Bücher zum Thema:
http://www.archmatic.com/glossar/z_RAID.htm
siehe auch (auf anderen Glossar-Seiten):
Festplatten
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http://www.archmatic.com/glossar/z_RAID.htm siehe auch (auf anderen Glossar-Seiten):
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Abkürzung für "Redundant Array of Inexpensive Disks" • Bei RAID-Systemen steht die Sicherheit von Festplatten-Daten im Vordergrund. Ein RAID-System ist in der Lage, Daten redundant zu speichern, also auf mindestens einer weiteren Festplatte nochmals abzulegen - d. h. vorhandene Daten werden automatisch gespiegelt. RAID-Systeme setzen sich demzufolge immer aus mehreren Festplatten zusammen. Da inzwischen Festplatten nicht mehr all zu teuer sind, werden RAID-Systeme vermehrt auch eingesetzt, um einfach nur große Datenmengen speichern zu können. Im RAID System ist dazu ein Festplatten-Controller notwendig, der über integrierte Management-Funktionen verfügt. Dazu kommen ein Netzteil, das genügend Power zur Verfügung stellt, sowie eine Software, die es erlaubt, das RAID-System möglichst flexibel zu verwalten. Für die Anwendungen und für angeschlossene Rechner stellt sich das Array (die Batterie einzelner Festplatten) als eine große Festplatte dar; die Daten-Verwaltung - welche Daten werden wo abgelegt? - wird vom System selbst übernommen. Ein Merkmal moderner RAID-Systeme besteht - neben der Sicherheit - zudem darin, daß
defekte Platten im laufenden Betrieb ausgetauscht werden können, so daß außer den
Netzwerkadministratoren üblicherweise niemand von einem Ausfall etwas merkt. |
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RAID
ist nicht gleich RAID |
Es existieren mehrere "RAID-Levels", die über
unterschiedliche Leistungsmerkmale verfügen. Die Grundlage der RAID-Technologie wird
durch sogenannte "Stripe Sets" gebildet (stripe = Streifen). Dabei werden
relativ kleine Datenblöcke - im Bereich von einigen KByte - auf einer oder auf mehreren
Festplatten verteilt. Ursprünglich wurden die RAID-Levels 1 bis 5 definiert. Mitte der
90er Jahre sind noch die Levels 6 und 7 hinzugekommen. Allerdings kann vom Zahlenwert
eines Levels nicht direkt auf die Qualität oder auf die Funktionalität des
entsprechenden RAID-Systems geschlossen werden. Es handelt sich lediglich um eine von
Professoren der Universität Berkeley ziemlich willkürlich gewählte Art der
Bezeichnungsfindung. Da aber selbst diese Untergliederung noch nicht ausreicht, um
sämtliche Leistungsmerkmale von RAID Systemen zu spezifizieren, werden auch Kombinationen
dieser Benennungen verwendet. |
RAID 0 |
Der RAID-Level 0 wird auch als "Non-Redundant Striped
Array" bezeichnet. Die "0" steht also für "keine Redundanz" bzw.
"keine Sicherheit".
Da bei RAID 0 keine redundanten Informationen erzeugt werden, gehen Daten verloren,
wenn eine RAID-Platte ausfällt. Und da die Daten einer Datei auf mehrere Platten verteilt
sind, lassen sich auch keine zusammenhängenden Datensätze mehr reproduzieren, selbst
wenn nur eine Platte im RAID-0-Array ausfällt. |
RAID
1 |
In einem RAID-1-System, auch "Drive Duplexing"
genannt, werden auf zwei Festplatten identische Daten gespeichert. Es ergibt sich damit
eine Redundanz von 100 Prozent. Fällt eine der beiden Platten aus, so arbeitet das System
mit der verbleibenden Platte ungestört weiter. Die hohe Ausfallsicherheit dieses Systems
wird allerdings meist nur in relativ kleinen Servern eingesetzt, da bei RAID 1 die
doppelte Platten-Kapazität benötigt wird, was sich bei großen Datenmengen schnell
finanziell bemerkbar macht. |
RAID
2 |
Das RAID 2-System teilt die Daten in
einzelne Bytes auf und verteilt sie auf die Platten des Platten-Arrays. Der
Fehlerkorrekturcode (ECC = Error Correction Code) wird nach dem Hamming-Algorithmus
berechnet und auf einer zusätzlichen Platten gespeichert. Da in allen modernen
Festplatten bereits Methoden zur Fehlerkorrektur enthalten sind, spielt dieser RAID-Level
in der Praxis keine große Rolle mehr. |
RAID
3 |
In einer RAID-3-Konfiguration werden
die Daten in einzelne Bytes aufgeteilt und dann abwechselnd auf den - meistens zwei bis
vier - Festplatten des Systems abgelegt. Für jede Datenreihe wird ein Parity-Byte hinzugefügt und auf einer zusätzlichen
Platte - dem "Parity-Laufwerk" - abgelegt. Beim Ausfall einer einzelnen
Festplatte können die verlorengegangenen Daten aus den verbliebenen sowie den
Parity-Daten rekonstruiert werden. Da moderne Festplatten und Betriebssysteme aber nicht
mehr mit einzelnen Bytes arbeiten, findet auch der RAID-Level 3 kaum noch Verwendung. |
RAID
4 |
Prinzipiell ist RAID 4 mit RAID 3 vergleichbar. Nur werden
die Daten nicht in einzelne Bytes, sondern in Blöcke von 8, 16, 64 oder 128 KByte
aufgeteilt. Beim Schreiben von großen sequentiellen (zusammenhängenden) Datenmengen
läßt sich so eine hohe Performance erreichen. Werden verteilte Schreibzugriffe
vorgenommen, muß jedesmal auf den Parity-Block zugegriffen werden. Für viele kleine
Zugriffe ist RAID 4 demnach nicht geeignet. |
RAID
5 |
Beim RAID-5-Level werden die Parity-Daten - im Unterschied zu
Level 4 - auf allen Laufwerke des Arrays verteilt. Dies erhöht die Geschwindigkeit bei
verteilten Schreibzugriffen. Engpässe durch die spezielle Parity-Platte können nicht
entstehen. Bedingt durch diese Vorteile hat sich RAID 5 in den letzten Jahren beliebteste
RAID-Variante für PC-Systeme etabliert. |
RAID
6 |
RAID 6 bietet die höchste Datensicherheit. Dabei wird zum
RAID-5-Verfahren eine weitere unabhängige Paritätsinformation auf einem zusätzlichen
Laufwerk hinzugefügt. Dadurch werden allerdings die Schreibzugriffe wieder etwas
langsamer. |
RAID
7 |
Auch RAID 7 ist ähnlich wie RAID 5 aufgebaut. In der
RAID-Steuereinheit wird bei RAID 7 aber zusätzlich ein lokales Echtzeitbetriebssystem
eingesetzt. RAID 7 benutzt schnelle Datenbusse und mehrere größere Pufferspeicher. Die
Daten in den Pufferspeichern und auf den Laufwerken sind von der Datenübertragung auf dem
Bus abgekoppelt (asynchron). So werden alle Vorgänge gegenüber den anderen Verfahren
erheblich beschleunigt. Ähnlich wie bei RAID 6 kann die Paritätsinformation für eines
oder mehrere Laufwerke generiert werden. Es lassen sich gleichzeitig unterschiedliche
RAID-Level nutzen. |
RAID
10 |
Eigentlich handelt es sich bei RAID 10 nicht um einen eigenen
RAID-Level, sondern lediglich um die Kombination von RAID 1 mit RAID 0. Damit werden die
Eigenschaften der beiden "Mutter-Levels" - Sicherheit und sequentielle
Performance vereinigt. Bei RAID 10 werden üblicherweise vier Festplatten verwendet, denn dieses System verlangt nach zwei Paaren gespiegelter Arrays, die dann zu einem RAID-0-Array zusammengefaßt werden. RAID 10 eignet sich insbesondere zur redundanten Speicherung von großen Dateien. Da hierbei keine Parität berechnet werden muß, sind die Schreibzugriffe mit RAID 10 sehr schnell. RAID 10 gilt übrigens auch als zusätzlich gestripte Version von RAID 1. |
RAID
30 |
RAID 30 wird eingesetzt, wenn große Dateien
sequentiell übertragen werden sollen. Es handelt sich um eine zusätzlich gestripte
Version von RAID 3. Diese Version wurde von AMI (American Megatrends) entwickelt. Sie bietet Datensicherheit und sehr
hohen Durchsatz. RAID 30 ist komplexer als niedrigere RAID-Level und benötigt mehr
Platten. AMI benutzt RAID 30 mit sechs Festplatten. |
RAID
50 |
Werden sowohl große Datensicherheit wie auch
schnelle Zugriffszeiten und hohe Datentransfer-Raten benötigt, empfiehlt sich RAID 50.
Auch diese Version stammt von AMI. Sie ist ebenfalls komplexer als niedrigere RAID-Level
und benötigt ebenfalls sechs Festplatten. RAID 50 ist die gestripte Version von RAID 5. |
andere
Kombinationen |
Aus den genannten RAID-Leveln lassen sich
noch viele weitere Kombinationen ableiten. In der Praxis erstellen sich größere
Unternehmen maßgeschneiderte Einzellösungen, die zwar auf einer oder mehreren
RAID-Technologien basieren, jedoch nicht direkt in die genannten RAID-Standards eingereiht
werden können. Beliebt sind beispielsweise auch die Kombinationen aus RAID 0 und 3 oder
aus RAID-Level 3 und 5. Hier beginnt allerdings schon das Bezeichnungschaos, denn die
Kombination aus 0 und 3 wird mit RAID 53 bezeichnet, und die Kombination aus 3 und 5 nennt
sich schließlich RAID 8. |
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Aus den genannten RAID-Leveln lassen sich
noch viele weitere Kombinationen ableiten. In der Praxis erstellen sich größere
Unternehmen maßgeschneiderte Einzellösungen, die zwar auf einer oder mehreren
RAID-Technologien basieren, jedoch nicht direkt in die genannten RAID-Standards eingereiht
werden können. Beliebt sind beispielsweise auch die Kombinationen aus RAID 0 und 3 oder
aus RAID-Level 3 und 5. Hier beginnt allerdings schon das Bezeichnungschaos, denn die
Kombination aus 0 und 3 wird mit RAID 53 bezeichnet, und die Kombination aus 3 und 5 nennt
sich schließlich RAID 8. |
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Neben den verschiedenen RAID-Levels existieren zusätzlich
noch diverse Implementierungen von RAID. Bei Software-RAID-Lösungen beispielsweise wird
ein Treiber ins Betriebssystem integriert, der RAID-Funktionalitäten enthält. Praktisch
alle modernen Server-Betriebssysteme unterstützen verschiedene RAID-Levels. Allerdings
sollte bei einer solchen Lösung zusätzliche Prozessor-Leistung eingeplant werden. ABER
ACHTUNG: Ein nicht zum RAID gehörendes Boot-Laufwerk, von dem der spezielle RAID-Treiber
geladen werden soll, würde die angestrebte Sicherheit bei einem Ausfall sofort zunichte
machen. Ein externes RAID-System (SCSl to SCSI RAID) - eine hardwarebasierende RAID-Lösung - kennt diese Probleme dagegen nicht. Das Betriebssystem kann dabei direkt vom RAID-Controller geladen werden. Hier wird die RAID Funktionalität vom Controller gesteuert. Auch "Zwitterlösungen" sind verfügbar. So werden bei der AAA- oder bei der ARO-Serie von Adaptec RAID-Treiber auf dem Server eingesetzt, während die Berechnung der Redundanz-Informationen (Parity) auf einen Coprozessor auf dem RAID-Hostadapter ausgelagert ist. Echte Hardware-RAID-Controller können (meist über SCSI an den Server angebunden) in einem eigenen Gehäuse untergebracht sein, was allerdings eine relativ teure Lösung ist. Im PC Server-Bereich finden sich meist Host-basierende RAID-Lösungen, wobei der Controller direkt in den Server eingesteckt wird. Damit sind sehr hohe Transferraten möglich, und die Konfiguration ist äußerst flexibel. ÜBRIGENS: Nicht nur dann, wenn das RAID System zur Erhöhung der Datensicherheit
eingesetzt wird, empfiehlt sich der Einsatz einer unterbrechungsfreien Stromversorgung
(USV). |
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