Von Petra Scheffler, Marc Langer und Oliver Bergmann

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

1 Von Petra Scheffler, Marc Langer und Oliver Bergmann
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-3 + 4 – 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 Laufwerk Inhalt 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 Ausfall Ausfall eines Datenlaufwerks Ausfall des Parity-Laufwerks Laufwerk A Laufwerk B xxxxxxx Laufwerk C Parity-Laufwerk 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 Direkter Zusammenhang der drei Komponenten eines jeden RAID System Geschwindigkeit Preis € Datensicherheit

18 Nested-Modes / Modifikationen von RAID-Leveln
RAID 10 oder RAID 1+0 Weitere Kombinationen RAID 30: wenn große Dateien sequentiell übertragen werden sollen RAID 50: - große Datensicherheit - schnelle Zugriffszeiten - hohe Datentransferraten Beide Kombinationen wurden von AMI entwickelt 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

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

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 Wir bedanken uns für euer Interesse und eure Aufmerksamkeit !
Ende