Redundant Array of Inexpensive Disks

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Geschichte - warum RAID
Implementierung
RAID-Levels
Probleme
Quellen
Redundant Array of Inexpensive Disks
Michael Gadermayr, Robert Gassner
22.01.2010
Michael Gadermayr, Robert Gassner
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RAID-Levels
Probleme
Quellen
1
Geschichte - warum RAID
2
Implementierung
3
RAID-Levels
4
Probleme
5
Quellen
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Quellen
Es war einmal im Jahre 1988 ...
Prozessoren, Speicher besser und günstiger
Festplatten:
- Speicherplatz bleibt teuer
- Zugriff bleibt langsam
Moore’s Law
Amdahl’s Law
1
S = (1−f )+(f
/k)
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Festplatten
Verbesserungen moderat
Verzögerungen durch Seek, Rotation
Single-large-expensive-disks
– Preis/MB teuer
– Zugriff moderat schneller
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Array of inexpensive disks
meherere Platten
+ mehr Kapazität
+ schneller
– noch geringere Datensicherheit
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Quellen
Redundant array of inexpensive disks
Patterson, Gibson, Katz: 1988 Berkeley
mehrere Platten + Redundanz
RAID 1-5
+ Ausfallsicherheit
+ Durchsatzsteigerung
+ Kapazitätssteigerung
+ Kostenreduktion
– erkennt keine Bitfehler
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Implementierungen
Software-RAID
+ einfach und günstig (Linux, Windows)
– hohe CPU, Bus Belastung, kein eigener Cache
– meist nur 2-4 Anschlüsse
Hardware-RAID
eigener RAID-Controller für Ansteuerung
+ entlastung CPU
+ mehr Anschlüsse
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Quellen
Übersicht
Level 0
Level 1 (Patterson)
Level 2 (Patterson)
Level 3 (Patterson)
Level 4 (Patterson)
Level 5 (Patterson)
Level 6
Level 5E
Level 01
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RAID-Levels
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Quellen
RAID-level 0: Stripping
Controller
Rechner
A
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B
C
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D
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Probleme
Quellen
RAID-level 1: Mirroring
Controller
Rechner
A
A
E
E
B
B
F
F
C
C
G
G
D
D
H
H
Mirroring
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RAID-level 2: Hamming Code ECC
A0
A1
A2
A3
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ECC Ax
ECC Ay
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ECC Az
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Probleme
Quellen
RAID-level 3: Stripping + Paritätsinformation auf eigener
Platte
Parity berechnung
A0
Stripe 0
A1
Stripe 1
A2
Stripe 2
Michael Gadermayr, Robert Gassner
A3
Stripe 3
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Parity A0-A3
Parity Stripes
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Quellen
RAID-level 4: Paritätsinformation auf eigener Platte
Parity berechnung
A0
Block 0
A1
Block 1
A2
Block 2
Michael Gadermayr, Robert Gassner
A3
Block 3
Redundant Array of Inexpensive Disks
Parity A0-A3
Parity Block
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Quellen
RAID-level 5: Paritätsinformation auf die Platten verteilt
Controller
Rechner
A0
B0
C0
0 Parity
A1
B1
1 Parity
D1
A2
2 Parity
C2
D2
3 Parity
B3
C3
D3
Block A
Michael Gadermayr, Robert Gassner
Block B
Block C
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Block D
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Quellen
RAID-level 6: Paritätsinformation auf die Platten verteilt
Controller
Rechner
A0
B0
0 ParityB
0 Parity
A1
1 ParityB
1 Parity
D1
2 ParityB
2 Parity
C2
D2
3 Parity
B3
C3
3 ParityB
Block A
Michael Gadermayr, Robert Gassner
Block B
Block C
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Block D
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Probleme
Quellen
RAID-level 5E: Aufgeteiltes Hot-Spare Laufwerk
Controller
Rechner
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A0
B0
0 Parity
A1
1 Parity
C1
2 Parity
B2
C2
HS
HS
HS
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Probleme
Quellen
Drive Clone und S.M.A.R.T
Manche Kontroller bieten die Möglichkeit auftretende
Laufwerksfehler frühzeitig zu erkennen (auch für allgemeine HD’s).
S.M.A.R.T (Self-Monitroing, Analysis and Reporting Technology)
Werden nun vermehrt Fehler (mittels SMART) erkannt, kopiert
der Kontroller die bedrohte Platte auf ein Hot-Spare-Laufwerk.
Bei einem Ausfall der bedrohten Platte wird die
Wiederherstellungszeit (kritische Zeit) auf ein Minimum reduziert.
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Probleme
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RAID-level 01: Upperlevel RAID 1 over Lowerlevel RAID 0
Controller
RAID 0
Rechner
A0
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RAID 0
A1
A0
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A1
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Probleme
Ausfallsicherheit nicht 100% - andere Komponenten
Blitzschlag(Überspannung), Überschwemmung, Brand
Faktor Mensch (unbeabsichtigtes Löschen)
Einbruch, Vandalismus
kein Ersatz für Backup!
Ausfall - durch min. gleich große Platte ersetzen
Michael Gadermayr, Robert Gassner
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Quellen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Michael Gadermayr, Robert Gassner
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Quellen
Quellen
David A Patterson, Garth Gibson, and Randy H Katz:
A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks
Andrew Tanenbaum: Moderne Betriebssysteme
Michael Gadermayr, Robert Gassner
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