Alternativen zu RAID: Kann Erasure-Coding diesen Part übernehmen?

Storage-Anbieter sehen sich Alternativen zu RAID-Arrays an. Dazu gehört unter anderem Erasure Coding. Noch ist nicht klar, wer das Rennen macht.

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Empirische Studien haben zwei Fakten über Daten ans Tageslicht gebracht, die auf RAID-Arrays mit magnetischen Massenspeichern...

untergebracht sind. RAID- Arrays sind wohl weit weniger verlässlich als angenommen. Das wiederum treibt Anwender möglicherweise in die Arme von RAID-Alternativen.

Zunächst einmal scheinen Festplatten deutlich öfter auszufallen, als das bisher angenommen wurde. Das könnte sogar bis zu 1.500 Mal höher sein, als die Hersteller uns mit Statistiken glauben machen wollen. Weiterhin ist ein häufiges Ausfallen von Festplatten ein erhöhtes Risiko für RAID-Arrays. Vor allen Dingen dann, wenn das in geringen Abständen geschieht. Das gefährdet ganz klar die durch RAID kreierte Riesen-Festplatte.

Dann belegen Studien, dass Bit-Fehler, Bit-Rot und Silent-Data-Corruption Realität sind. Diese Probleme tauchen zu dem Zeitpunkt auf, wenn Daten auf einen magnetischen Datenträger geschrieben werden. Alternativ könnte Degeneration der Bit-Integrität im Laufe der Zeit eintreffen. Diese Umstände sind für die Daten-Integrität eines RAID-Arrays weitaus problematischer als bisher angenommen. Die Auswirkungen eines beschädigten Bits können auf eine einzelne Datei begrenzt sein. Treten sie allerdings an der falschen Stelle auf, reißen sie möglicherweise einen kompletten RAID-Verbund in den Abgrund.

Einige RAID-Hersteller versuchen die Bedeutung dieser Fakten herunterzuspielen. Massenspeicher mit großen Kapazitäten brauchen allerdings im Falle eines Ausfalls einer RAID-Festplatte eine lange Zeit für einen Wiederaufbau. Somit wird RAID möglicherweise zum Problem hinsichtlich Datenverfügbarkeit anstelle ein Teil der Lösung zu sein.

Diesem Umstand haben wir die Einführung einiger proprietärer RAID-Technologien zu verdanken, die nicht Teil der ursprünglichen fünf Entwürfe (sechs, wenn Sie kein RAID mitzählen) sind. Diese wurden im Jahre 1987 in einem White Paper von der University of California, Berkely beschrieben.

Technologien wie Erasure-Coding gingen RAID voraus und wurden in die Diskussionen um Storage-Architektur wieder aufgenommen. In einigen Fällen wird RAID als Technik für Storage-Systeme neu überdacht. Hier geht es um solche, die Daten über ein Gitternetz und nicht in Linien über konzentrischen Spuren verteilen. Nun sind Alternativen zu RAID ins Rampenlicht getreten. Diese basieren teilweise auf den technischen Konzepten von Storage-Anbietern wie NEC, Hitachi Data Systems (HDS) und Neulingen wie Amplidata und Cleversafe.

Erasure-Coding wurde ursprünglich als Mittel eingesetzt, um Daten bei der Übertragung über unzuverlässige Kanäle oder Netzwerke zu schützen. Erasure-Codes blähen Daten auf und machen diese intern redundant. Somit können sie aus den restlichen Portionen wiederhergestellt werden. Das gilt auch dann, wenn Teile der übermittelten Daten verloren gehen. Amplidatas BitSpread-Technologie geht einen ähnlichen Weg. Um es einfach auszudrücken, konvertiert die BitSpread-Technologie eintreffende Daten in ein binäres Objekt. Danach generiert sie mithilfe diverser Algorithmen eine konfigurierbare Anzahl an Objekt-Fragmenten, die sich rekonstruieren lassen. Diese Bruchstücke verteilt man anschließend auf einem Storage. Im Falle von Amplidata ist das ein Gitternetz. Sollten Daten als beschädigt identifiziert werden, kann man diese mithilfe zweier anderer Objekt-Bruchstücke und einem speziellen Algorithmus schnell wiederherstellen.

Amplidata bewirbt seine Technologie als vollständigen Ersatz für RAID. Andere Hersteller lassen sich nicht direkt auf eine solche Schwarz-Weiß-Diskussion ein. NetApp sieht zum Beispiel Spielraum für Erasure-Coding in einigen Applikationen. Dazu gehören Archivierung, verbesserte RAID-Verfahren, hochverfügbares Clustering, Verteilen von Daten und Paritäts-Informationen, sowie Parallelisierung von Hardware.

NetApp argumentiert, dass einige von Erasure-Coding verwendete Algorithmen rechnerisch intensiver sind als das bei RAID der Fall ist. Somit ist die Last für die Prozessoren höher, was sich wiederum negativ auf die Performance des Storage auswirkt. Hochverfügbare Cluster mit Failover sind laut NetApp eine effiziente Methode, die Auswirkungen eines RAID-Ausfalls zu entschärfen. Hinzu komme, dass eine Wiederherstellung von Daten verglichen mit Erasure-Coding wesentlich schneller ist.

Hu Yoshida, Vice President und Chief Technology Officer von HDS hat darauf hingewiesen, dass RAID 6 (von HDS in eigenen Produkten bevorzugt) redundante Parität verwendet und auch den gleichzeitigen Ausfall von zwei Festplatten abfedern kann. Er räumt aber auch ein, dass bei den zukünftigen großen Massenspeicher-Kapazitäten möglicherweise drei oder mehr Festplatten eines RAID-Verbundes gleichzeitig ausfallen können. Somit brauche man einen Ersatz für RAID.

Ersetzen künftig alternative Technologien wie Erasure-Coding und Grid-Storage RAID? Vieles wird von den Kosten der Ersatz-Technologien und der Entwicklung entsprechender Standards abhängen. RAID hat Daten für 30 oder 40 Jahre lang (kommt darauf an, ob man die ersten von IBM im Jahre 1977 patentierten RAID-Prototypen mitrechnet) erfolgreich zu einem akzeptablen Preis geschützt.

Artikel wurde zuletzt im Oktober 2013 aktualisiert

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