Einführung
In diesem White Paper von CP Technologies wird RAID behandelt. Ein Redundant Array of Independent Disks (RAID) ist eine Zusammenstellung von Festplatten, einer oder mehreren Controller-Karten und eingebetteter Software zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Redundanz der Datenspeicherung auf Festplatten. RAID gibt es in verschiedenen Varianten, die eine verbesserte Leistung und/oder eine höhere Datenzuverlässigkeit bieten. Die RAID-Nummer, z. B. RAID-5, ist nicht repräsentativ für die Anzahl der beteiligten Laufwerke. Die gängigsten RAID-Implementierungen sind 0, -1 und 5. RAID kann sowohl mit als auch ohne die Möglichkeit, ein Laufwerk im laufenden Betrieb auszutauschen, implementiert werden.
Eine Vielzahl von Plug-in-Controllern ist von praktisch allen Herstellern von Laufwerk-Controllern wie Adaptec und DPT erhältlich, die eine RAID-Implementierung ermöglichen. Diese Controller arbeiten alle mit SCSI-Laufwerken zusammen und sind in ISA- und PCI-Konfigurationen erhältlich. Das PCI-Format bietet den höchsten Durchsatz. RAID-Unterstützung für IDE-Laufwerke ist im Allgemeinen nicht verfügbar.
Jedes SCSI-Laufwerk kann mit einem RAID-Controller verwendet werden, und verschiedene Laufwerkshersteller, -größen und -durchsätze können am selben Bus eingesetzt werden. Für weitere Informationen sollten Sie sich an den Hersteller des Controllers wenden. RAID-Controller fungieren auch als allgemeine Laufwerks-Controller, die eine Schnittstelle zu CD- und Bandlaufwerken sowie zu externem Zubehör wie Scannern bilden.
RAID-Laufwerke können fest in ein Gehäuse eingebaut, in herausnehmbare 5-1/4″-Träger montiert oder in externe Laufwerksschächte eingebaut werden, um im Falle eines Laufwerksausfalls leicht zugänglich zu sein und ausgetauscht zu werden. Vollständiger RAID-Schutz kann auch in Situationen realisiert werden, in denen das RAID-System die Daten schützt und die Zeit bietet, das System vom Netz zu nehmen, um ein ausgefallenes Laufwerk zu ersetzen. Dies kann sicherlich eine kostengünstigere und potenziell zuverlässigere Option anstelle der Verwendung teurer Wechsellaufwerksträger sein. Siehe Kingston Technology Data Express und JMR Wildcat für Wechseldatenträger.
RAID-Level-Definitionen
RAID 0 Striping
Die Daten werden auf mehrere Laufwerke geschrieben, um die Zugriffsleistung zu verbessern. Es gibt keine Datenredundanz. Zum Beispiel würde eine 4-Meg-Datei über 4 Laufwerke in 1-Meg-Stücken geschrieben werden. Der Ausfall eines Laufwerks führt dazu, dass die Daten nicht mehr zugänglich sind. Der Vorteil ist ein viel höherer Durchsatz.
RAID 1 Mirroring.
Bietet 100%ige Redundanz und stellt eine exakte Kopie oder Spiegelung des primären Laufwerks bereit. Sollte ein Laufwerk ausfallen, sind die Daten auf dem anderen Laufwerk vollständig verfügbar. Es gibt keine Leistungsverbesserung, es sei denn, gleichzeitiges Lesen ist erlaubt. Beachten Sie, dass doppelt so viele Laufwerke gekauft werden müssen. Ein Controller kann für die Spiegelung über einen Bus sorgen, oder es können zwei Controller verwendet werden, um sowohl Controller- als auch Laufwerksredundanz zu gewährleisten.
Adaptec bietet in seinem Array Guide eine sehr ausführliche Online-Diskussion über RAID und ihre Controller im Besonderen.
RAID 10 oder 0/1 Striping und Mirroring
Eine Kombination aus RAID 0 und 1. Die Daten werden auf mehrere Laufwerke aufgeteilt, um die Leistung zu verbessern, und jedes Laufwerk wird zur Redundanz gespiegelt. Beachten Sie, dass doppelt so viele Laufwerke gekauft werden müssen.
RAID 2
Ein proprietäres, von Thinking Machines, Inc. patentiertes Array, bei dem die Daten auf Bit-Ebene auf mehrere Laufwerke aufgeteilt werden und zusätzliche Laufwerke Paritätsinformationen bereitstellen. Erfordert eine große Anzahl von Laufwerken. Im Allgemeinen nicht implementiert.
RAID 3 Striping mit Parität
Bietet Redundanz mit verbesserter Leistung. Die Daten werden auf mehrere Laufwerke verteilt, wobei ein zusätzliches Laufwerk Paritätsinformationen bereitstellt. Das Daten-Striping verbessert die Leistung, erfordert aber gleichzeitige Lesevorgänge beim Zugriff auf das Array. Das Laufwerk mit den Paritätsinformationen kann verwendet werden, um die Daten zu rekonstruieren, wenn eine der Datenplatten ausfällt. Wird normalerweise mit 3 Datenlaufwerken und 1 Paritätslaufwerk verwendet. Kleine zufällige Schreibvorgänge sind im Allgemeinen langsam, da für jeden Schreibvorgang auf das Paritätslaufwerk zugegriffen werden muss.
RAID 4 Striping mit dedizierter Paritätsplatte
Ähnlich wie RAID 3, außer dass größere Datenblöcke gestriped werden und nicht bei jedem Zugriff die Beteiligung jedes Laufwerks erforderlich ist. Bei jedem Datenzugriff wird auf das Paritätslaufwerk zugegriffen.
RAID 5 Striping und Parität
Die häufigste RAID-Implementierung. Sowohl die Daten als auch die Paritätsinformationen werden auf mehrere Laufwerke verteilt, wobei jedes Laufwerk sowohl Daten als auch Paritätsinformationen enthält. Sollte eines der Laufwerke ausfallen, enthalten die verbleibenden Laufwerke genügend Informationen, um eine Wiederherstellung zu ermöglichen. Bietet vollständige Redundanz bei verbesserter Leistung. Die kleinste RAID 5-Implementierung erfordert drei Laufwerke, obwohl für eine bessere Leistung auch mehr verwendet werden können.
RAID 6
Es gibt keine wirkliche Definition und kann für verschiedene Hersteller unterschiedliche Bedeutungen haben.
RAID 7
Eigenes Produkt von Storage Technology, Inc. und ähnelt RAID 4 mit Zwischenspeicherung und einem proprietären Betriebssystem zum Betrieb des Arrays.
Allgemeine RAID-bezogene Definitionen
Hot Swapping bezieht sich auf die Möglichkeit, ein Laufwerk aus einem Array zu entfernen, während das System eingeschaltet ist. Dies erfordert in der Regel, dass die Stromanschlussstifte am Laufwerksträger länger sind als die Signalstifte, so dass zuerst die Signale und dann die Stromversorgung unterbrochen werden, um Datenstörungen auf dem Datenbus zu vermeiden. Es gibt eine Vielzahl von Wechsellaufwerksträgern, und es ist wichtig sicherzustellen, dass sie echtes Hot Swapping und nicht nur Wechselmedien unterstützen.
Warm Swapping kann verwendet werden, um den Laufwerkszugriff zu stoppen, während ein Laufwerk aus dem Array entfernt wird. Dabei handelt es sich in der Regel um eine Softwarefunktion oder eine „Taste“ zur Unterbrechung der Laufwerksaktivität. In dieser Konfiguration kann ein kostengünstiger Wechsellaufwerksträger ohne Hot Swap verwendet werden.
Hot Spare bietet ein Backup-Laufwerk im Array, das bei einem Ausfall eines der anderen Laufwerke automatisch in Betrieb genommen wird. Normalerweise kann ein Array nur den Ausfall eines einzigen Laufwerks ohne Datenverlust verkraften, so dass ein Hot-Spare-Laufwerk dieses Zeitfenster für einen Totalausfall verkleinert.
SMART (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) ist ein System zur vorausschauenden Fehleranalyse, bei dem das Laufwerk eine Selbstanalyse durchführt und voraussichtliche Fehler an den Controller melden kann. Dies ermöglicht den frühzeitigen Austausch von möglicherweise fehlerhaften Laufwerken vor dem tatsächlichen Ausfall des Laufwerks.
Dynamische Sektorreparatur ermöglicht es einem RAID-System, fehlerhafte Sektoren auf den Laufwerken zu lokalisieren, die Daten transparent zu reparieren und die Sektoren als fehlerhaft zu kennzeichnen, um einen künftigen Zugriff zu verhindern.