18.10.2006 | Autor / Redakteur: Stephen J. Bigelow / Bernd Schöne
Fast unmerklich verändert sich der Einsatz von RAID (Redundant Array of Independent Disks) in den Unternehmen. Das schnelle Wachstum der IT-Umgebungen und die größeren Plattenkapazitäten vergrößern die Zeiträume, die benötigt werden, um die Daten im Fehlerfall wiederherstellen zu können. Storage-Administratoren müssen diese Veränderungen verstehen und darauf achten, dass sie das Beste aus der RAID-Technik herausholen. In diesem Artikel werden die Auswirkungen von aktuellen Festplattentypen auf den Einsatz von RAID untersucht, es werden die unterschiedlichen zu erwartenden Probleme bei der Implementierung aufgezeigt und man erhält einen Ausblick auf die zukünftigen Trends dieser immer wichtiger werdenden Sicherungsmethode für die gespeicherten Daten.
Alle Speichersysteme können von der Zuverlässigkeit und Leistung profitieren, die RAID bietet, jedoch haben die Platten selbst keinen direkten Einfluss auf die Entscheidung für eine der verschiedenen RAID-Ebenen. Welches RAID-Sytem das richtige für eine Unternehmensumgebung ist, hängt immer auch vom Wert der Daten ab, die gesichert werden müssen, sowie von der benötigten Leistung aller Applikationen, die eine bestehende RAID-Gruppe nutzen. Obwohl die Laufwerkstechnologien unabhängig vom RAID-Level sind, werden doch bestimmte Festplattentypen bevorzugt mit bestimmten RAIDs zusammen verwendet.
Für FC-Laufwerke der Enterprise-Klasse (besonders für den Einsatz in hochverfügbaren Umgebungen gedacht) wurde zunächst RAID-1 entwickelt, der die Daten einfach spiegelt („Basic-Mirroring“). Die meisten FC-RAID-Gruppen, zum Beispiel RAID-5, verwenden für die Datenintegrität zusätzlich eine Paritätsprüfung (Parity-Check), da auf diese Weise weniger Laufwerke gebraucht werden. Wenn die Leistung optimiert werden soll, so kann Striping (RAID-0) in die RAID-Gruppe aufgenommen werden. In diesem Fall bezeichnet man sie mit „RAID-5+0“ bzw. „RAID-50“.
Die teuren FC-Laufwerke sind wie die anderen Arten (SAS, SATA, IDE) inzwischen auch mit großen Speicherkapazitäten erhältlich. Deswegen bilden Anwender häufig RAID-Gruppen aus weniger Laufwerken. Statt zum Beispiel bis zu sechzehn 36-GB- oder acht 73-GB- Laufwerke mit 15.000 Umdrehungen pro Minute (Upm) in einer FC-RAID-Gruppe könnte man auch Laufwerke mit einer Kapazität von 146 GB und mehr verwenden. Deswegen werden häufig nur vier oder fünf dieser Laufwerke pro Gruppe eingesetzt. „Diese niedrige Zahl beruht vor allem auf der Sorge der Nutzer, wie viel Zeit es kosten wird, eine beschädigte Festplatte durch einen der Spares (Ersatzlaufwerke) innerhalb des Speichersystems zu restaurieren.“ erklärt Jerome Wendt, unabhängiger Speicher-Experte.
Auch wenn im Vergleich zu Fibre-Channel- die SATA-Laufwerke eine geringere Leistung bieten, so haben die die Speicherlandschaft bereits nachhaltig verändert. Denn sie bieten bei geringen Kosten riesige Speicherkapazitäten. Das ermöglichte erst den kommerziellen Einsatz von Speichertechnologien wie zum Beispiel „Continuous Data Protection“ (CDP), „Content-Addressed-Storage“ (CAS) und „Virtual Tape Libraries“ (VTL). SATA-Laufwerke gelten allerdings als nicht so zuverlässig. Bei Speicherkapazitäten über 600 GByte kann der Wiederaufbau des Datenbestands nach einem Ausfall einer solchen „Riesenplatte“ viele Stunden in Anspruch nehmen.
Deswegen sahen sich viele Tier-2-Speichernutzer gezwungen, ein „Dual-Parity“-Schema zu verwenden, wie beispielsweise RAID-6. Wendt sagt: „Um ein höheres Niveau an Sicherheit zu bieten, sind die Kosten für zusätzliche Laufwerke [bei RAID-6] vergleichsweise unerheblich. Doch es besteht immer das realistische Risiko, ein zweites Laufwerk zu verlieren, während das erste noch nicht wiederhergestellt ist.“ Es ist noch nicht so üblich, auch SAS-Laufwerke in RAID-Gruppen anzuordnen, doch das dürfte sich ändern, wenn diese Technik weiter verbreitet ist.
Man unterscheidet diverse RAID-Ebene bzw. Level. Diese Stufen geben, welches Maß an Redundanz- und Leistungssteigerung die RAID-Technik innerhalb einer Gruppe von mehreren Laufwerken erreicht. Es gab in den letzten 20 Jahren zahllose RAID-Level, die getestet und verfeinert wurden. Heute sind nur noch wenige im Einsatz, die allerdings auch miteinander kombiniert werden können. Am bekanntesten sind RAID-0, RAID-1 und RAID-5 sowie RAID-6. Speicher-Experten weisen darauf hin, dass die RAID-Auswahl vor allem vom Leistungsbedarf, von der Wirtschaftlichkeit und von der Verlässlichkeit abhängt.
Wenn es vor allem auf die Leistung und Geschwindigkeit des Speichers ankommt, verwenden die Anwender meist RAID-0 und RAID-1. Steht dagegen die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund, bevorzugen sie RAID-5, das eine rotierende Paritätsprüfung sowie eine einzelne, zusätzliche Festplatte zur Gewährleistung der Datensicherheit nutzt. Gleichwertige Daten werden über die Festplatten innerhalb einer Gruppe verteilt. Versagt eine Disk, können ihre Daten durch die Informationen auf den anderen Laufwerken rekonstruiert werden. Weil die Parität während des Betriebs berechnet werden muss, kann es in RAID-5-Systemen beim Schreibvorgang zu Leistungseinbrüchen kommen. Schulz merkt dazu an: „Sie benötigen Rechenleistung, um die Parität zu berechnen oder zu rekonstruieren. Bei einem Lesevorgang sollte es aber keine Probleme geben.“ Um die Leistung zu steigern, kann RAID-5 auch mit RAID-0 (Striping) kombiniert werden.
In Speichersystemen ist immer häufiger ein weiterer Level mit der Bezeichnung RAID-6 zu finden. Der Grund ist die höhere Zuverlässigkeit, denn RAID-6 ist ein System mit doppelter Parität („Dual-Parity“). Statt einem gibt es zwei einzelne Paritätsbereiche auf jeder Platte. Das schützt vor Datenverlust, wenn zwei Festplatten in einer Laufwerksgruppe gleichzeitig ausfallen. Bei den großen SATA-Laufwerken ist das leider wahrscheinlich. „Für die Unternehmen ist es bei Verwendung von RAID-6 eher möglich, SATA-Laufwerke zur Speicherung von missions-kritischen Informationen zu verwenden, also wenn hohe Kapazitäten und Verfügbarkeit gefragt sind, nicht aber notwendigerweise eine hohe Leistung (wie bei CAS),“ sagt Wendt.
Um RAID-6 zu realisieren, werden jedoch zwei zusätzliche Platten benötigt. Außerdem ist der Verlust an Leistung während eines Schreibvorgangs ist fast doppelt so hoch wie bei RAID-5. Wenn es hauptsächlich darauf ankommt, große Datenmengen auf den Laufwerken mit 500 bis 750 GByte Kapazität zu speichern, lässt sich dieser Nachteil meist tolerieren, da in diesem Fall die Leistung nicht am wichtigsten ist. Um sie zu erhöhen, kann RAID-6 außerdem ebenfalls mit RAID-0 kombiniert werden. RAID-6 soll RAID-5 nicht ersetzen, sondern beide Ebenen sind zur Lösung unterschiedlicher Probleme in einem Unternehmen entwickelt worden.
Bei RAID sollten Administratoren nicht für die gesamte Speicherlandschaft eine Ebene wählen. In der Praxis werden die RAID-Levels auf die entsprechenden Anforderungen im Rechenzentrum zugeschnitten. „Diese unterschiedlichen Speicherebenen (Tiers) werden typischerweise mit unterschiedlichen RAID-Konfigurationen eingesetzt,“ sagt Tony Asaro, ein Speicherexperte von der Enterprise Strategy Group und schlägt vor: „Ebene-1 (Tier-1, bzw. Primärspeicher) könnte zum Beispiel RAID-10 verwenden und Ebene-2 (Tier-2, bzw. Sekundärspeicher) dann RAID-5.“
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