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Thema: Wer benutzt einen RAID Controller? Welches RAID Level? vom 17.06.2004


Neues Thema eröffnen   Neue Antwort erstellen MGi Foren-Übersicht -> Hard- und Software -> Wer benutzt einen RAID Controller? Welches RAID Level?
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Ticalion
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Verfasst Do 17.06.2004 09:46
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Wer benutzt einen RAID Controller? Welches RAID Level?

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mahlzeit. * Mmmh, lecker... *

sagt mal, wer benutzt von euch zuhause einen RAID Controller und welches RAID Level.
Momentan mach ich einfach regelmäßig BackUp's mit Acronis TrueImage.
Ich möchte mir aber jetzt einen Controller zulegen und das ganze auf RAID Level 1 basieren lassen.
Da spar ich mir nämlich immer die Zeit beim erstellen des images. denn es dauert schon eine zeitlang bis das image geschrieben ist. Menno!

und wenn ihr schon raid controller habt, welchen benutzt ihr denn?


mfg.

ticalion
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saucer

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Verfasst Do 17.06.2004 10:24
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adaptec 2120 s, Raid 5.

ein physisches backup hat aber noch mehr vorteile.. denk mal drüber nach Lächel
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Ticalion
Threadersteller

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Verfasst Do 17.06.2004 10:50
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ja klar hats auch noch mehr vorteile. ich habe ja da sogesehen eine redundanz die ich bei images nicht einfach so habe.
wenn mir bei RAID 1 eine HD ausfällt, dann schalt ich auf die andere HD um und die kiste läuft weiter.
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chris83

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Verfasst Do 17.06.2004 23:51
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http://www.tecchannel.de/hardware/708/index.html <- Für men Geschmal zu Umfangreiche Infos.
Bei dir ist Raid1 denke ich das einzigst Sinvolle. Die anderen Level machen ja keine Spiegelung, und Raid 6etc. brauchste einfach mehr Platten und der Controler ist teuer.
Ich habe einen Highpoint mit an Board mit nem Raid1 mit 2 120Maxtors. Dann kanste noch Bat's schreiben die bei jedem Systemstart die Dateien von PLadde c auf d kopieren bzw. aktualisieren. Jenachdem wie du das willst. Ich fahre recht gut damit. Trotzdem würde ich wegen Blitz etc. immer mal ein Backup aufn DVD bruzeln *zwinker*

Chris

btw:( zu faul als doc hochzuschieben
Zitat:
R.A.I.D.
Redundant Array of Inexpensive (oder Independent) Disks

Raid ist eine Abkürzung von "Redundant Array of Independent Disks" und wurde erfunden, um die Geschwindigkeit und Sicherheit von Festplatten in Servern zu steigern, indem die Daten auf mehreren Laufwerken gleichzeitig verteilt werden. Generell kann Raid als eine Methode gesehen werden, mehrere Harddisks als eine einzige Festplatte anzusprechen - das Betriebssystem erkennt nur ein logisches Laufwerk, auf dem man ganz normal formatieren, partitionieren etc. kann. Dass es sich bei diesem logischen Laufwerk um ein vom Controller hergestelltes virtuelles Laufwerk handelt, sieht Ihr Betriebssystem nicht - der Controller übernimmt jede nötige Managementfunktion. Die verschiedenen Raid-Modi beschreiben dabei die Art und Weise, wie dies geschehen soll. Ziel des Arrays soll es sein, die Ausfallsicherheit des Systems zu gewährleisten - fällt eine Festplatte aus, so soll sie zu ersetzen sein, ohne das Daten verloren gehen oder der PC ausfällt. Weiterhin kann man mit Raid auch die Übertragungsgeschwindigkeit der Festplatten erhöhen - oder beides zusammen, mit gemischten Systemen.
Innerhalb von SCSI-RAID-Systemen in Servern ist vor allen Dingen das Ziel Ausfallsicherheit wichtig. Deshalb unterstützten fast alle SCSI-Raid-Controller auch die besonderen Raidlevel 3 und 5, die vor allem den Ausfall einer Festplatte kompensieren sollen. Ein weiteres Feature dieser Controller ist "Hot-Swapping", das Austauschen von Festplatten im laufenden Betrieb. Fällt eine Festplatte aus, so kann diese im laufenden Betrieb herausgenommen werden und eine neue eingesetzt werden. Die Daten werden im laufenden Betrieb wiederhergestellt.
In IDE-Systemen, die für den „ServerHome“-Bereich konzipiert sind, ist dies größtenteils nicht möglich, die meisten IDE-Controller bieten nur die Raidlevel 0, 1 und 0+1, hier ist eher der Performancegesichtspunkt oder einfache Datensicherheit interessant. Auch die Hot-Swapping-Funktion ist nicht integriert. Es gibt allerdings besondere IDE-Controller die auch Raidlevel 3 und 5 bereitstellen und auch Hot-Swapping unterstützen - diese kosten jedoch auch fast soviel wie SCSI-Raidcontroller und sind auch eher für den Profieinsatz interessant. Standard IDE-Raid-Controller für den PCI-Bus sind kostengünstig (ungefähr 40 € bis 150 €) erhältlich.

Striping - Raid Level 0:
Striping - oder Raid Level 0 - ist eine Technik, bei der die Daten auf alle Festplatten vom Controller gleichmäßig verteilt werden. Dadurch soll die Geschwindigkeit des Arrays erhöht werden.
Wenn man versucht, eine relativ große Datei auf einer Festplatte zu speichern, muss im normalen Betrieb eine Festplatte die gesamte Arbeit verrichten und die gesamte Datei schreiben bzw. auslesen (in den Nachfolgenden Beispielen wird jeweils eine (kleine) 512kb große Datei verwendet). Striping teilt diese Datei jedoch in kleinere Blöcke auf, in so genannte "Stripe Blocks". Die Größe der Stripe-Blocks kann man im Controller-Bios selbst festlegen, für Video-Anwendungen ist eine relativ hohe Größe von bis zu 1 oder 2 MB empfehlenswert, für Arbeits- und Anwendungsperformance eher eine kleinere Block-Size von ungefähr 64 kb (128 kb Stripe-Blocksize in den Beispielen). Dadurch teilt man die Ausgangsdatei in vier kleine Blocks auf, diese werden nun auf verschiedenen Festplatten gespeichert.
Verwendet man zwei Festplatten, so muss jede Festplatte nur noch 256 kb speichern, verwendet man vier Festplatten, speichert jede Festplatte nur noch 128 kb. Daraus lässt sich der Performance-Vorteil erreichen, rechnerisch müsste man mit vier Festplatten auch eine Vervierfachung der einzelnen Festplattengeschwindigkeit erreichen. Dies wird jedoch meistens nicht erreicht, denn auch der Controller braucht zum "Kleinschneiden" der Datei Zeit und auch der Bustransfer bremst die finale Leistung ein wenig herunter. Fällt eine Festplatte aus, so sind alle Daten verloren, denn man splittet effektiv jede Datei auf vier Festplatten. Eine Wiederherstellung ist nicht möglich. Bei einer durchschnittlichen Haltbarkeit einer Festplatte von ungefähr 300.000 bis 500.000 Stunden kann man in normalen PCs mit einer Lebensdauer der Daten von 50 Jahren rechnen. In einem Raidverbund mit vier Festplatten sieht das anders aus, dort ist die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls schon wesentlich höher, da sie quadratisch steigt. Geht man von 300.000 Stunden aus, so hält das Array 4,2 Jahre im statistisch schlechtesten Fall.


Mirroring - Raid Level 1:
Beim Mirroring werden Daten auf einer Festplatte gespeichert, die zweite erstellt hiervon ein Spiegelbild - deshalb "Mirroring". Speichert man also wieder die 512kb Datei auf einer Festplatte, dann kopiert der Raidcontroller diese Datei auf die zweite Festplatte. Selbstverständlich wird dadurch kein Geschwindigkeitsvorteil erreicht, denn beide Festplatten müssen die 512kb speichern, ganz im Gegenteil, durch den Aufwand des Spiegelns ist die finale Geschwindigkeit etwas unter der eines Einzellaufwerkes.
Fällt eine der Festplatten aus, so kann man diese vom gespiegelten Laufwerk wiederherstellen. Einen kleinen Performance-Zuwachs kann man allerdings beim Lesen erreichen, da gute Raidcontroller von einem Laufwerk lesen und andere Daten gleichzeitig vom zweiten (gespiegelten) Laufwerk holen.

Man verliert den kompletten Speicherplatz einer Festplatte, da alle Daten doppelt gespeichert werden. Bei teuren SCSI-Systemen kann dies schnell ins Geld gehen, auch bei IDE-Platten hat man schnell 150 oder 200 € für ein Laufwerk ausgegeben. Weiterhin hat man keinen so großen Performance-Unterschied wie bei Raid 0, das Laufwerk wird beim Schreiben eher langsamer.

Raid Level 3 - Parity:
Hier muss man erst einmal einen neuen Begriff einführen: "Parity".
Diese beiden Prinzipien funktionieren identisch wie "ECC-Speicher" oder eine so genannte Checksumme, es werden aus der Datenmenge eine Parität berechnet, mit der kontrolliert werden kann, ob die verarbeiteten Daten korrekt sind. Dasselbe wird jetzt auf Raid exportiert, dort gibt es mit Parity ein relativ ähnliches System.
Es werden keine "Buchstaben" auf einer Festplatte gespeichert werden, sondern nur binäre Informationen, also "0" und "1". Im folgenden Beispiel wird wieder die Datei auf zwei Festplatten im Striping-Modus geschrieben, es werden aber nur 2 Bit dieser Datei betrachtet:

Hier hat man auf die Stripe-Block-Size verzichtet, dies würde das Beispiel sonst zu kompliziert machen - das Stripen von kompletten Blocks wie im ersten Beispiel wird unter Raid 3 nicht praktiziert - dieser Raidlevel ist dann Raidlevel 4. Dort hätte man sozusagen eine Stripe Block Size von 1/8 Bit simuliert, was natürlich nicht möglich ist.
Die Dateien wurden jetzt auf die beiden Laufwerke verteilt. Jetzt kommt die "Parity"-Platte hinzu, die für jeden Wert die Parität beinhaltet. Die Parität berechnet man folgendermaßen: trägt der Wert der Festplatte 1 den gleichen Wert der Festplatte zwei, so wird der Paritäts-Wert 0 ausgegeben, tragen die Festplatten einen ungleichen Wert, so ist der Paritätswert 1.

Hier wurde also auf der Paritäts-Platte den Wert 10111011 gespeichert. Fällt eine der Striping-Platten aus, können aus der Paritäts-Platte die Daten aus der Parität und dem dazugehörigen Wert der ordnungsgemäß funktionierenden anderen Striping-Platte wiederhergestellt werden.
Hier verliert man auch noch etwas Performance durch die Berechnung der Parity, Leistungszuwachs aufgrund der gestripten Festplatten ist allerdings vorhanden.
Fällt die Parity-Platte aus, so ist eine Rekonstruktion der Daten auf den gestripten Platten nicht mehr möglich - sie ist also die wichtigste Festplatte in diesem Array. Um auch dieses Risiko zu minimieren gibt es den Raid Level 5.

Raid Level 5:
Hier muss man sich die Grundlagen von Raid Level 3 vorstellen und diese etwas erweitern. Man verteilt jetzt wie bei Raid 4 nicht mehr nur einzelne Werte auf die Paritäts-Platte, sondern Paritäten ganzer Stripe-Blocks. Weiterhin gibt es keine feste Parity-Platte mehr - die Parity-Dateien werden mit einem Algorithmus auf den Festplatten gleichmäßig verteilt - somit wird das Risiko von Datenverlust bei Plattenausfalls minimiert. In der Grafik sieht das bei einer Stripe-Block-Size von 128 kb so aus:

Eine Festplatte
Beispiel 1: Raid 3, 3 Festplatten, 2 Bit
r Flaschenhals bei den Raidleveln 3 und 4 ist in dieser Konfiguration also nicht mehr vorhanden. Es wird zwar immer noch eine Leistungseinbuße beim Schreiben aufgrund der Berechnung der Parität zu messen sein, jedoch kann beim Ausfall einer Platte sowohl die Parität der anderen Platten als auch die Daten der ausgefallenen Platte rekonstruiert werden.
Raid 5 wird deshalb auch als bester Trade Off zwischen Performance, Effizienz und Redundanz beim Raid gesehen.

RAID Level 6

Raid 6 wird auch oft als Raid 9 oder Hot Spare bezeichnet. Dieser Raidverbund unterscheidet sich kaum vom Raid 5, lediglich eine weitere Festplatte läuft als Reservelaufwerk mit und nimmt alle Daten auf.

RAID Level 7
Diese Raidverbundart ist kein Standard wie alle bisher gezeigten. RAID 7 ist ein von der Firma Storage Computer Corporation patentiertes Verfahren, somit ist auch nur von dieser Firma ein Controller erhältlich. Es basiert auf den Raid Levels 3 und 4, wurde jedoch so modifiziert, dass sich ein Controller-Prozessor um die 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) zum Einsatz. Dadurch erhält man die höchstmögliche Performance bei einem fehlertoleranten System. Bei einem Stromausfall wären allerdings alle Daten, die sich zu diesem Zeitpunkt noch im Cache befunden haben, verloren.
Da Raid 7 nur von einer Firma angeboten wird, ist es nur für den High-End Servermarkt gedacht und somit für den privaten Anwender viel zu teuer.


Nested RAID Modi (gemischte RAID-Modi):
Neben den reinen RAID-Modi gibt es auch noch gemischte. Hierzu gehören unter anderem RAID 0+1, RAID 1+5, RAID 0+5 etc. Bei RAID 0+1, dem häufigsten Nested Mode werden mindestens vier Festplatten benötigt, wobei über zwei Festplatten im blockadressierten Striping-Modus Daten aufgeteilt werden, die anderen zwei spiegeln diese Daten über Mirroring nochmals um die Datensicherheit zu erhalten.

Raid Level 10 (Raid 0 + 1):
Bei dieser Raidmethode werden die beiden bisher erklärten Methoden Raid 0 und Raid 1 verbunden. Auf zwei Festplatten lässt man Raid 0 - Striping laufen - das heißt, die 512kb-Datei wird wie im ersten Beispiel auf zwei Festplatten verteilt, dadurch erhält man einen Performance-Gewinn - ungefähr eine Verdopplung der Schreib- und Leseperformance. Nachdem dies geschehen ist, kopiert der Controller die auf den Festplatten gespeicherten Dateien auf zwei weitere Festplatten, die die Spiegelung der ersten Laufwerke übernehmen - dadurch erreicht man 100%-ige Redundanz.

Eine Festplatte
Raid Level 0+1 mit 4 Festplatten, Stripe Block Size: 128 kb


Alle Vorteile der zweiten Methode (Mirroring) werden mit dem ersten Methode (Striping) verbunden. Problematisch werden nur wieder die Kosten: wiederum wird die gesamte Kapazität von zwei Laufwerken dazu benötigt, um die Daten der ersten beiden Laufwerke zu sichern. Das heißt, effektiv sind vier Laufwerke für diesen Level notwendig, die Kapazität von zwei Laufwerken kann man verwenden. Diesen Kostenfaktor sollte man nicht außer Acht lassen.


Duplexing:
Bisher wurde davon ausgegangen, dass ein Raidcontroller im System sitzt, auf dem die Daten entsprechend gemanaged werden. Selbstverständlich kann man dies auch noch ein wenig erweitern, zum Beispiel lassen sich auch zwei Controller in ein System einbauen, von dem eines die Striping-Funktionen übernimmt, das andere die kompletten Daten spiegelt. Selbstverständlich wäre auch der extreme Fall eines Stripings mit 4 Festplatten mit je zwei Controllern möglich oder Raid 1 mit 4 Festplatten und zwei Controllern - diese Arten kommen aber nicht oft vor.
Diese Funktion nennt man Duplexing, also die Verwendung von zwei Controllern zum Aufbauen eines Arrays. Diese besondere Art des Raids findet man nur in großen Servern, denn für mittlere Betriebe und Unternehmen ist alleine die Anschaffung von mehreren Festplatten und zwei Controllern meistens nicht sinnvoll.
Hot Plugging:
Hot-Plugging beschreibt den Austausch einer defekten Festplatte im laufenden Betrieb. Für Hot-Plugging braucht man einen besondere Controller, die diese Möglichkeit unterstützt oder spezielle Laufwerks"käfige", die diese Option für IDE-Festplatten bereitstellt.
Sitzt eine IDE-Festplatte in einem solchen Rahmen, so kann man diese bei Betriebsausfall im laufenden Betrieb des Servers auswechseln. Dafür ist selbstverständlich auch die notwendige Software notwendig, die die Festplatten überwacht - diese ist aber bei jedem Controller enthalten. Durch den Austausch im laufenden Betrieb und vor allen Dingen der dann laufenden Wiederherstellung der Daten im Hintergrund des normalen Betriebes spart man wertvolle Minuten an Downtime. Für private Systeme ist dies ein purer Luxus.

Sicherheit der wichtigsten RAID-Level:
Den Aspekt der Sicherheit hat man schon herausgestellt, dies ist auch der ursprüngliche Sinn von RAID, auch wenn viele es mittlerweile als pure Performance-Steigerung "missbrauchen".
Risiken der einzelnen Raid-Leveln:
Raid Level 0
Sicherheit: Keine gespiegelte Festplatte, je mehr Festplatten, desto höher die Ausfallmöglichkeit des Arrays
Schwachstellen: Jede einzelne Festplatte
Raid Level 1
Sicherheit: Die Datenplatte wird komplett gespiegelt, die Daten können komplett wiederhergestellt werden
Schwachstellen: Keine, Nachteil aber hohe Kosten, da komplettes Laufwerk für Spiegelung verwendet wird
Raid Level 3
Sicherheit: Die gestripten Datenplatten werden komplett durch eine Paritätsplatte gesichert, die Daten können komplett wiederhergestellt werden
Schwachstellen: Fällt die Parity-Platte aus, ist keine Rücksicherung mehr möglich
Raid Level 5, 6, 7, die meisten Nested RAID Modi
Sicherheit: Die gestripten Datenplatten werden durch alternierende Speicherung der Parität auf allen Platten gesichert, die Daten können komplett wiederhergestellt werden
Schwachstellen: keine
Raid Level 0+1
Sicherheit: Die gestripten Datenplatten werden komplett gespiegelt, die Daten können komplett wiederhergestellt werden
Schwachstellen: Keine, Nachteil aber hohe Kosten, da zwei Laufwerke für Spiegelung verwendet werden


Zuletzt bearbeitet von chris83 am Do 17.06.2004 23:52, insgesamt 1-mal bearbeitet
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