Definition

RAID (Redundant Array of Independent Disks)

Mitarbeiter: Con Diamantis und Yoshinobu Yamamura

RAID (Redundant Array of Independent Disks oder früher Redundant Array of Inexpensive Disks) ist eine Methode für die Speicherung derselben Daten auf mehreren Festplatten, also redundant. Indem Daten auf mehreren Festplatten untergebracht werden, können sich Input/Output-Operationen auf ausgeglichene Weise überlappen, was die Performance verbessert. Und weil sich durch die Verwendung mehrerer Festplatten die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) verlängert, lässt sich mit redundanter Speicherung auch die Fehlertoleranz erhöhen.

Im Betriebssystem erscheint ein RAID wie eine einzelne logische Festplatte. Dabei kommt die Technik des Striping zum Einsatz: Der Storage-Platz auf jeder Platte wird in Einheiten mit Größen von einem Sektor (512 Byte) bis zu mehreren Megabyte unterteilt. Die Stripes jeder beteiligten Festplatte werden dann miteinander verknüpft und nacheinander angesprochen.

In einem System für einen Einzelnutzer, in dem große Einträge wie medizinische oder wissenschaftliche Bilder gespeichert werden, werden üblicherweise kleine Stripes eingerichtet (zum Beispiel mit 512 Byte). Dadurch umfasst ein einzelner Eintrag alle Platten, so dass durch das gleichzeitige Auslesen ein schneller Zugriff darauf möglich ist.

In einem System für mehrere Nutzer ist es für bessere Performance erforderlich, die Stripes so groß zu machen, dass sie genügend Platz für Einträge typischer oder maximaler Größe bieten. Dadurch wird ein überlappendes I/O über die Festplatten hinweg ermöglicht.

Es gibt verschiedene RAID-Typen plus einen RAID-Level ohne Redundanz (RAID-0):

  • RAID-0: Bei diesem Verfahren kommt Striping zum Einsatz, es bietet aber keine Redundanz. Die Performance ist hier am höchsten, doch es fehlt Fehlertoleranz.
  • RAID-1: Dieser Typ ist auch als Disk-Mirroring bekannt. Er besteht aus mindestens zwei Laufwerken, die Daten doppelt speichern. Striping wird nicht vorgenommen. Die Lese-Performance erhöht sich, weil beide Platten gleichzeitig gelesen werden können. Die Schreib-Performance bleibt gleich. RAID-1 bietet die beste Kombination aus Performance und Fehlertoleranz in Systemen für mehrere Nutzer.
  • RAID-2: Bei diesem Typ kommt Striping über mehrere Platten zum Einsatz, wobei manche Platten Informationen zu Fehler-Prüfung und Behebung (ECC) aufnehmen. Gegenüber RAID-3 bietet er keine Vorteile.
  • RAID-3: Dieser Typ nutzt Striping und verwendet ein Laufwerk zum Speichern von Parity-Informationen. Die eingebetteten ECC-Informationen werden zur Entdeckung von Fehlern verwendet. Daten-Recovery ist möglich durch die Berechnung des exklusiven XOR der Informationen auf den anderen Laufwerken. Weil eine I/O-Operation alle Laufwerke gleichermaßen anspricht, ist bei RAID-3 kein überlappendes I/O möglich. Aus diesem Grund eignet es sich am besten für Einzelnutzer-Systeme mit großen Einzeleinträgen.
  • RAID-4: Bei diesem Typ kommen zwei große Stripes zum Einsatz, so dass Sie Einträge von jedem Einzel-Laufwerk lesen und bei Lese-Vorgängen die Vorteile von überlappendem I/O nutzen können. Weil alle Schreib-Vorgänge das Parity-Laufwerk aktualisieren müssen, ist hier keine I/O-Überlappung möglich. RAID-4 hat keine Vorteile gegenüber RAID-5.
  • RAID-5: Dieser Typ verwendet ein rotierendes Parity-Array, um die Schreib-Beschränkung von RAID-4 zu umgehen. Dadurch können alle Lese- und Schreib-Vorgänge überlappend erfolgen. RAID-5 speichert Parity-Informationen, aber keine redundanten Daten (wobei aber mit den Parity-Informationen eine Rekonstruktion möglich ist). Für RAID-5 sind mindestens drei, meistens aber fünf Festplatten erforderlich. Es eignet sich am besten für Mehrnutzer-Systeme, in denen es nicht entscheidend auf Performance ankommt. Zudem lässt sich der und andere RAID-Level mit doppelter Parity ausstatten, was höhere Ausfallsicherheit bietet.
  • RAID-6: Dieser Typ ähnelt RAID-5, enthält aber ein zweites Parity-Programm, das auf mehrere Laufwerke verteilt ist und damit eine extrem hohe Toleranz gegenüber Fehlern und Laufwerksausfällen bewirkt.
  • RAID-7: Dieser Typ enthält als Controller ein eingebettetes Realtime-Betriebssystem, außerdem Caching über einen Highspeed-Bus und weitere Merkmale eines kompletten Computers. Dieses System wird nur von einem Hersteller angeboten.
  • RAID-10: Die Kombination aus RAID-0 und RAID-1 wird oft als RAID-10 bezeichnet. Die Performance ist höher als bei RAID-1, aber auch die Kosten. Es gibt zwei Untertypen: Bei RAID-0+1 werden Daten als Stripes über mehrere Festplatten organisiert und die Platten-Stripes gespiegelt. Bei RAID-1+0 werden die Daten gespiegelt und die Spiegel in Stripes aufgeteilt.
  • RAID-50: (oder RAID-5+0): Dieser Typ besteht aus einer Reihe von RAID-5-Gruppen. Das Striping erfolgt dabei wie bei RAID-0, um die Performance von RAID-5 zu erhöhen, ohne schlechtere Datensicherung in Kauf zu nehmen.
  • RAID-53 (oder RAID-5+3): Dieser Typ verwendet Striping (nach RAID-0-Art) für virtuelle Platten-Blöcke nach RAID-3. Dadurch ergibt sich eine höhere Performance als bei RAID-3, aber zu deutlich höheren Kosten.
  • Cubic RAID: Dieser RAID-Level wurde von EMC speziell für seine DSSD-Modelle entwickelt. Es handelt sich dabei um ein multidimensionales RAID-Verfahren, das auf einer Grid-Architektur basiert und Flash-Storage vor Datenverlust schützen soll.
  • RAID-S (auch bekannt als Parity-RAID): Dies ist eine alternative, proprietäre Methode für RAIDs mit Striping und Parity, entwickelt von EMC für die Symmetrix-Systeme. Es hat Ähnlichkeit mit RAID-5 mit leichten Performance-Verbesserungen sowie Vorteilen durch den Einsatz eines schnellen Platten-Caches im Laufwerk-Array.

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Artikel wurde zuletzt im Mai 2016 aktualisiert

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