Übersicht RAID-Verfahren Labor für Betriebsdatenverarbeitung und Produktionsinformatik Prof. Dr.-Ing. A. Pätzold Übersicht RAID-Verfahren SS 2007, G. Scherfeld Titel

RAID = Redundant Array of Independent Disks - Es ist nicht die Frage ob eine Platte ausfällt, sondern wann! - Serverausfälle: 70% durch Plattenausfall, 20% Netzteilprobleme - Ziel: Erhöhung der Verfügbarkeit - Es können keine Daten wiederhergestellt werden, die gelöscht oder durch Viren verfälscht wurden, oder durch Diebstahl oder Feuer zerstört wurden Stichworte

RAID 0 (Data Striping) Block A Block B Block C Block D Block E Block F Aufteilung der Nutzdaten in Blöcke Abwechselnde Speicherung der Blöcke auf den beiden Platten Paralleler Zugriff auf beide Platten => Erhöhung der Schreib- / Lesegeschwindigkeit Keinerlei Redundanz => Bei Ausfall einer Festplatte sind alle Daten verloren RAID 0

RAID 1 (Drive Mirroring / Drive Duplexing) Block A Block B Block C Block A Block B Block C Identische Daten werden auf zwei Festplatten gespeichert zu einem RAID 1 Verband Mirroring = 1 Controller / Duplexing = 2 Controller Paralleler Zugriff auf beide Platten => Geringfügige Erhöhung der Lesegeschwindigkeit Bei Ausfall einer Festplatte arbeitet das Betriebssystem ohne Unterbrechung mit der verbleibenden Platte weiter RAID 1

Gerade und ungerade Parität Man unterscheidet „even Parity“ -> gerade Parität und „odd Parity“ -> ungerade Parität. In beiden Fällen wird die Anzahl der Einsen innerhalb der zugeordneten Bitfolge ermittelt: Ist „even Parity“ vereinbart, so wird das Paritätsbit gesetzt, falls eine ungerade Anzahl Datenbits im Zeichen gesetzt ist. Ist „odd Parity“ vereinbart wird das Bit gesetzt, falls eine gerade Anzahl Datenbits innerhalb des Zeichens gesetzt ist. Mit "gerade" oder "ungerade" sind also alle Datenbits inklusive des Parity Bits gemeint. Im folgenden Beispiel soll eine von der Platte gelesene Bitfolge geprüft werden. Das ebenfalls übertragene Prüfbit wurde als „even Parity“ Prüfbit gesetzt: Bitfolge Parity Bit 0101 1010 1111 0010 1 1101 1100 Fehler! Hier war entweder auf der Platte ein Bit „umgekippt“ oder bei der Übertragung ist ein Fehler aufgetreten. Erläuterung Parität

RAID 4 (Block Striping mit Parity Laufwerk) 1 1 ? 1 = Block A Block B ??????? Block C Block D Parity 1 1 1 ? 1 = Block E Block F ??????? Block G Block H Parity 2 Block I Block J ??????? Block K Block L Parity 3 1 ? 1 = 1 Aufteilung der Daten in Blöcke und Speicherung der Blöcke auf den Datenfestplatten Berechnung von Parity Blöcken pro Block Stripe und Speicherung auf dem Parity Laufwerk Rekonstruktion der Daten einer zerstörten Festplatte mit der Parity Information RAID 4 / Nr. 1

RAID 4 (Block Striping mit Parity Laufwerk) 1 1 1 = Block A Block B Block C Block D Parity 1 1 1 ? 1 = Block E Block F ??????? Block G Block H Parity 2 Block I Block J ??????? Block K Block L Parity 3 1 ? 1 = 1 Aufteilung der Daten in Blöcke und Speicherung der Blöcke auf den Datenfestplatten Berechnung von Parity Blöcken pro Block Stripe und Speicherung auf dem Parity Laufwerk Rekonstruktion der Daten einer zerstörten Festplatte mit der Parity Information RAID 4 / Nr. 2

RAID 4 (Block Striping mit Parity Laufwerk) 1 1 1 = Block A Block B Block C Block D Parity 1 1 1 1 = Block E Block F Block G Block H Parity 2 Block I Block J ??????? Block K Block L Parity 3 1 ? 1 = 1 Aufteilung der Daten in Blöcke und Speicherung der Blöcke auf den Datenfestplatten Berechnung von Parity Blöcken pro Block Stripe und Speicherung auf dem Parity Laufwerk Rekonstruktion der Daten einer zerstörten Festplatte mit der Parity Information RAID 4 / Nr. 3

RAID 4 (Block Striping mit Parity Laufwerk) 1 1 1 = Block A Block B Block C Block D Parity 1 1 1 1 = Block E Block F Block G Block H Parity 2 Block I Block J Block K Block L Parity 3 1 1 = 1 Aufteilung der Daten in Blöcke und Speicherung der Blöcke auf den Datenfestplatten Berechnung von Parity Blöcken pro Block Stripe und Speicherung auf dem Parity Laufwerk Rekonstruktion der Daten einer zerstörten Festplatte mit der Parity Information Gute Performance bei großen sequentiellen Schreib- / Lesezugriffen (große zusammen- hängende Dateien) Schlechte Performance bei vielen verteilten Schreib- / Lesezugriffen, da für jeden kleinen Schreibzugriff die Parity Information eines ganzen Block Stripes neu berechnet und auf das Parity Laufwerk geschrieben werden muss. RAID 4 / Nr. 4

RAID 5 (Block Striping mit verteilter Parity) Block A Block B Block C Block D Parity 1 Block E Block F Block G Parity 2 Block H Block I Block J Parity 3 Block K Block L Blockweise Speicherung der Daten wie bei RAID 4 Parity Blöcke werden im Gegensatz zu RAID 4 über alle Festplatten des Arrays verteilt Rekonstruktion der Daten analog zu RAID 4 Im Vergleich zu RAID 4 bessere Performance bei vielen verteilten Schreibzugriffen, da es kein dediziertes Parity Laufwerk gibt (Flaschenhals). Lesegeschwindigkeit mit RAID 4 vergleichbar RAID 5 ist der meist verwendete RAID-Level bei Server Systemen RAID 5

RAID 10 (Mirrored Striping Array) Block B Block D Block F Block A Block A Block C Block C Block E Block E Kombination von RAID 1 (hohe Sicherheit) und RAID 0 (sequentielle Performance) Zwei RAID 1 Verbände werden zu einem RAID 0 Verband zusammengefasst Schnelle Schreibzugriffe, da keine Parity Informationen berechnet werden müssen RAID 10

Zusätzliche Maßnahmen zur Erhöhung der Verfügbarkeit Einsatz von Hot Fix Platten: Eine Reserve Platte (ohne Daten) läuft im Verband mit und übernimmt bei Ausfall einer Platte ohne Eingriff des Administrators deren Funktion Hot Swap Technik ermöglicht das Auswechseln von Platten während des laufenden Betriebes Abschluß

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