken in Amazon S3 einfach ist. Das Leiten von Oracle RMAN-Sicherungen zu Amazon S3 erfordert lediglich die Konfiguration des Oracle Secure Backup Cloud (SBC)-Moduls. Der Aufwand für die Konfiguration des Oracle SBC-Moduls belief sich pro Datenbank auf maximal eine Stunde. Nach dieser einmaligen Einrichtung wurden die Datenbanksicherungen unbemerkt zu Amazon S3 umgeleitet.
• Von Amazon S3 bereitgestellter Datenspeicher, der auf eine Beständigkeit von 99,999999999 % ausgelegt ist. Bei Amazon.com ist es gelegentlich in der Bandinfrastruktur zu Ausfällen von Hardware gekommen, z. B. defekten Bänder, fehlerhaften Bandlaufwerke oder ausgefallenen Roboterkomponenten. Mitunter geschieht dies, wenn ein DBA versucht, eine Datenbank wiederherzustellen, wodurch sich die mittlere Wiederherstellungsdauer drastisch erhöht. Dank der Beständigkeit und Verfügbarkeit von Amazon S3 sind diese Probleme nicht mehr akut.
• Freigeben wertvoller menschlicher Ressourcen. Für die Bandinfrastruktur musste Amazon.com Techniker einstellen, die Erfahrung mit sehr großen Bandsicherungsinstallationen hatten. Mitarbeiter, die dieses spezielle herstellerspezifische Anforderungsprofil erfüllen, sind meist nur schwierig zu finden. Außerdem mussten Rechenzentrumstechniker eingestellt werden, die sich ausschließlich Hardwareaspekten widmeten, d. h. Austauschen von Laufwerken, Umsetzen, Versenden und Nachverfolgen von Bändern usw. Dank Amazon S3 wurden diese Spezialisten von Routineaufgaben entlastet und können sich nun auf nützlichere, geschäftskritischere technische Aufgaben konzentrieren.
• Wegfall des Transports physischer Bändern zu einem standortexternen Aufbewahrungsort. Unternehmen, die Oracle-Sicherungen standortextern aufbewahren, sollten unbedingt die Kosten prüfen, die durch den Transport, den Schutz und die standortexterne Aufbewahrung anfallen. Durch Speichern von Daten in Amazon S3 können diese Kosten gesenkt werden oder möglicherweise ganz wegfallen.

Als weltweit größter Online-Händler strebt Amazon.com ständig nach Innovation, um ein besseres Kauferlebnis zu bieten und Produkte zu niedrigstmöglichen Preisen anzubieten. Eine solche Innovation war der Austausch der Bandinfrastruktur für Datenbanksicherungen durch Amazon S3-Speicher. In den Genuss dieser Innovation können auch andere Organisationen mühelos kommen, die ihre Oracle-Datenbanken auf Band sichern.