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RAID-Systeme. Von Petra Scheffler, Marc Langer und Oliver Bergmann. RAID-SYSTEME. Historie RAID Grundlagen RAID-Level - (Single-RAID-Modi & Nested-Modes) - ECC-Code und XOR-Funktion Hardware und Software RAID unter Windows unter Linux RAID-Vorteile und Weiterentwicklung.

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raid systeme

RAID-Systeme

Von Petra Scheffler, Marc Langer und Oliver Bergmann

raid systeme2

RAID-SYSTEME

  • Historie
  • RAID Grundlagen
  • RAID-Level - (Single-RAID-Modi & Nested-Modes) - ECC-Code und XOR-Funktion
  • Hardware und Software RAID unter Windows unter Linux
  • RAID-Vorteile und Weiterentwicklung

Themenübersicht

historie
Historie
  • Absicht: Kosten für Massenspeicherung zu verringern
  • 1987 Veröffentlichung der Performance-steigerung durch ein Doktoranten Team der University of California, Berkeley
  • Prinzip:Daten auf mehrere kleinere Platten und eine große zu verteilen
  • MTBF sinkt RAID-Stufen-Entwicklung
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RAID
  • Akronym: "Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks“
  • Konfiguration, die aus mehreren HDDs für Daten, einem Laufwerk für Parity-Informationen und einem speziellen Controller besteht.
  • Array-Technologie
  • Fehlererkennungs- und Wiederherstellungsmethoden
raid grundlagen
RAID-Grundlagen
  • RAID-Technologie beruht auf Stripe-Sets
  • Platten werden in gleichgroße Stücke „Chunks“ aufgeteilt
  • Stücke in einer Ebene: Streifen oder Stripes
  • Kleine Datenblöcke (kByte) werden auf mehrere Festplatten verteilt
  • Das Wort „Level“ bedeutet nicht zwangsläufig eine Verbesserung der RAID-Verfahren
single raid modi
Single-RAID-Modi

JBOD – Just a bunch of disks -„Drive Spanning“

  • Aneinanderkettung von Festplatten unterschiedlicher Umdrehungszahl oder Größe
  • keine Verbesserung von Geschwindigkeit und/ oder Datensicherheit
  • Laufwerke werden unabhängig voneinander angesprochen
  • Vorteil: - Rettung der Restdaten - verwendbar von nahezu jedem System durch Hardware-Controller oder Software-Treiber
raid level 0 data striping
RAID-Level 0 – Data Striping
  • Non-Redundant Stripe-Array -> Datenverlust
  • Keine Sicherheit
  • Jeder Streifen eines Datenblocks wird blockweise auf einer separaten HDD gespeichert
  • Paralleles Lesen undrespektives Schreiben
  • Ohne Parity
  • Höherer Datendurchsatz

Anwendung:

CAD/CAM oder Audio- und Videobearbeitung

raid level 1 data mirroring drive duplexing
RAID-Level 1 – Data Mirroring / Drive Duplexing
  • Datenspiegelung aufmind. 2 Festplatten
  • Redundanz zu 100%
  • Kein Performancegewinn
  • Hardware- und Softwaresteuerung möglich
  • Höchste Datensicherheit
  • Doppelter Speicherplatznötig
raid level 3 4 data striping xor parity
RAID-Level-3 + 4 – Data Striping + XOR-Parity
  • Datenaufteilung in einzelne Bytes mit Parity-Check
  • Nur binäre Informationen
  • Simultaner Zugriff
  • Hot swap
  • 100%-ige Datenrekonstruktion möglich
  • Synchronisation der Kopf- positionen der Laufwerke

Anwendung:

Kaum noch, da wenig Vorteile

hot swap hot plug
Hot-Swap / Hot Plug
  • Austausch einer defekten HDD im Betrieb
  • Ersatzfestplatte wird manuell getauscht
  • Während Hot Plug besteht weiterhin volle Datenverfügbarkeit
  • Hot Plug im ICP RAID integriert und unter jedem unterstütztem Betriebssystem verfügbar
  • Einbindung geschieht automatisch durch das Hot Plug Programm
ecc code xor verfahren
ECC-Code & XOR- Verfahren

Das Ergebnis der Verknüpfung ist dann 1, wenn eine ungerade Anzahl von Bitstellen eine 1 aufweist.

Bei einer geraden Anzahl dagegen ist das Ergebnis 0

raid level 5 data striping xor interleave block level parity
RAID-Level-5 -Data Striping + XOR Interleave Block Level Parity
  • Paritätsdaten werden auf allen Festplatten im Verband gleichmäßig verteilt (blockweise)-> erhöhte Schreibzugriffe
  • optimale Auslastung der Laufwerke
  • Prüfsummenbildung sektorweise
  • Gute Datenverfügbarkeit
  • Hot-swap
  • Gelungener Kompromisszwischen Kosten, Redundanz & Geschwindigkeit

Anwendung:

Server- und festplattenintensiven Workstationbereich

raid level 6 data striping two independend xor interleave block level parity
RAID-Level-6 Data Striping + Two Independend XOR Interleave Block Level Parity
  • Zwei Plattenausfälle möglich, sonst keine XOR Rekonstruktion möglich
  • Zusätzliches Parity-Laufwerk
  • Langsamere Schreibzugriffe
  • Höchste Datensicherheitdurch weitere unabhängige Paritätsinformation auf weiterem Laufwerk
raid level 7 asynchrones gecachtes striping mit dedizierter parity platte
RAID-Level-7 asynchrones, gecachtes Striping mit dedizierter Parity-Platte
  • Hersteller: Storage Computer Corporation
  • basierend auf RAID-Level 3 und 4
  • Asynchrone Verwaltung des Arrays
  • Beschleunigung von Lese- und Schreiboperationen
  • zusätzliches Echtzeitbetriebssystem im Controller
  • Schnelle Datenbusse und mehrere große Pufferspeicher koppeln die Laufwerke vom Bus ab=> Controllerunabhängiger I/O-Bus
raidsches dreieck
RAIDsches Dreieck
  • Direkter Zusammenhang der drei Komponenten eines jeden RAID System

Geschwindigkeit

Preis €

Datensicherheit

nested modes modifikationen von raid leveln
Kombination von RAID 1 mit RAID 0

Vereinigung der Eigenschaften der beiden "Mutter-Levels" - Sicherheit und sequentielle Performance

redundanten Speicherung von großen Dateien

Keine Parity-Berechnung-> sehr schnelle Schreibzugriffe

RAID 30:wenn große Dateien sequentiell übertragen werden sollen

RAID 50:-große Datensicherheit- schnelle Zugriffszeiten - hohe Datentransferraten

Beide Kombinationen wurden von AMI entwickelt

Nested-Modes / Modifikationen von RAID-Leveln

RAID 10 oder RAID 1+0

Weitere Kombinationen

software raid unter windows
Software RAID unter Windows
  • Unterscheidung Workstation <-> Server
  • Plattenunterstützung
  • Installation
  • Performance
raid unter linux
RAID unter Linux
  • Hardware-RAID-Controller
  • Software-RAID (Level 0, 1, 5 und 10):- „Multiple Device Driver for Linux“- Paket „raidtools“ installieren- /dev/md0 und /proc/mdstat- /etc/raidtab- Erstellung mit mkraid- raidhotadd
vorteile von raid
Vorteile von RAID
  • Kostengünstige und hochkapazitiveSpeicherung
  • Hohe Transferraten
  • Hohe I/O-Raten
  • Gute Ausfallsicherheit
  • Einzelnes logisches Volumen
  • Schnellerer Datenzugriff
  • Bessere Verwaltung
raid weiterentwicklung
RAID-Weiterentwicklung
  • Ausfallsicherheit
  • Hierarchische Speicherorganisation (HSM)
  • Intelligente Speicherverwaltungssysteme
  • Leistungsverbesserung (Beschleunigung XOR)
  • Cache-Optimierung
  • Gemeinsames Schreiben von Teildaten(log structured write)
  • Verbesserte Zugriffsschutzmechanismen
  • Automatische (Re-)Konfiguration bei Laufwerken
  • Speicherlaufwerke direkt am Netz ohne Server (NAS)
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Ende

Wir bedanken uns für euer Interesse und eure Aufmerksamkeit !