Hard & Software Raid

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1 Hard & Software Raid Werner von Siemens Schule Präsentation

2 Inhaltsverzeichnis Hardware Raid Raid 0 Raid 1 Parity Raid 0+1 & 2 Raid 3 & 4 Raid 5 & 6 Raid 7 Software Raid Fragen, Schlusswort 2

3 Hardware Raid Raid Redundant Array of Independent Drives (Redundante Reihe unabhängiger Laufwerke ) Juni 1988 Erfunden von Berkley-Doktoranden David Patterson, Garth Gibson und Randy Katz Ursprünglich war RAID niemals für etwas anderes als High-End SCSI-Systeme für Server gedacht Trotz der Bezeichnung "Level" handelt es sich nicht um stufenweise aufbauende Verfahren, sondern um von einander völlig unabhängige Techniken. 3

4 Raid 0 Striping

5 Raid 0 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid Keine Redundanz Daten werden parallel geschrieben und gelesen Verdoppelung der Geschwindigkeit Fällt eine Platte aus so ist der gesamte Datenbestand verloren. Bei RAID-0 werden alle Daten auf eine gewisse Anzahl von Festplatten in Blöcken aufgeteilt. Diese Blöcke können zum Beispiel 8KB, 16KB, 32KB oder 64KB groß, oder auch größer sein. 5

6 Raid 0 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid Eine größere Block bietet sich eher für große Daten die zum Beispiel bei Autocad, Video Bearbeitungen anfallen. Da diese nicht in kleine Blöcke aufgeteilt werden müssen und Adressiert werden steigt die Geschwindigkeit erheblich Bei kleinen Daten verhällt es sich genau umgekehrt 6

7 Raid 1 Mirroring

8 Raid 1 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid Redundanz, 50% der Festplatten können ausfallen ohne das ein Datenverlust auftritt Kein Performancegewinn Hierzu kann man zum Beispiel 2, 4, 6, 8 Platten etc. verwenden Auch 3 Platten sind möglich, wobei eine als "Hot Spare" dient 8

9 Parity X O R Entweder-Oder-Verknüpfung

10 Parity-Generierung XOR Laufwerk A Laufwerk B Laufwerk C Parity-Laufwerk

11 Fehlerkorrektur durch Parity XOR Laufwerk A Laufwerk B xxxxxxx Laufwerk C Parity-Laufwerk xxxxxxx Datenrekonstruktion

12 Raid 0+1 & Raid 2

13 Raid 10 v 0+1 Dieser neue RAID Level ist eine Kombination von RAID 1 (mirroring) und RAID 0 (striping) und hat die Eigenschaften von beiden Arrays - Sicherheit und sequentielle Performance Mindestens 4 Laufwerke, da RAID 10 aus zwei Paaren gespiegelter Arrays besteht, die dann zu einem RAID 0 Array zusammen gefaßt werden RAID 10 ist besonders geeignet wenn große Dateien Redundant gespeichert werden sollen Da keine Parity berechnet werden muss, sind Schreibzugriffe sehr schnell 13

14 Raid 2 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid ECC steht für Error Checking & Correction Das Verfahren schützt nicht nur vor dem Ausfall einer kompletten Platte, sondern auch davor, wenn Daten beispielsweise aufgrund eines Schreibfehlers inkonsistent sind Die bitweise Verteilung auf eigene Laufwerke erzwingt aber den Einsatz von nicht weniger als 10 Festplatten im Verbund. Lesegeschwindigkeit steigt auf das achtfache. Bei Schreiboperationen sinkt allerdings durch den hohen ECC-Overhead die Performance unter jene eines Einzellaufwerks. 14

15 Raid 3 & Raid 4 Data Striping, Dedicated Parity

16 Raid 3 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid Setzt den Einsatz von mindestens drei Festplatten vorraus Die Daten werden in einzelne Bytes aufgeteilt und abwechselnd auf den vorhandenen Laufwerken verteilt. Zusätzlich wird ein Prüf-Byte generiert und auf einer zusätzlichen»parity-disk«gespeichert synchronisiert die Kopfpositionierung der Festplatten Für Multiuser, Multitasking ungeeignet 16

17 Raid 4 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid Daten werden in Blöcken, zu je 8, 16, 64, oder 128 KByte aufgeteilt Auf das Synchronisieren der Festplattenköpfe wird verzichtet In der Praxis verwendet fast nur Network Appliance dieses Verfahren 17

18 Raid 5 & Raid 6 Distributed Data, Distributed Parity

19 Raid 5 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid Ausfall von 1 Festplatten toleriert Vorteil in Sachen Performance Originaldaten wie auch den Fehlercode gleichmäßig über alle vorhandenen Laufwerke Striping-Verfahren unter schneller Blockadressierung 19

20 Raid 6 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid Ausfall von 2 Festplatten toleriert deutlich langsameren Schreibzugriffen quasi ein RAID 5 um eine zusätzliches Parity-Laufwerk ergänzt. kommt in der Praxis selten zum Einsatz 20

21 Raid 7 & Nested RAID Distributed Data, Distributed Parity

22 Raid 7 Hardwareraid // Raid 0 // Raid 1 // Parity // Raid 10 & 2 // Raid 3 & 4 // Raid 5 & 6 // Raid kein offener Standard extrem teuer nur als SCSI-Lösung Ein hochspezialisierter Controller-Prozessor kümmert sich hierbei um eine asynchrone Verwaltung des Arrays, was bedeutet daß jede Platte vom Controller separat verwaltet wird. Um keine Datenverluste zu verursachen und die Echtzeit aufrechtzuerhalten kommen sehr große Zwischenpuffer (Cache-Speicher) in mehreren Levels zum Einsatz Anfällig bei Stromausfall 22

23 Nested RAID Modi RAID 51 v Raid 15 RAID 51 (auch RAID 15 genannt) entspricht einem gespiegelten RAID 5. Die Geschwindigkeit gleicht einem RAID-5-Array. Diese Anordnung erreicht eine sehr hohe Datensicherheit JBOD (Just a Bunch of Disks) Bei der JBOD-Konfiguration werden einzelne Platten am RAID-Controller zur Serverseite auch als einzelne Laufwerke gemeldet. JBOD ist kein RAID-Level, wird aber von den meisten Controllern unterstützt Weitere Raid verfahren : Raid 30, Raid 53, Raid 69, Raidn,.. 23

24 SoftwareRaid RAID ohne RAID

25 Softwareraid Beim Software-RAID übernimmt eine auf der CPU des Hosts laufende Software die Steuerung des Plattenverbunds. Oft bringt bereits das Betriebssystem entsprechende Komponenten mit preisgünstigste und einfachste Lösung 25

26 Softwareraid Software Hardware Implementationskosten niedrig hoch Performance niedrig hoch CPU-Last am Host hoch niedrig Plattformabhängigkeit ja nein Betriebssystemabhängig ja ja 26

27 Quellen speicherguide.de tecchannel.de microsoft.com hardoverclock.de highpoint-tech.com promise.com tomshardware.de 27

28 Präsentationsende Diskussion / Fragen Ich bedanke mich bei Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit Weitere Informationen Datenblatt 28

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