Vortrag Nr. 10 Datensicherung

Überblick 1. Aufbau - Hardware-RAID, Software-RAID 2. Die gebräuchlichen RAID-Level im Einzelnen 3. Kombinations-RAIDS (RAID 01, 10) 4. Andere Begriffe 5. Backup und Recovery 6. Fragen und Antworten

1. Aufbau - Hardware-RAID, Software-RAID

1.1 Hardware-RAID: ist wenn das Zusammenwirken der Festplatten von einem dafür entwickelten RAID-Controller, organisiert wird befindet sich physikalisch in der Nähe der Festplatten sind häufig auf RAID 0 und RAID 1 beschränkt aus Kostengründen überlässt man oft die RAID-Logik der CPU So verliert er seinem Vorteil gegenüber einen Software-Raid

1.2 Software-Raid: ist wenn das Zusammenwirken der Festplatten komplett softwareseitig organisiert wird die meisten modernen Betriebssysteme, wie Apple Mac OS X, HP HP-UX, IBM AIX, Linux, Microsoft Windows oder SUN Solaris sind dazu in der Lage der Vorteil ist, dass kein spezieller RAID-Controller benötigt wird der Nachteil ist das die CPU bei Festplattenzugriffen belastet wird

2. Die gebräuchlichen RAID-Level im Einzelnen 2.1 RAID 0: Striping - Beschleunigung ohne Redundanz 2.2 RAID 1: Mirroring – Spiegelung 2.3 RAID 5: Performance + Parität

2.1 RAID 0: Striping - Beschleunigung ohne Redundanz Daten werden in kleine Blöcke zwischen 4 und 128 kByte geteilt Blöcke werden abwechselnd auf die Festplatten des logischen Laufwerks geschrieben während eine Festplatte mit dem Speichern eines Datenblocks beschäftigt ist, wird durch den RAID- Controller bereits der nächsten Datenblock an die nächste Festplatte geschickt

2.2 RAID 1: Mirroring – Spiegelung besteht aus zwei oder mehr Festplatten, die dieselben Daten enthalten RAID 1 bietet die volle Redundanz der gespeicherten Daten die Kapazität ist höchstens so groß ist, wie die kleinste beteiligte Festplatte fällt eine der gespiegelten Platten aus, können die anderen weiterhin die Daten liefern die Redundanz eines Sektors nicht sofort gegeben ist, sondern erst, nachdem auf mindestens zwei Festplatten geschrieben wurde

2.3 RAID 5: Performance + Parität blockweises Verteilen der Daten auf verschiedenen Festplatten zusätzliche Speicherung von Parity-Informationen für die Fehlerkorrektur bietet gesteigerte Performance beim Lesen von Daten als auch Redundanz bei relativ geringen Kosten in schreibintensiven Umgebungen ist RAID 5 nicht zu empfehlen

3. Kombinations-RAIDS (RAID 01, 10)

3.1 Kombinations-RAID 01 ein RAID 01 Verbund ist ein RAID 1 über mehrere RAID 0 es werden dabei die Eigenschaften der beiden RAIDs kombiniert Sicherheit (jedoch geringer als beim Raid 10) und gesteigerte Performance ein RAID 01 Verbund benötigt mindestens vier Festplatten

3.2 Kombinations-RAID 10 ein RAID 10 Verbund ist ein RAID 0 über mehrere RAID 1 es werden wieder die Eigenschaften der beiden RAIDs kombiniert Ein RAID 10 Verbund benötigt mindestens vier Festplatten RAID 10 bietet eine bessere Ausfallsicherheit und schnellere Rekonstruktion nach einem Plattenausfall da nur ein Teil der Daten rekonstruiert werden muss

4. Andere Begriffe JBOD Stripe Size Hot Swapping Hot-Spare-Laufwerk

JBOD: -bedeutet Just a Bunch Of Disks, also Nur ein Bündel Platten -Der Begriff wird verwendet um anzugeben, wenn Festplatten nicht im Verbund, sondern einzeln betrieben werden -viele Hardware RAID Controller sind in der Lage, die angeschlossenen Festplatten dem Betriebssystem einzeln zu Verfügung zu stellen -die RAID Funktionen des Controllers werden dabei abgeschaltet

Stripe Size: -bezeichnet die Größe, des aus einem oder mehreren Datenblöcken bestehenden zusammenhängenden Datenbereichs - kleinste adressierbare Einheit zur Verteilung von Daten auf RAID-Speichermedien Hot Swapping -ist die Möglichkeit, Festplatten im laufenden Betrieb austauschen zu können -Dazu muss der Bus-Controller Hot Plugging unterstützen (i.d.R. nur SCSI oder SATA)

Hot-Spare-Laufwerk: -ist ein unbenutztes Reservelaufwerk -fällt ein Laufwerk innerhalb des RAID-Verbundes aus, wird es durch das Reservelaufwerk ersetzt

5. Backup und Recovery 5.1 Begriffe "Backup und Recovery" 5.2 Backupverfahren

5.1 Begriffe "Backup und Recovery" - die Sicherung der aktiven Daten die gesicherten Daten liegen auf Bandlaufwerke oder spezielle Backupmedien Sie können nicht direkt von den Anwendern genutzt werden Recovery: - die Daten werden vom Backupmedium zurück auf die Festplatten gespielt

5.2 Backupverfahren Einbau eines Bandlaufwerkes Netzwerkbackup „LAN-free“ serverless-Backup

Einbau eines Bandlaufwerkes einfachste Variante ist der Einbau eines Bandlaufwerkes in einen Server Dieser Server sichert nur seine eigenen lokalen Daten Dieses Verfahren wird hiernach "lokales Backup" genannt.

Netzwerkbackup zur Sicherung von mehrere Server benötigt entweder jeder Server sein eigenes Bandlaufwerk oder alle werden zentral über einen Backupserver gesichert Vorteil: eingesparte Handlaufwerkshardware, Gewinn durch zusätzliche Sicherheit, alle Server werden zentral verwaltet, und ein Restore kann zentral durchgeführt

„LAN-free“ Backup Backup über Fibre Channel (Standard aus dem Bereich der Speichernetzwerke ähnlich dem OSI-Modell ) alle Server und die Library werden über einen FC-Hub oder Switch verbunden die Server können direkt über Fibre Channel auf das Bandlaufwerk schreiben Einer dieser Server wird zum Backup-Server bestimmt und steuert die Library und übernimmt die Verwaltung Voraussetzung für LAN-free Backup ist also ein SAN (Storage Area Network )

Disk-to-Disk - LANfree - Datensicherung auf Festplattensysteme erhöht die Performance und stellt viele logische Bandlaufwerke zur Verfügung RAID-Systeme mit einem integrierten Rechner, der Laufwerke und Bänder emuliert LANfree über iSCSI Internet small computer system interface over IP LANfree-Sicherung über iSCSI- Karten eine deutliche Leistungssteigerung im Vergleich zum Netzwerkbackup

6. Fragen und Antworten Warum reicht RAID nicht aus? Welcher RAID-Level für welche Daten? Warum gehen Festplatten kaputt? IDE- oder SATA-Festplatten für den Produktionsbetrieb? Wofür wird RAID 0 benötigt? Darf bei RAID 10 mehr als eine Festplatte ausfallen?

Warum reicht RAID nicht aus? RAID ist nur ein Schutz gegen den Ausfall einzelner Festplatten. Alle anderen Fehler können nicht abgefangen werden. Sollte jemand Dateien löschen, so werden sie selbstverständlich auf allen physikalischen Platten gelöscht. Auch ein Virus wird alle Dateien infizieren, ist eine Reparatur der Daten nicht möglich, so können sie nur aus einem Backup zurückgeholt werden. Bei einem Feuer oder einem Wasserschaden werden nicht nur einzelne Festplatten, sondern das gesamt Gerät in Mitleidenschaft ziehen. Auch hier wird eine Datensicherung benötigt.

Warum gehen Festplatten kaputt? Festplatten besitzen viele mechanische Komponenten, wie zum Beispiel Lager und Motoren. Diese unterliegen einem gewissen Verschleiß, so dass nach einer Zeit diese Teile ausfallen können. Dies sind keine Fehler in der Konstruktion, sondern technisch bedingt. Jede Festplatte wird nach einer Zeit ausfallen. Ein weiteres Problem stellt die geringe Baugröße bei der hohen Datenmenge und großen Übertragungsgeschwindigkeit dar. Die magnetische Schicht bewegt sich nahezu mit Schallgeschwindigkeit am Schreib-/Lesekopf vorbei und das bei einem so geringen Abstand, dass ein Staubkorn Probleme verursachen würde.

IDE- oder SATA-Festplatten für den Produktionsbetrieb? Ein Nachteil von DIE-Festplatten ist der eigentliche Einsatzzweck in PCs. Ein PC läuft im Durchschnitt 8 Stunden am Tag, ein Storagesystem aber 365 Tage im Jahr. Also wird eine IDE- oder SATA-Festplatte schneller ausfallen, als die SCSI- oder FC-Brüder. Aber dies sollte mit dem passenden RAID-Level kein Problem sein. Und vom Preis her bleiben auch noch einige HotSpare-Platten übrig. Also wird RAID wieder genau dort angewendet, für das es einmal entwickelt wurde. Ein weiterer Nachteil ist die geringere Performance dieser Art der Festplatte. Sie konnte aber bei den SATA-Typen verbessert werden, so dass dieser Typ für professionelle Anwendungen ideal ist.

Wofür wird RAID 0 benötigt? RAID 0 wird häufig auch als Striping bezeichnet. Mehrere Festplatten werden in Streifen "zerlegt" und zu einer großen virtuelle Platte zusammengesetzt. Daraus ergeben sich die beiden Vorteile: Aus mehreren kleinen Festplatten wird eine große erzeugt (riesige Datenmengen) und es kann auf mehrere Festplatten zur "gleichen Zeit" zugegriffen werden (Performancevorteil). Wichtig ist hierbei aber: Ist eine Festplatte aus dem Verbund defekt, so sind sämtliche Daten verloren. Ein möglicher Einsatzbereich ist der Videoschnitt. Große Datenmengen müssen schnell geschrieben und gelesen werden, sollten die Daten verloren gehen, so müssen sie erneut digitalisiert werden.

Darf bei RAID 10 mehr als eine Festplatte ausfallen? Theoretisch könnte man sagen, es kann mehr als eine Festplatte ausfallen, wenn denn nicht genau die Spiegelplatte auch noch ausfällt. In der Praxis kommt es aber auf die Implementierung von RAID 1 oder 10 an. Meist ist das Raidset auch bei RAID 10 nach dem Ausfall der zweiten Festplatte defekt, die Daten sind verloren und selbst bei einer toleranten Implementierung, wer sagt einem, dass nicht die Spiegelplatte auch gerade ausfällt.

Wenn wirklich zwei Festplatten unabhängig voneinander ausfallen dürfen, so kann dies z.B. über RAID 6 realisiert werden. Egal welche zwei Festplatten ausfallen, die Daten sind immer noch vorhanden. RAID 6 Hier werden nicht ein, sondern zwei Fehlerkorrekturwerte berechnet und so über die Platten verteilt, dass Daten und Paritäten blockweise auf unterschiedlichen Platten liegen.

Erklärung zu Raid 6 RAID 6 funktioniert ähnlich wie RAID 5, verkraftet aber den Ausfall von bis zu zwei Festplatten. Hier werden nicht ein, sondern zwei Fehlerkorrekturwerte berechnet und so über die Platten verteilt, dass Daten und Paritäten blockweise auf unterschiedlichen Platten liegen. Ein RAID 6-Verbund benötigt mindestens vier Festplatten.

Informationen von… … www.lehrer-rautenberg.de www.wikipedia.de www.storitback.de Stand 02.01.06