Definition

Was ist Striping?

| Autor / Redakteur: Walter Schadhauser / Tina Billo

Die hinter RAID 0 stehende Technik ist das Striping. Die Bezeichnung rührt daher, dass Daten abwechselnd im Reißverschlussverfahren in zusammenhängenden Blöcken gleicher Größe auf mindestens zwei Festplatten geschrieben werden.
Die hinter RAID 0 stehende Technik ist das Striping. Die Bezeichnung rührt daher, dass Daten abwechselnd im Reißverschlussverfahren in zusammenhängenden Blöcken gleicher Größe auf mindestens zwei Festplatten geschrieben werden. (Bild: RAID 0 / en:User:Cburnett / CC BY-SA 3.0)

Die bei RAID-Speichern eingesetzte Striping-Technik verteilt Daten gleichmäßig in Blöcken auf zwei oder mehr physische Festplatten, die sich wie ein großes logisches Laufwerk präsentieren. Da die Informationen parallel auf mehrere HDDs geschrieben beziehungsweise von diesen gelesen werden, lassen sich höhere Durchsatzraten erzielen.

Striping ist ein Verfahren, das bei RAID-Konfigurationen angewandt wird. Die Verteilung von Dateien auf mehrere Festplatten wird ebenfalls bei RAID 0 angewandt, dabei wird allerdings auf die Paritätsberechnung verzichtet. Anders als es der Name „Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks“ verspricht, bietet RAID 0 also keine Redundanz, dafür beschleunigt es beim Lesen von großen Datenmengen auf annähernd die kontinuierliche Datentransferrate der langsamsten Festplatte im Verbund.

RAID 0 verknüpft zwei und mehr Festplatten so, dass ein Datenstrom alternierend auf die angeschlossenen Festplatten geschrieben wird. Beim Lesen werden die verteilten Daten wieder zu einem kontinuierlichen Datenstrom zusammengefügt. Für jede Festplatte ist dazu allerdings ein eigener Schreib-/Lesekanal erforderlich.

4K verbessert die Kapazitätsnutzung

Festplatten speichern Daten immer noch in Blöcken von 512 Byte. Diese Blockgröße wurde inzwischen auf 4 Kilobyte (KB) angehoben, da so mehr Platz auf der Speicherplatte genutzt werden kann. 8, 16, 32 oder ein vielfaches hintereinander liegender Blöcke werden in einem Cluster respektive einem „Stripe Set“ zusammengefasst, um so größere Datenmengen in einem „Rutsch“ zu erfassen und Verzögerungen durch Spur- oder Kopfwechsel zu vermeiden.

Um diesen Block/Cluster in einer Festplatte zu lesen, sind Positionierzeiten der Schreib-/Leseköpfe notwendig. Diese benötigen laut Datenblatt der 10-Terabyte-Ultrastar von WD durchschnittlich 4,16 Millisekunden. Das entspricht bei einer Drehzahl von 7.200 1/min der Zugriffszeit in der Mitte der Festplatte. Die maximale Latenz liegt bei den innersten Spuren oberhalb von 8 Millisekunden.

Reisegeschwindigkeit

Danach werden die Daten in einen 256 Megabyte (MB) großen Puffer geladen und können dann mit einer kontinuierlichen typischen Datenrate von 249 MB/s ausgelesen werden. Diese Datenmenge wird über eine Schnittstelle mit 1.200 MB/s Bandbreite an den Festplatten-Controller weitergereicht. Dieser Streaming-Modus, technischer als „Sustained Transfer Rate“ bezeichnet, beschreibt die mittlere Transferrate einer Festplatte.

Der Wert variiert um zig MB pro Sekunde nach oben und unten, je nachdem, ob die dichter mit Daten bepackten Außenspuren oder die mit weniger Daten versehenen Innenspuren der Festplatte gelesen werden. Abhängig von vielen weiteren Faktoren wie beispielsweise Umschaltzeiten bei Spur- und Plattenwechsel, Fehlern beim Lesen oder externen Erschütterungen wird diese kontinuierliche Transferrate jedoch nur für kürzere Zeitabschnitte erreicht.

Stabile Geschwindigkeit

RAID 0 ermöglicht durch den parallelen Betrieb von mindestens zwei Festplatten, dass die Geschwindigkeit des „Streaming Modus“ aufrechterhalten bleibt. Jede Platte liefert dabei ihren Anteil am Datenstrom und hat anschließend eine „Ruhephase“, in welcher der Puffer wieder gefüllt werden kann. Der RAID-Controller selbst koordiniert die korrekte Zusammensetzung des Datenstroms, der quasi im Reißverschlussverfahren arbeitet.

Gefahr Datenverlust

Dass RAID 0 keine Datenverfügbarkeit bereitstellt, wird häufig bemängelt. Da die Daten allerdings erst auf diese RAID-Konfiguration gespielt werden müssen, liegen sie zuvor auf einem anderen Medium vor. Der RAID-0-Verbund ließe sich so nach einem Festplattenausfall wieder rekonstruieren. Für kritische Daten ist RAID 0 jedoch keine Option.

Schnelle Datenströme für den Kreativbereich

Anders als vielfach geglaubt, müssen auch Halbleiterspeicher wie SSDs oder Flash-Karten auf hohe Durchsatzraten getrimmt werden. So liefert eine Standard-SSD wie die Samsung Evo 840 Datenraten von 40 MB/s bei zufälligem Lesen von 4-KB-Blöcken; beim Lesen von 2-MB-Blöcken werden laut IOMeter-Test knapp 500 MB/s erreicht.

In der Realität mit echten Datenstrukturen liegen die Ergebnisse jedoch weit unter diesem Spitzenergebnis. Dies gilt auch für modernere SDHC-Speicherkarten wie Sandisks Ultra 32 GB, die laut Hersteller in der Geschwindigkeitsklasse Class 10 mit 80 MB/s Daten lesen kann. Hohe Lesegeschwindigkeiten hängen allerdings sehr von der Dateigröße ab. Viele kleine Dateien machen Speichermedien erstaunlich langsam.

Beständige Datentransferraten liefern hingegen LTO-Laufwerke, die es in Generation 8 auf 360 MB/s nativ bringen, sich bei komprimierten Daten jedoch auf über 1.000 MB/s erhöhen können. Wahrscheinlich werden SSDs auch die Leseraten nach oben drücken. Die Frage ist allerdings: zu welchem Preis? RAID 0 hat insofern seine Berechtigung und wird von Profifotografen immer noch für schnelle Kopien und Bildbetrachtung eingesetzt.

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