Den richtigen Level wählen

Gute Gründe für RAID

09.03.2007 | Autor / Redakteur: Hartmut Wiehr / Ulrich Roderer

Zu den am meisten verwendeten Bezeichnungen in der Speicherindustrie gehört der Ausdruck „RAID“ (= Redundant Array of independent disks). Eine dahinter stehende Ziffer spezifiziert die technologischen Besonderheiten der Speicherart.

Ein Blick in die Speichergeschichte verrät, dass das RAID-Konzept eine Entwicklung durchlaufen hat. „RAID“ bedeutet frei übersetzt „Redundanter Verbund unabhängiger Festplatten“. An Stelle von „independent“ stand ursprünglich einmal „inexpensive“ also kostengünstig. RAID sollte die Vorteile kleiner, leistungsfähiger und kostengünstiger Festplatten für große IT-Systeme nutzbar machen. RAID lässt sich definieren als eine Anzahl von Platten, die als eine einzige erscheint. Es gibt verschiedene RAID- Ebenen, die jeweils bestimmte Speicherprobleme wie Performance, Skalierbarkeit und Verfügbarkeit lösen. Meistens sind diese Levels fehlertolerant oder befassen sich mit besonders hoher Leistungsfähigkeit.

RAID nimmt also bereits die Technik der Virtualisierung vorweg, die Hersteller seit einigen Jahren propagieren. RAID-Speichersysteme kamen Anfang der 90er Jahre auf den Markt. Sie eignen sich besonders für Anwendungen, in denen Dateien gemeinsam genutzt werden (File-Sharing) oder die Replikation von Daten. RAID-Systeme ermöglichen es, Daten sicher zu speichern. Tritt ein Hardware-Problem auf einer Platte (Volume) des Systems auf, stehen die Daten unmittelbar auf einer anderen Platte zur Verfügung.

Kostengünstiger Speicher

Schon 1987 hatte die Universität von Berkeley in Kalifornien ein Strategiepapier mit dem Titel „Eine Studie über redundante Anforderungen kostengünstiger Plattenspeicher“ vorgelegt. Die Forscher erläuterten, wie man Plattenlaufwerke zu einem aus Sicht des Betriebssystems einzigen adressierbaren Datenträger zusammenschalten kann. Definiert wurden damals zunächst fünf RAID-Levels, deren Unterschied in dem jeweiligen Verhältnis von Übertragungsleistung und dem Grad der Fehlertoleranz besteht.

Mit RAID 1 kann man Festplatten spiegeln: Es handelt sich um die parallele Speicherung von Daten auf zwei Platten mit völlig identischem Inhalt. Bei Ausfall eines Laufwerks greift das System automatisch auf das zweite zu. Neue RAID-1-Controller verteilen dabei die Last auf beide Spiegel. RAID 0+1 (auch als 1+0 bezeichnet) benötigt deshalb viele Laufwerke, da jeweils mit zwei Plattensätzen gearbeitet wird. Kommt es zu einem Ausfall einer Platte, muss das gesamte RAID 0 wieder aufgebaut werden. Die größte Ausfallsicherheit erreicht man jedoch durch RAID 51, das auf dem am weitesten verbreiteten Standard RAID 5 aufbaut. Bei diesem Typus erzeugt das System Paritätsbits für Blöcke von mehreren Kilobytes, die auf alle Platten so verteilt sind, dass sie immer auf einer anderen Platte stehen als die Daten, aus denen sie erzeugt wurden.

Mit Paritätsinformationen arbeiten außerdem die RAID Level 5EE und 6. RAID 6 geht dabei so vor, dass zwei Parity-Schemata angelegt werden. Das bedeutet in der Praxis noch mehr Sicherheit, da bis zu zwei Platten innerhalb eines Arrays ausfallen können. Fachleute bemängeln aber, dass bei dieser Variante die Leistungsfähigkeit eines Arrays leidet. Deshalb wird hier gerne Hardwarebeschleunigung eingesetzt, um die Performance von RAID 5 zu erreichen.

Weitere RAID Level von Bedeutung sind:

  • RAID 2: Hier werden die Daten byteweise auf mehrere Platten gespiegelt, während auf einer weiteren Platte ein Fehlercode zur Rekonstruktion verlorener Daten gespeichert wird.
  • RAID 3: Wie RAID 2, nur dass die Daten abwechselnd auf mehrere Platten gespeichert werden. Bei Ausfall einer Platte lässt sich ihr Inhalt mit Hilfe der intakt gebliebenen Platten und der Paritätsbits rekonstruieren.
  • RAID 4: Im Unterschied zu RAID 3 werden die Daten nicht in einzelne Bytes, sondern in Blöcke von mehreren Kilobytes aufgeteilt.
  • RAID 7: Hier protokolliert das System auch alle Schreibzugriffe.
  • RAID 0: Das System verteilt die Daten in kleinen Paketen auf mehrere Platten. Dieses Verfahren erlaubt einen schnellen Datenzugriff, allerdings wegen fehlender Redundanz auf Kosten der Sicherheit.

Es hat sich inzwischen eine kaum noch überschaubare Reihe weiterer RAID Level herausgebildet, zum Beispiel Matrix RAID oder RAID 5DG. Das RAID Advisory Board wacht seit 1992 über die Entwicklung dieses Industriestandards.

Mit dem Begriff MAID (Massive Arrays of Idle Disks) wird eine RAID-Erweiterung bezeichnet, bei der im Unterschied zu einem RAID-System nicht alle Platten gleichzeitig arbeiten. Einige der Disks verharren solange in einem Schlafzustand, bis sie angefordert werden. Man vergleicht diese Vorgehensweise auch mit einer Tape Library und nennt sie dieser Analogie entsprechend „Disk Library“.

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