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RAID-Systeme Von Petra Scheffler, Marc Langer und Oliver Bergmann.

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Präsentation zum Thema: "RAID-Systeme Von Petra Scheffler, Marc Langer und Oliver Bergmann."—  Präsentation transkript:

1 RAID-Systeme Von Petra Scheffler, Marc Langer und Oliver Bergmann

2 RAID-SYSTEME Themenübersicht Historie RAID Grundlagen RAID-Level - (Single-RAID-Modi & Nested-Modes) - ECC-Code und XOR-Funktion Hardware und Software RAID unter Windows unter Linux RAID-Vorteile und Weiterentwicklung

3 Historie Absicht: Kosten für Massenspeicherung zu verringern 1987 Veröffentlichung der Performance- steigerung durch ein Doktoranten Team der University of California, Berkeley Prinzip: Daten auf mehrere kleinere Platten und eine große zu verteilen MTBF sinkt RAID-Stufen-Entwicklung

4 RAID Akronym: "Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks Konfiguration, die aus mehreren HDDs für Daten, einem Laufwerk für Parity-Informationen und einem speziellen Controller besteht. Array-Technologie Fehlererkennungs- und Wiederherstellungsmethoden

5 RAID-Grundlagen RAID-Technologie beruht auf Stripe-Sets Platten werden in gleichgroße Stücke Chunks aufgeteilt Stücke in einer Ebene: Streifen oder Stripes Kleine Datenblöcke (kByte) werden auf mehrere Festplatten verteilt Das Wort Level bedeutet nicht zwangsläufig eine Verbesserung der RAID-Verfahren

6 Single-RAID-Modi JBOD – Just a bunch of disks -Drive Spanning Aneinanderkettung von Festplatten unterschiedlicher Umdrehungszahl oder Größe keine Verbesserung von Geschwindigkeit und/ oder Datensicherheit Laufwerke werden unabhängig voneinander angesprochen Vorteil: - Rettung der Restdaten - verwendbar von nahezu jedem System durch Hardware-Controller oder Software-Treiber

7 RAID-Level 0 – Data Striping Non-Redundant Stripe- Array -> Datenverlust Keine Sicherheit Jeder Streifen eines Datenblocks wird blockweise auf einer separaten HDD gespeichert Paralleles Lesen und respektives Schreiben Ohne Parity Höherer Datendurchsatz Anwendung: CAD/CAM oder Audio- und Videobearbeitung

8 RAID-Level 1 – Data Mirroring / Drive Duplexing Datenspiegelung auf mind. 2 Festplatten Redundanz zu 100% Kein Performancegewinn Hardware- und Softwaresteuerung möglich Höchste Datensicherheit Doppelter Speicherplatz nötig

9 RAID-Level 2 – Data Striping + HC -Parity Daten werden bitweise nach Striping-Prinzip auf die Platten geschrieben Separate Parity- Laufwerke ECC-Info nach Hamming-Code Shadowing Anwendung: Keine mehr,da auch keine Anbieter

10 RAID-Level – Data Striping + XOR-Parity Datenaufteilung in einzelne Bytes mit Parity-Check Nur binäre Informationen Simultaner Zugriff Hot swap 100%-ige Datenrekonstruktion möglich Synchronisation der Kopf- positionen der Laufwerke Anwendung: Kaum noch, da wenig Vorteile

11 Hot-Swap / Hot Plug Austausch einer defekten HDD im Betrieb Ersatzfestplatte wird manuell getauscht Während Hot Plug besteht weiterhin volle Datenverfügbarkeit Hot Plug im ICP RAID integriert und unter jedem unterstütztem Betriebssystem verfügbar Einbindung geschieht automatisch durch das Hot Plug Programm

12 ECC-Code & XOR- Verfahren Parity-Generierung LaufwerkInhalt Laufwerk A Laufwerk B Laufwerk C Parity-Laufwerk Das Ergebnis der Verknüpfung ist dann 1, wenn eine ungerade Anzahl von Bitstellen eine 1 aufweist. Bei einer geraden Anzahl dagegen ist das Ergebnis 0

13 Fehlerkorrektur durch Parity Vor dem AusfallAusfall eines Datenlaufwerks Ausfall des Parity-Laufwerks Laufwerk A Laufwerk B xxxxxxx Laufwerk C Parity-Laufwerk xxxxxxx Datenrekon- struktion

14 RAID-Level-5 - Data Striping + XOR Interleave Block Level Parity Paritätsdaten werden auf allen Festplatten im Verband gleichmäßig verteilt (blockweise) -> erhöhte Schreibzugriffe optimale Auslastung der Laufwerke Prüfsummenbildung sektorweise Gute Datenverfügbarkeit Hot-swap Gelungener Kompromiss zwischen Kosten, Redundanz & Geschwindigkeit Anwendung: Server- und festplattenintensiven Workstationbereich

15 RAID-Level-6 Data Striping + Two Independend XOR Interleave Block Level Parity Zwei Plattenausfälle möglich, sonst keine XOR Rekonstruktion möglich Zusätzliches Parity-Laufwerk Langsamere Schreibzugriffe Höchste Datensicherheit durch weitere unabhängige Paritätsinformation auf weiterem Laufwerk

16 RAID-Level-7 asynchrones, gecachtes Striping mit dedizierter Parity-Platte Hersteller: Storage Computer Corporation basierend auf RAID-Level 3 und 4 Asynchrone Verwaltung des Arrays Beschleunigung von Lese- und Schreiboperationen zusätzliches Echtzeitbetriebssystem im Controller Schnelle Datenbusse und mehrere große Pufferspeicher koppeln die Laufwerke vom Bus ab => Controllerunabhängiger I/O-Bus

17 RAIDsches Dreieck Preis Datensicherheit Geschwindigkeit Direkter Zusammenhang der drei Komponenten eines jeden RAID System

18 Nested-Modes / Modifikationen von RAID-Leveln Kombination von RAID 1 mit RAID 0 Vereinigung der Eigenschaften der beiden "Mutter-Levels" - Sicherheit und sequentielle Performance redundanten Speicherung von großen Dateien Keine Parity-Berechnung -> sehr schnelle Schreibzugriffe RAID 30: wenn große Dateien sequentiell übertragen werden sollen RAID 50: - große Datensicherheit - schnelle Zugriffszeiten - hohe Datentransferraten Beide Kombinationen wurden von AMI entwickelt RAID 10 oder RAID 1+0Weitere Kombinationen

19 Hardware- vs. Software-RAID Software- RAID Hardware-RAID Kostenvorteil _+ Performance _+ CPU-Last am Host +_ Plattformabhängigkeit janein Betriebssystemabhängigkeit ja

20 Software RAID unter Windows Unterscheidung Workstation Server Plattenunterstützung Installation Performance

21 RAID unter Linux Hardware-RAID-Controller Software-RAID (Level 0, 1, 5 und 10): - Multiple Device Driver for Linux - Paket raidtools installieren - /dev/md0 und /proc/mdstat - /etc/raidtab - Erstellung mit mkraid - raidhotadd

22 Vorteile von RAID Kostengünstige und hochkapazitive Speicherung Hohe Transferraten Hohe I/O-Raten Gute Ausfallsicherheit Einzelnes logisches Volumen Schnellerer Datenzugriff Bessere Verwaltung

23 RAID-Weiterentwicklung Ausfallsicherheit Hierarchische Speicherorganisation (HSM) Intelligente Speicherverwaltungssysteme Leistungsverbesserung (Beschleunigung XOR) Cache-Optimierung Gemeinsames Schreiben von Teildaten (log structured write) Verbesserte Zugriffsschutzmechanismen Automatische (Re-)Konfiguration bei Laufwerken Speicherlaufwerke direkt am Netz ohne Server (NAS)

24 Ende Wir bedanken uns für euer Interesse und eure Aufmerksamkeit !


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