Semsterarbeit raid systeme einsatzzweck und funktionsweise
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Semsterarbeit RAID-Systeme Einsatzzweck und Funktionsweise. Michael Sand Frank Schlesselmann Tobias Stumpp WWI01B. Gliederung. RAID – Einführung RAID-Allgemein RAID ist nicht gleich RAID RAID – Theorie, Sicherheit & Performance Die verschiedenen RAID-Level 0-7 Software-RAID IDE-RAID

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Semsterarbeit RAID-Systeme Einsatzzweck und Funktionsweise

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Presentation Transcript


Semsterarbeit raid systeme einsatzzweck und funktionsweise

Semsterarbeit RAID-Systeme Einsatzzweck und Funktionsweise

Michael Sand

Frank Schlesselmann

Tobias Stumpp

WWI01B


Gliederung

Gliederung

  • RAID – Einführung

    • RAID-Allgemein

    • RAID ist nicht gleich RAID

  • RAID – Theorie, Sicherheit & Performance

    • Die verschiedenen RAID-Level 0-7

    • Software-RAID

    • IDE-RAID

    • SCSI-RAID

    • Fazit

  • RAID – Anwendungen

    • RAID – SOHO

    • RAID – Video- und Photo-Editing

    • RAID – Datenbankserver

    • RAID im Kleinunternehmen

    • RAID: Network Attached Storage (NAS)

    • RAID: Storaged Area Network (SAN)

    • RAID – Kosten


Raid allgemein

RAID - Allgemein

  • Abkürzung für "Redundant Array of Independent Disks" oder "Redundant Array of Inexpensive Disks„

  • mehrere unabhängige Festplatten bilden ein großes logisches Laufwerk

  • Daten werden durch einen Controller oder durch Software auf die verschiedenen Platten verteilt

  • Es werden dabei nicht nur Nutzdaten, sondern auch "Redundanz Informationen" hinzugefügt


Raid ist nicht gleich raid

RAID ist nicht gleich RAID

  • Es existieren mehrere "RAID-Levels", die über unterschiedliche Leistungsmerkmale verfügen

  • RAID Level 0 - 7

  • Die Grundlage der RAID-Technologie wird durch sogenannte "Stripe Sets" gebildet (stripe = Streifen).

  • Dabei werden relativ kleine Datenblöcke – im Bereich von einigen KByte auf mehrere Festplatten verteilt.


Raid 0

RAID 0

Data Striping

  • Daten werden in Blöcke (Stripes) auf eine gewisse Anzahl von Festplatten aufgeteilt

  • Blöcke können unterschiedlich gros sein

  • Mindestens 2 Festplatten


Raid 01

RAID 0


Sicherheit performance

Sicherheit & Performance

  • RAID Level 0

    • Verminderte Sicherheit

    • Höheres Ausfallrisiko

    • Kein echtes RAID Level

    • Beste Performance aller RAID Level


Raid 1

RAID 1

Data Mirroring/Duplexing

  • Duplexing = an 2 unabhängigen Kanälen

  • Mirroring = an einem Kanal

  • Daten werden zu 100% gespiegelt / dupliziert

  • Mindestens 2 Festplatten

  • Festplatten sollten gleichgroß sein


Raid 11

RAID 1


Sicherheit performance1

Sicherheit & Performance

  • RAID Level 1

    • größtmöglichste Sicherheit

    • Keine Geschwindigkeitsverbesserung gegenüber einer Einzelplatte

    • Doppelte Festplattenkapazität notwendig


Raid 2

RAID 2

  • Teilt Daten nicht in Blöcke sondern auf BIT-Ebene

  • Verteilt nach Striping-Prinzip

  • Generiert einen Fehlerkorrekturcode, der auf eine zusätzliche Festplatte geschrieben wird

  • Ist ein einziges Bit fehlerhaft kann es an Hand der Fehlerkorrekturcodes sofort korrigiert werden

    Error Checking & Correction (ECC)


Sicherheit performance2

Sicherheit & Performance

  • RAID Level 2

    • Gleicht einzelne Bitfehler aus

    • Mindestens 10 Platten

    • Findet heute keine Verwendung mehr


Raid 3 4

RAID 3 + 4

Data Striping Dedicated Parity

  • Daten werden blockweise (RAID 4) bzw. byteweise (RAID 3) auf mehrere Festplatten aufgeteilt

  • Eine zusätzlich Platte speichert in Echtzeit die jeweiligen Checksummen (Paritätsdaten)

  • Beim Ausfall einer Festplatte, können die Daten wieder hergestellt werden


Raid 3 41

RAID 3 + 4

RAID 4

(blockweise)

RAID 3

(byteweise)


Sicherheit performance3

Sicherheit & Performance

  • RAID Level 3

    • Mindestens 3 Platten

    • Ausfall einer Platte kann behoben werden

    • Gute Performance bei großen sequentiellen Schreib-/Lesezugriffen (große Dateien)

    • Flaschenhals: Synchronisation der Köpfe (bei kleinen Files)


Sicherheit performance4

Sicherheit & Performance

  • RAID Level 4

    • Ausfall einer Platte möglich

    • Gute Performance bei großen sequentiellen Schreib-/Lesezugriffen (große Dateien)

    • Flaschenhals: Parity-Laufwerk

    • Wird selten genutzt


Raid 5

RAID 5

Data Parity Striping

  • Mindestens 3 Festplatten

  • Blockweise Adressierung

  • Paritätsdaten werden (in Echtzeit) zusammen mit Nutzdaten auf den Festplatten gespeichert

  • Bei 5 Festplatten ist jede 1/5 Paritätsplatte und 4/5 Datenplatte


Raid 51

RAID 5


Sicherheit performance5

Sicherheit & Performance

  • RAID Level 5

    • Ausfall einer Platte möglich

    • Schreib-Performance nicht mehr abhängig vom Parity-Laufwerk

    • Lese-Performance etwa wie Level 4

    • Allround-Lösung


Raid 6

RAID 6

  • Sicherere Version von RAID 5

  • Es werden doppelt so viele Paritätsdaten geschrieben

  • Dadurch wird auch der Ausfall von 2 Festplatten toleriert


Sicherheit performance6

Sicherheit & Performance

  • RAID Level 6

    • Zwei Platten können ausfallen

    • Deutlich langsamere Schreibzugriffe


Raid 7

RAID 7

  • Kein offener Standard

  • Patentiertes Verfahren der Firma Storage Computer Corporation

  • Basiert auf Level 3 + 4, wurde jedoch verbessert

  • Das Array wird asynchron verwaltet

  • D.h. jede Platte wird vom Controller separat verwaltet


Sicherheit performance7

Sicherheit & Performance

  • RAID Level 7

    • Erheblich schneller als die anderen Levels

    • Ausfall mehrerer Platten möglich


Gemischte raid level

Gemischte RAID-Level

  • RAID-Levels können kombiniert werden

  • RAID 15 = gespiegeltes RAID Array nach Level 5

  • RAID 53 = RAID Array nach Level 5, aber anstelle von einzelnen Festplatten wird ein Disk Array nach dem Level 3 verwendet. Minimum 9 Platten, da 3x3.


Sicherheit performance8

Sicherheit & Performance

  • Software-RAID

    • Linux Level 0, 1, 4, 5

    • Windows NT & 2000 Level 0, 1, 5

    • Hohe CPU-Belastung

    • Nicht hot-pluggable

    • System-Partition nicht abgesichert


Sicherheit performance9

Sicherheit & Performance

  • IDE-RAID

    • CPU wird nicht belastet

    • Nicht hot-pluggable

    • Kurze Kabellängen

    • Nur 2 Geräte pro IDE-Kanal

    • IDE-Platten nicht für Dauerbetrieb ausgelegt


Sicherheit performance10

Sicherheit & Performance

  • SCSI-RAID

    • Höhere Transferraten (bis 320Mbyte/s)

    • Hot-pluggable

    • Höhere Kabellängen

    • Bis zu 15 Laufwerke pro Kanal


Sicherheit performance11

Sicherheit & Performance

  • Fazit: Redundanz mit Grenzen

    • Erhöhte Datensicherheit und Performance

    • Nicht 100% Ausfallsicherheit

    • Keine Alternative zu Backups

    • Datenverfügbarkeit ≠ Systemverfügbarkeit

    • Kein Schutz gegen Einflüsse von außen

    • Schließt Risikofaktor Mensch nicht aus

    • RAID Levels stellen keine Wertung dar


Raid anwendungen

RAID - Anwendungen

RAID


Raid soho

RAID - SOHO

  • Anforderung:

    • Kostengünstige Steigerung von Performance und Sicherheit

  • Lösung:

    • RAID 0 für Grafik/Video: gleichzeitiges Schreiben und Lesen von Stripe-Blocks auf mehrere Platten

    • RAID 1 für geschäftskritische Daten: Spiegelung der Nutzdaten auf eine redundante Platte

    • RAID 0+1: hohe Performance durch RAID 0 plus Sicherheit durch RAID 1

Veritas RAID-Director

ARCServe RAID


Raid video und photo editing

RAID – Video- und Photo-Editing

  • Anforderung:

    • Große Dateien schnell verarbeiten

  • Lösung:

    • RAID 0: gleichzeitiges Schreiben und Lesen von Stripe-Blocks auf mehrere Platten

    • RAID 0+1: hohe Performance durch RAID 0 plus Sicherheit durch RAID 1

    • RAID 3: byte-weises Lesen und Schreiben von Daten bei synchronisierten Plattenspindeln.

Onboard-RAID-Controller von Promise (auch IDE)


Raid datenbankserver

RAID - Datenbankserver

  • Anforderungen:

    - hohe Verfügbarkeit, multiple Zugriffe

  • Lösung:

    • RAID 1 für geschäftskritische Daten: Spiegelung der Nutzdaten auf eine redundante Platte

    • RAID 1+0: hohe Sicherheit durch RAID 1 plus Performance durch RAID 0

    • RAID 5: höchste Datentransaktionsrate der redundanten Level plus Ausfallsicherheit, multiple Zugriffe möglich, bester Trade-Off zwischen Effizienz, Performance und Redundanz


Raid im kleinunternehmen

RAID im Kleinunternehmen

  • Anforderungen:

    - hohe Verfügbarkeit, hohe Performance,

    multiple Zugriffe

  • Lösung:

    • RAID 1+0: hohe Sicherheit durch RAID 1 plus Performance durch RAID 0

    • RAID 5: höchste Datentransaktionsrate unter den redundanten Level plus Ausfallsicherheit, multiple Zugriffe möglich, Einsatz eines Rechners als DC, File-, Datenbank-, Mail- und News-Server

HP LC2000 71000 128MB 3x18GB


Raid network attached storage nas

RAID: Network Attached Storage (NAS)

  • Anforderungen:

    - hohe Verfügbarkeit, hohe Perfor-

    mance, multiple Zugriffe im

    Netzwerk

  • Lösung:

    • RAID 5: höchste Datentransaktions-

      rate plus Ausfallsicherheit, multiple Zu-griffe (DC, File-, Mail- oder News-Server)

    • RAID 6: geschäftskritische Applikationen mit hoher, nicht geschwindigkeits-relevanten Verfügbarkeit (Datenbankserver)

    • Hardware: NAS: Festplattenspeicher im LAN, Zugriff über Server

Compaq StorageWorks Modular

Maxtor MaxAttach NAS4300 640GB


Raid storaged area network san

RAID: Storaged Area Network (SAN)

  • Anforderungen:

    - hohe Verfügbarkeit, hohe Performance,

    multiple Zugriffe im Netzwerk

  • Lösung:

    • RAID 53: RAID 5-Verteilung auf untergeordnete RAID 3-Arrays: extrem hohe Datenverfügbarkeit (Datenbankserver)

    • RAID 7: hohe I/O-Raten durch asynchrone Transfers, zentrales caching über X-Bus (nur Storage Computer Association)

      Hardware: SAN: getrenntes Speicher-Management – geringere Last im LAN, Fibre Channel (1Gbps, Distanz 100 km)

StorageTek 9175

(RAID 0, 0+1, 5)


Raid kosten

RAID - Typ

Datenvolumen

Kosten min. ca.

Kosten ca.

SW-Raid WinNT/2000

80-160 GB

490,00 €

1.070,00 €

SW-Raid Storage Software

80-160 GB

1.300,00 €

5.100,00 €

RAID-On board Controller

80-160 GB

480,00 €

930,00 €

RAID-Controller-Karte

140-350 GB

490,00 €

7.400,00 €

(IDE / SCSI)

RAID Mittelstand

100-700 GB

5.600,00 €

5.600,00 €

(NAS / SCSI)

RAID Mittelstand Server

480-640 GB

5.100,00 €

23.000,00 €

RAID Großunternehmen

1,8-8 TB

146.000,00 €

220.000,00 €

(SAN / Fibre Channel)

RAID – Kosten


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