RAID-Systeme

RAID-Systeme erlauben die Zusammensetzung von mehrere Festplatten zu einer großen (virtuellen!) Festplatte/Partition. Auf diese Weise werden verschiedene Zwecke bedient: erhöhte Datensicherheit oder auch schnellere Übertragungsraten - meist auf Kosten der nutzbaren Kapazität.

RAID-Systeme arbeiten mit Hilfe eines RAID-Controllers zur Verwaltung der Daten, basierend auf Software (günstig) ODER Hardware (Performance).

RAID (Redundant Array of Independent Disks) Systeme werden oft als RAID-„Level“ bezeichnet, so gibt es die Level 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10/0+1, 30, 50, 53

• Für RAID Systeme gilt: Die Festplatten müssen! die selbe Kapazität an Speicher bieten. Außerdem erfordern alle RAID-Systeme ab dem Level 5 mindestens 3 Festplatten.

Das RAID-Level 0 nennt sich „Striping“

In diesem verfahren werden Daten auf bspw. 2 Festplatte abwechselnd gespeichert. Man stelle sich 8 Datensätze vor die den gesamten Datenbestand darstellen. Nun wird der Erste Datensatz auf Festplatte A gespeichert. Der nächste Datensatz (2) wird auf der Festplatte B gespeichert. Der darauf folgende wiederum auf Festplatte A. Die Daten werden nacheinander auf die Unterschiedlichen Festplatten gespeichert.

• Vorteil: Das RAID-Level 0 ist das 2-schnellste RAID-System, da die Zugriffszeiten spürbar verbessert werden und bietet 100% nutzbare Kapazität.

• Nachteil: Kommt es zum Ausfall einer Festplatte, die sich im RAID-Verbund befindet, gehen ALLE DATEN verloren. Außerdem steigt die Ausfallwahrscheinlichkeit mit jeder Festplatte die dem RAID-System hinzugefügt wird.

Das RAID-Level 1 nennt sich „Mirroring“

In diesem Verfahren werden alle Daten einer Festplatte auf eine weitere Festplatte gespiegelt. Dies hat zum Vorteil, dass die Daten bei Ausfall einer Festplatte nicht verloren gehen (sicherstes RAID), jedoch werden die Zugriffszeiten dadurch verschlechtert und die nutzbare Kapazität liegt aufgrund der Spiegelung bei 50%.

Dieses RAID-Verfahren ist eine Zusammensetzung aus den Methoden 0 und 1 und soll die Vorteile beider Systeme kombinieren. Dafür sind jedoch 4 Festplatten erforderlich.

Für das RAID Level 0+1 gibt es zwei Unterschiedliche Vorgänge:

• Im RAID Level 0+1 werden die Daten zuerst „gestriped“ und anschließend auf die anderen Festplatten gespiegelt. Das bedeutet: Die Daten werden auf den Festplatten 1 und 2 „gestriped“ und anschließend werden Spiegelungen der Festplatten 1 und 2 auf die Festplatten 3 und 4 erstellt.

• Im RAID-Level 10 ist die Reihenfolge umgekehrt. Die Daten werden zuerst gespiegelt und anschließend gestriped. Dadurch wird das Verlustrisiko von Daten minimiert, da Daten theoretisch verloren gehen können,vor der Spiegelung wie in Vorgang A. Deshalb empfiehlt sich dieser Vorgang gegenüber 0+1.

• Für beide gilt eine nutzbare Kapazität von 50% durch den Einsatz von „Mirroring“.

Das RAID-Level 3 kann man sich als eine sichere Variante von 0 veranschaulichen. Dieses RAID-System erfordert mindestens 3 Festplatten, auf denen Daten per „Striping“-Verfahren gespeichert werden.

Als zusätzlicher Schutzmechanismus (Parität) vor Datenverlust befinden sich auf einer Festplatte sogenannte „Partitäsbits“. Diese Partitätsbits dienen zur Wiederherstellung von Daten im Falle eines Datenverlustest. So sind beispielsweise die Paritätsbits zur Wiederherstellung von Festplatte A auf Festplatte C gespeichert.

Der Vorteil dieser Methode scheint ersichtlich: Eine möglichst gute Schreib-/Leseperformance in Kombination mit einfachem Schutz vor Datenverlust auf kosten von nutzbarer Kapazität.(80% nutzbarer Speicherplatz)

Das RAID-Level 5 ist eine Weiterentwicklung aus den RAID-Leveln 3 und 4 (für die BFI irrelevant), hier werden die Daten per Striping auf den Festplatten gespeichert. Die Paritätsbits werden zudem nicht alle auf einer einzigen Festplatte des RAID-Verbunds gespeichert sondern werden über den gesamten RAID-Verbund gestreut, sodass im Falle eines Ausfalls der Festplatte C, die Partitätsbits zur Wiederherstellung der Daten auf Festplatte A gespeichert sind.

Dieses RAID-System bietet weniger Performance im Vergleich zum RAID-Level 3, jedoch mehr Sicherheit da nicht alle Paritätsdateien auf einer einzigen Festplatte gespeichert werden. Dennoch darf nicht mehr als eine Festplatte ausfallen, andernfalls gehen alle Daten verloren. Die Nutzbare Kapazität liegt bei 5 Festplatten 80%

• Wie oben in den entsprechenden RAID-Leveln bereits erklärt, ist Parität ein Schutzmechanismus zum Vorbeugen von Datenverlust. Aus den Datenblöcken die sich auf den Festplatten befinden werden Prüfsummen gebildet.

• So wird bei drei Festplatten ein Datenblock von 128 kByte in zwei Datenblöcke von 64 kByte geteilt. Aus den beiden Datenblöcken wird die Paritätsinformation gebildet, diese entspricht einem dritten Block von 64 kByte**.