Raid-Controller

Raid
RAID steht für Redundant Array of Inexpensive Disks. Ein RAID-System - auch „Disk Array" genannt - besteht aus einer Anzahl von Festplatten und der für den Anschluss an einen Host-Computer notwendigen Hard-, Soft- und Firmware. Von der Gesamtkapazität des RAID-Systems wird ein Teil für das Speichern redundanter Information verwandt. Diese Informationen ermöglichen das Wiederherstellen der Daten bei Ausfall einer der Festplatten oder deren Datenpfad. RAID ist die sinnvollste und effektivste Technologie, um Festplattenstapel abzusichern, deren Daten Online-verfügbar sein müssen. Die für jedes System notwendige Datensicherung durch Backup-Medien erfüllt die ihr zugedachten Zwecke; große Datenbanken sind jedoch meist so wichtig, dass die Zeit für ein sofortiges komplettes Restore unmöglich aufgebracht werden kann. So bauen sich die verlorenen Daten eines Disk Arrays im Hintergrund wieder auf, um die Daten der anderen Festplatten weiterhin verfügbar zu machen. Somit ist die Redundanz (also das Speichern der redundanten Daten) die wichtigste Komponente eines Disk Arrays. Je größer die Anzahl der Festplatten eines Systems, desto größer wird die statistische und tatsächliche Ausfallgefahr einer der Platten. Es gibt unterschiedliche logische Aufbauten eines Disk Arrays, genannt RAID-Level:

Raid-0
RAID-0 ist ein reines Striping- Verfahren (Aufzeichnung in Datenstreifen) ohne Redundanz. Da es die obige RAID-Definition somit nicht erfüllt, ist es eigentlich kein RAID-Verfahren. Die Bezeichnung hat sich jedoch etabliert und wird deshalb beibehalten. Bei RAID-0 werden die Daten ohne Parität beziehungsweise ECC (Error Correction Code) in Streifen auf die Laufwerke verteilt. RAID-0 kann auf alle vorhandenen Drives gleichzeitig zugreifen und dadurch die Systemleistung steigern, bietet aber keinerlei Schutz gegen Ausfälle. Sollte eine der Festplatten ihren Dienst versagen, ist die Datenverfügbarkeit unterbrochen, alle Daten seit dem letzten Backup wären verloren.
Raid-1
Bekannter unter dem Begriff „Mirroring", spiegelt RAID-1 die Daten von X Festplatten einfach auf 2 X Festplatten. Beim Schreibvorgang werden zwei Festplatten gleichzeitig bearbeitet, die Leistung bleibt der einer einzelnen Platte ähnlich. Die Leseleistung kann jedoch deutlich verbessert werden, indem die Kommandos unter den zwei Platten aufgeteilt wird. Der Nachteil von RAID-1 liegt sicher in der Gegebenheit, dass die doppelte Anzahl von Festplattenkapazität im Verhältnis zur Datenmenge benötigt wird.
Raid-2
Das Striping- Verfahren RAID-2 verwendet mehrere Festplatten des Disk Arrays für ECC- Informationen. Eine häufig in der Fachliteratur erwähnte Konfigurationsmöglichkeit ist der Einsatz von 10 Datenlaufwerken und 4 ECC- Laufwerken. Obwohl bei dieser Anwendung sogar zwei Festplatten auf einmal ausfallen können, hat sich RAID-2 durch seine Komplexität in der Praxis nicht durchgesetzt.
Raid-3
RAID-3 verteilt die Daten ebenfalls in Streifen auf die Festplatten und verwendet eine davon für die Parität des Gesamtstreifens. Die RAID-3-Streifengröße („Chunk Size") beträgt in der Regel ein Byte, jeder Host-Zugriff beansprucht alle Festplatten des Arrays. Vorteil dieses Verfahrens ist die stark erhöhte Leistung bei großen sequenziellen Datenübertragungen. Da im Vergleich zu RAID-4 und -5 keine Read- Modify- Writes notwendig sind, ist außerdem die schnelle Bearbeitung der Schreibvorgänge hervorzuheben. Es kann jedoch trotz allem nur jeweils ein I/O-Vorgang zur gleichen Zeit bearbeitet werden, weshalb RAID-3 selten im Server verwendet wird. RAID-3-Systeme unterteilen sich in zwei Kategorien. In „synchronisierten" Systemen sind die Antriebsspindeln der einzelnen Laufwerke mit der des Master-Laufwerkes gleichgeschaltet. Die Latenzzeit der Host-Zugriffe wird dadurch minimiert, was in der Praxis eine erhebliche Steigerung der Gesamtperformance bedeutet. In „semi-synchronisierten" Arrays wird auf diese Maßnahme verzichtet.
Raid-4
Dieses RAID-Level benutzt wie RAID-3 ein dediziertes Laufwerk, das ausschließlich für die errechnete Parität verwendet wird. Im Gegensatz zu RAID-3 ist die Chunk- Size jedoch variabel, beispielsweise 1 bis 255 Sektoren. Unter optimalen Bedingungen bewirkt dies, dass sich Lesevorgänge auf einzelne Platten beschränken und somit mehrere Read- Kommandos gleichzeitig ausgeführt werden. Dagegen fordert jeder Schreibvorgang den Zugriff auf die dedizierte Paritätsplatte, die sich dadurch als Flaschenhals erweist. Aufgrund der starken Gewichtung dieses Nachteils findet man RAID-4 in der Praxis eher selten.
Raid-5
Zu der mit RAID-4 identischen Leseleistung bietet RAID-5 den zusätzlichen Vorteil, mehrere gleichzeitige Schreib- I/Os ausführen zu können. Da die Paritätsdaten des Arrays gleichmäßig auf alle Platten verteilt werden, verhindert es den RAID-4-Flaschenhals. RAID-5 bietet bei vielen gleichzeitigen Lesezugriffen (wie z.B. bei Datenbanken im Netz) eine ausgezeichnete Performance. Schreibvorgänge unter RAID-5 werden langsamer als bei RAID-0, -1 und -3 abgearbeitet. Zwar können mehrere gleichzeitige Schreibzugriffe diesen Unterschied mindern, die Grundbedingungen bleiben jedoch: RAID-5 muss anstelle eines Host- Write- Kommandos einen Read- Modify- Write durchführen, damit die Parität eines nur teilweise beschriebenen Gesamtstreifens übereinstimmt. Cache-Speicher auf einem RAID-Controller und entsprechende Verwaltungs-Algorithmen können hier die Performance des Systems steigern, indem die Reihenfolge der Lese- und Schreibzugriffe optimiert wird.

quelle: http://www.it-am.de/Raid-Definitionen/Raid%20Definition.htm