Zurück zur Zukunft: Modernes RAID-Caching gegen Datenverlust

Mit Superkondensatoren und modernem RAID-Caching muss der Admin nicht mehr gegen ein 72-stündiges Zeitfenster kämpfen, um Datenverlust zu verhindern.

Doc Brown und Marty McFly nutzten im Film „Zurück in die Zukunft“ den „Flux-Capacitor“ für ihre Zeitreisen. IT-Administratoren haben so etwas meist nicht nötig – ein gutes Backup ist fast so gut wie Zeitreisen. 

Wird jedoch RAID-Caching in Verbindung mit Batteriemodulen verwendet, beginnt bei einem Stromausfall für EDV-Verantwortliche ein Wettlauf gegen die Zeit. Bleiben doch im besten Fall nur 72 Stunden bis zum Datenverlust. Die CacheVault-Technologie mit Superkondensatoren und NAND vermeidet diesen Wettlauf gegen die Zeit.

Für viele Administratoren ist RAID-Caching, das Daten vor ihrer Speicherung auf der Festplatte in den Cache des Controllers schreibt, eine kostengünstige Methode zur Verbesserung der I/O-Leistung. Dabei werden Daten während des normalen Rückschreibvorgangs in den Cache geschrieben (DRAM); die I/Os werden als „abgeschlossen“ gegenüber der Anwendung bestätigt, die die Schreibanforderung ausgegeben hat, und die geschriebenen Daten werden später auf die Festplatte übertragen.

Doch nichts ist so einfach, wie es scheint. Sollte es zu einem Stromausfall kommen, während der Rückschreib-Cache aktiviert ist, besteht die Gefahr des Verlusts der im DRAM gespeicherten Daten. Da der Controller die I/Os bereits als abgeschlossen bestätigt hat, wird der Datenverlust von der Anwendung mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht registriert. 

Eine weit verbreitete Lösung liegt darin, RAID-Controller mit Batteriemodulen (BBU/Battery Backup Unit) auszustatten, welche die Controller bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr des Servers mit Energie versorgen. Die Daten sind dann so lange im Cache geschützt, bis die Stromversorgung des Servers wiederhergestellt wurde und die Cache-Daten auf die Festplatte geschrieben werden können.

Der Countdown läuft - 72 Stunden bis zum Datenverlust

BBUs sind jedoch nur eine temporäre Lösung, die mit Beschränkungen verbunden ist. Wie alle Batterien sind BBUs nur begrenzt wieder aufladbar und müssen gewartet sowie sorgfältig überwacht werden, um den Batterie- und Ladezustand im Blick zu behalten. Zudem sollten sie innerhalb von zwei Jahren ausgetauscht werden. 

Neben dem Aufwand der Überwachung, des Austausches und der Entsorgung tragen BBUs darüber hinaus zu höheren Umgebungstemperaturen bei. Außerdem schützen sie Cache-Daten nach einem Stromausfall im besten Fall nur 72 Stunden lang – falls das Batteriemodul neu ist. 

Mit der Netzunterbrechung beginnt für Systemadministratoren somit ein Wettlauf gegen die Zeit, um die Systeme wiederherzustellen, bevor die Batterie leer ist und die Daten für immer verloren sind. Ein Schreckensszenario, das sich mit weniger stressreichen, riskanten und kostengünstigeren Möglichkeiten vermeiden lässt.

NAND und Superkondensator heißt die Zukunft

Cache-Protection-Module mit NAND-Flash-Speicher und Superkondensatoren können den Cache des RAID-Controllers deutlich besser schützen. An den RAID-Controller ist ein Doppelschichtkondensator angeschlossen, der automatisch geladen wird, wenn der Server läuft. Bei einem Strom- oder Serverausfall übertragen Cache-Protection-Module zwischengespeicherte Daten von dem DRAM-Cache automatisch in den nicht volatilen Flash-Speicher. 

Währenddessen hält der Superkondensator die Stromzufuhr aufrecht. Ist die Stromversorgung wiederhergestellt, schreibt der RAID-Controller die Daten aus dem Flash-Speicher auf das RAID-Array. Einen 72-Stunden Wettlauf gegen den Datenverlust gibt es nicht mehr, der Countdown entfällt mit CacheVault, da der DRAM- oder NAND-Flash-Inhalt sogar mehrere Jahre gespeichert werden kann.

Module mit NAND und Superkondensatoren können den Cache des RAID-Controllers besser schützen – der Superkondensator hält die Stromzufuhr beim Schreiben in den Flash-Speicher aufrecht.

Die CacheVault-Technologie ersetzt die veraltete batteriebetriebene BBU-Lösung samt all ihrer Nachteile. Kein Wettrennen gegen den Datenverlust, keine Stillstandzeiten aufgrund von Wartung der BBUs, bessere Umweltverträglichkeit ohne Batterien und in der Summe geringere Gesamtbetriebskosten des RAID-Controllers. Für Systeme, die noch mit Batterien laufen, wird es Zeit für die Zukunft – und den Superkondensator.

Über den Autor: 
Dominik Mutterer ist Field Applications Engineer, bei Avago Technologies.

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Artikel wurde zuletzt im Februar 2015 aktualisiert

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