Basic Safety & Security-Serie: Motion Detection kann Lebenszeit von Festpallten im Security-Einsatz verlängern. Alida Anfang und Prof. Albert Einsteiger sind nicht nur pfiffig, sondern auch pädagogisch geschult. In GIT SICHERHEIT widmen sie sich regelmäßig einem speziellen Thema aus Security und Safety. Der Hintergrund: Sicherheitsverantwortliche tragen in Unternehmen eine hohe Verantwortung - es geht um den Schutz von Mitarbeitern, Know-how und Sachwerten. Sie sind es, die letztlich entscheiden, welche Maßnahmen zum Einsatz kommen. Modernes Sicherheitsmanagement stellt jedoch vielschichtige Anforderungen, die einen hohen Spezialisierungsgrad erfordern. Da ist es nicht einfach, auf allen Gebieten ein Fachmann zu sein. In diesem kleinen Repetitorium erklären Prof. Albert Einsteiger und seine Assistentin Alida Anfang deshalb die wichtigsten Basisbegriffe der Sicherheit - jeweils zusammen mit einem Experten: Diesmal ist es Thomas Reisinger, Technical Director bei Dallmeier.

Sie ist allgegenwärtig und hält sich dennoch bescheiden im Hintergrund: Im Security-Recorder genauso wie im PC auf dem Schreibtisch oder im Laptop - die Festplatte ist überall mit drin. Und das ist mittlerweile schon so selbstverständlich, dass sich kaum einer wirklich Gedanken darüber macht. Dabei ist so eine Festplatte bei genauerer Betrachtung ein wahres Wunderwerk der Technik und leistet schier Unglaubliches.
Sucht man nach einer ganz allgemeinen Definition der Festplatte, so kann man sie zunächst einmal als ferro-magnetisches Speichermedium bezeichnen. Dieses Speichermedium schreibt binäre Dateien auf die Oberfläche einer rotierenden Scheibe - und zwar durch eine gezielte Magnetisierung kleinster Bereiche der Scheibenoberfläche. Dazu wiederum dient ein winziger Elektromagnet, der sog. Schreib-/Lesekopf.
Der Schreib-/Lesekopf schwebt dabei auf einem Luftpolster über der Platte, das durch Reibung der Luft an der rotierenden Scheibenoberfläche erzeugt wird. Die Schwebehöhe ist allerdings extrem niedrig: Sie liegt heutzutage im Bereich von nur etwa 12 Nanometern. Zum Vergleich: Ein einzelnes Haar misst bereits 50.000 Nanometer (nämlich rund 0,05 mm = 50 μm = 50.000 nm). Bei solchen winzigen Größenordnungen ist es klar, dass die Luft innerhalb des Festplattengehäuses keinerlei Verunreinigungen enthalten sollte, um Schäden zu vermeiden.
Die Leistung, die so eine Festplatte im Einsatz erbringt, kann man in etwa mit einem Flugzeug vergleichen, das mit einer Geschwindigkeit von 8.000.000 km/h ungefähr 0,8 mm über eine Graslandschaft fliegt und während dessen jeden einzelnen Grashalm zählt, an dem es vorbeikommt. Dass in der Eile einmal ein Grashalm übersehen wird, wäre bei diesem Tempo verzeihlich - ist allerdings so gut wie ausgeschlossen: Auf einer Gesamtstrecke, die 1.250 Flügen um die Erde entspräche, würde sich das Flugzeug um weniger als einen Grashalm verrechnen!

Ein Maß für die Lebensdauer

Wie lange eine Festplatte haltbar ist, drücken deren Hersteller in der Regel mit Hilfe einer speziellen Zahl aus: Die sog. MTTF ist das Maß für die Betriebssicherheit einer Festplatte. Diese Abkürzung steht für „mean time to failure" - damit ist die mittlere Zeitdauer gemeint, bis zu deren Ablauf ein Fehler auftritt.
Gibt nun ein Hersteller bspw. die MTTF seiner Festplatte mit 1.000.000 Stunden an (das sind 116 Jahre), so bedeutet das NICHT etwa, dass eine Festplatte erst nach 1.000.000 Stunden ausfällt. Vielmehr heißt das: Wenn 1.000 Festplatten gestartet werden und nach 1.000 Stunden fällt die erste davon aus, ergibt sich eine MTTF von 1.000.000 Stunden. Die Rechnung lautet also ganz einfach: 1.000 Festplatten x 1.000 Betriebsstunden = 1.000.000 Stunden MTTF.
Dabei geht man von Festplatten aus, deren Betriebsdauer (in der Regel fünf Jahre) noch nicht abgelaufen ist, die unter idealer Betriebsumgebung laufen (max. 40 °C) und nicht beschädigt wurden.
Wichtige Parameter für die Lebensdauer von Festplatten sind natürlich die Zahl der Betriebsstunden und die Anzahl der Schreib- und Lesezugriffe. Eine Festplatte, die im 24/7-Modus (also 24 Stunden täglich und sieben Tage in der Woche) mit permanenten Zugriffen betrieben wird, hat einen deutlich höheren mechanischen Verschleiß als eine Festplatte mit geringerer Betriebsdauer und nur gelegentlichen Zugriffen.

Festplatten im Security-Einsatz

Festplatten in digitalen Videorecordern, die für die moderne Videoüberwachung verwendet werden, sind echte Hochleistungssportler. Eine Festplatte in einem handelsüblichen PC wird in der Regel acht Stunden pro Tag und 200 Arbeitstage pro Jahr im Einsatz sein und weist eine Kapazitätsauslastung von gerade einmal 3 % auf. In Sicherheitsanwendungen beträgt die Auslastung jedenfalls bei permanenter Aufzeichnung 99,9 %, es wird also so gut wie 24 Stunden am Tag und 365 Tage im Jahr ständig auf die Festplatte geschrieben.
Selbst IT-Server erreichen durchschnittlich „nur" eine Kapazitätsauslastung von 65 %. Dennoch ist jedem Anwender klar, dass ein Server nur in einer entsprechend angepassten Umgebung betrieben werden darf, also in einem klimatisierten, staubfreien Raum. Bei Digitalen Videorekordern (DVRs) wird dies oft vernachlässigt. Es gibt Szenarien, bei denen ein Recorder schon mal in einem Schrank verstaut oder auf einem wackeligen Untergrund betrieben wird.
Dennoch: Trotz Dauerbelastung und manchmal nicht optimalen Umgebungsbedingungen haben Festplatten in Sicherheitsanwendungen eine MTTF von 200.000 Stunden. Dies ändert zwar nichts an der Feststellung, dass Festplatten der Hauptausfallgrund für digitale Videoaufzeichnungssysteme sind und bleiben. Jedoch relativiert sich die Aussage, dass „ein Festplattenproblem vorliegt" sehr schnell, wenn man die oben angeführten Überlegungen mit berücksichtigt. Um es noch mal mit einem anschaulichen Vergleich auszudrücken: Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Motor bei einem Formel 1 Rennwagen ausfällt, ist verständlicherweise höher als die Wahrscheinlichkeit, dass ein Motor in einem Auto ausfällt, das die meiste Zeit des Jahres in der Garage steht.

So sorgt man für ein langes Festplattenleben

Festplatten im Security-Einsatz liefern Höchstleistungen. Um diese auch abrufen zu können, und um die Ausfallwahrscheinlichkeit der Festplatte deutlich zu reduzieren, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt werden. Wie vorher beschrieben, wird der Schreib-/Lesekopf nur durch ein extrem dünnes Luftpolster am Aufsetzen gehindert. Wird die Festplatte während des Betriebes bewegt oder ist sie Erschütterungen ausgesetzt, können sich beim Aufsetzen des Schreib-/Lesekopfes winzige Partikel lösen und sich über den gesamten Datenträger verteilen. Auch bei unsachgemäßem Transport können Beschädigungen an der Festplatte entstehen. Zusammengefasst, ist es also empfehlenswert, das Gerät nur in Originalverpackung zu transportieren, es vor Erschütterung und gegen Stöße zu schützen und die Festplatte im Betrieb nicht zu bewegen. Außerdem sollte man einen vibrationsfreien Aufstellort suchen. Weitere mögliche Gründe für eine Verkürzung der Lebensdauer einer Festplatte, denen aber leicht entgegen gewirkt werden kann, sind Stromausfälle, die Beschädigung durch elektrostatische Einwirkung, Magnetfelder, Korrosion durch zu hohe Luftfeuchtigkeit, starke Temperaturschwankungen (kondensierende Feuchte) und Luftverunreinigungen.
Speziell bei Security-Anwendungen gibt es aber einen weiteren Aspekt, der die Lebenszeit von Festplatten bedeutend verlängern kann: Intelligente Aufzeichnung durch Motion Detection (Bewegungserkennung). Oft wird permanent im Recorder aufgezeichnet, obwohl dies gar nicht notwendig wäre. Wird dagegen nur dann aufgenommen, wenn tatsächlich Bewegung im Bild registriert wird, verringert dies die Beanspruchung der Festplatte erheblich. Eine Reduktion um über 50 % ist keine Seltenheit!