Labor fürBetriebsdatenverarbeitungund ProduktionsinformatikProf. Dr.-Ing. A. Pätzold

SS 2007, G. Scherfeld

ÜbersichtRAID-Verfahren

Titel

RAID = Redundant Array of Independent Disks

- Ziel: Erhöhung der Verfügbarkeit

- Es können keine Daten wiederhergestellt werden, die gelöscht oder durch Viren verfälscht wurden, oder durch Diebstahl oder Feuer zerstört wurden

- Es ist nicht die Frage ob eine Platte ausfällt, sondern wann!

Stichworte

- Serverausfälle: 70% durch Plattenausfall, 20% Netzteilprobleme

RAID 0 (Data Striping)

RAID 0

- Abwechselnde Speicherung der Blöcke auf den beiden Platten

- Keinerlei Redundanz => Bei Ausfall einer Festplatte sind alle Daten

verloren

- Aufteilung der Nutzdaten in Blöcke

- Paralleler Zugriff auf beide Platten => Erhöhung der Schreib- /

Lesegeschwindigkeit

Block A Block BBlock C Block DBlock E Block F

RAID 1 (Drive Mirroring / Drive Duplexing)

RAID 1

Block ABlock BBlock C

- Identische Daten werden auf zwei Festplatten gespeichert

- Bei Ausfall einer Festplatte arbeitet das Betriebssystem ohne

Unterbrechung mit der verbleibenden Platte weiter

- Mirroring = 1 Controller / Duplexing = 2 Controller

- Paralleler Zugriff auf beide Platten => Geringfügige Erhöhung

der Lesegeschwindigkeit

Block ABlock BBlock C

zu einem RAID 1 Verband

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:

Gerade und ungerade Parität

Erläuterung Parität

Bitfolge Parity Bit

0101 1010 0

1111 0010 1

1101 1100 0

Fehler! Hier war entweder auf der Platte ein Bit „umgekippt“ oder bei der Übertragung ist ein Fehler aufgetreten.

RAID 4 (Block Striping mit Parity Laufwerk)

RAID 4 / Nr. 1

- Rekonstruktion der Daten einer zerstörten Festplatte mit der Parity Information

- 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

Block BBlock FBlock J

Parity 1Parity 2Parity 3

Block CBlock GBlock K

Block DBlock HBlock L

1 0 1 1 = 0?Block ABlock EBlock I

1 1 1 0 = 0?

1 0 0 1 = 1?

?????????????????????

RAID 4 (Block Striping mit Parity Laufwerk)

RAID 4 / Nr. 2

- Rekonstruktion der Daten einer zerstörten Festplatte mit der Parity Information

- 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

Block BBlock FBlock J

Parity 1Parity 2Parity 3

Block CBlock GBlock K

Block DBlock HBlock L

1 0 1 = 0Block ABlock EBlock I

1 1 1 0 = 0?

1 0 0 1 = 1???????????????

1

RAID 4 (Block Striping mit Parity Laufwerk)

RAID 4 / Nr. 3

- Rekonstruktion der Daten einer zerstörten Festplatte mit der Parity Information

- 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

Block BBlock FBlock J

Parity 1Parity 2Parity 3

Block CBlock GBlock K

Block DBlock HBlock L

1 0 1 = 0Block ABlock EBlock I

1 1 0 = 0

1 0 0 1 = 1????????

1

1

RAID 4 (Block Striping mit Parity Laufwerk)

RAID 4 / Nr. 4

- Rekonstruktion der Daten einer zerstörten Festplatte mit der Parity Information

- 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

Block BBlock FBlock J

Parity 1Parity 2Parity 3

Block CBlock GBlock K

Block DBlock HBlock L

1 0 1 = 0Block ABlock EBlock I

1 1 0 = 0

1 0 0 1 = 1

1

1

- 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 5 (Block Striping mit verteilter Parity)

RAID 5

- Im Vergleich zu RAID 4 bessere Performance bei vielen verteilten Schreibzugriffen, da es

kein dediziertes Parity Laufwerk gibt (Flaschenhals). Lesegeschwindigkeit mit RAID 4

vergleichbar

- Rekonstruktion der Daten analog zu RAID 4

- Blockweise Speicherung der Daten wie bei RAID 4

- Parity Blöcke werden im Gegensatz zu RAID 4 über alle Festplatten des Arrays verteilt

- RAID 5 ist der meist verwendete RAID-Level bei Server Systemen

Block BBlock FBlock J

Parity 1Parity 2

Parity 3

Block CBlock G

Block K

Block DBlock HBlock L

Block ABlock EBlock I

RAID 10 (Mirrored Striping Array)

RAID 10

- Zwei RAID 1 Verbände werden zu einem RAID 0 Verband zusammengefasst

- Kombination von RAID 1 (hohe Sicherheit)

- Schnelle Schreibzugriffe, da keine Parity Informationen berechnet werden müssen

Block A Block ABlock C Block CBlock E Block E

Block B Block BBlock D Block DBlock F Block F

und RAID 0 (sequentielle Performance)

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

Ende

Ende