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OverviewGeschichte - warum RAID

ImplementierungRAID-Levels

ProblemeQuellen

Redundant Array of Inexpensive Disks

Michael Gadermayr, Robert Gassner

22.01.2010

Michael Gadermayr, Robert Gassner Redundant Array of Inexpensive Disks



ProblemeQuellen

1 Geschichte - warum RAID

2 Implementierung

3 RAID-Levels

4 Probleme

5 Quellen




ProblemeQuellen

Es war einmal im Jahre 1988 ...

Prozessoren, Speicher besser und gunstiger

Festplatten:- Speicherplatz bleibt teuer- Zugriff bleibt langsam

Moore’s Law

Amdahl’s LawS = 1

(1−f )+(f /k)




ProblemeQuellen

Festplatten

Verbesserungen moderat

Verzogerungen durch Seek, Rotation

Single-large-expensive-disks– Preis/MB teuer– Zugriff moderat schneller




ProblemeQuellen

Array of inexpensive disks

meherere Platten+ mehr Kapazitat+ schneller– noch geringere Datensicherheit




ProblemeQuellen

Redundant array of inexpensive disks

Patterson, Gibson, Katz: 1988 Berkeley

mehrere Platten + Redundanz

RAID 1-5+ Ausfallsicherheit+ Durchsatzsteigerung+ Kapazitatssteigerung+ Kostenreduktion– erkennt keine Bitfehler




ProblemeQuellen

Implementierungen

Software-RAID+ einfach und gunstig (Linux, Windows)– hohe CPU, Bus Belastung, kein eigener Cache– meist nur 2-4 Anschlusse

Hardware-RAIDeigener RAID-Controller fur Ansteuerung+ entlastung CPU+ mehr Anschlusse




ProblemeQuellen

Ubersicht

Level 0

Level 1 (Patterson)

Level 2 (Patterson)

Level 3 (Patterson)

Level 4 (Patterson)

Level 5 (Patterson)

Level 6

Level 5E

Level 01




ProblemeQuellen

RAID-level 0: Stripping

Rechner

Controller

A B C D




ProblemeQuellen

RAID-level 1: Mirroring

Rechner

Controller

A

B

C

D

E

F

A

B

E

F

C

D

Mirroring

GG

H H




ProblemeQuellen

RAID-level 2: Hamming Code ECC

A0 A1 A2 A3 ECC Ax ECC Ay ECC Az




ProblemeQuellen

RAID-level 3: Stripping + Paritatsinformation auf eigenerPlatte

A0 A1 A2 A3 Parity A0-A3

Parity berechnung

Stripe 0 Stripe 1 Stripe 2 Stripe 3 Parity Stripes




ProblemeQuellen

RAID-level 4: Paritatsinformation auf eigener Platte

A0 A1 A2 A3

Parity berechnung

Block 0 Block 1 Block 2 Block 3 Parity Block

Parity A0-A3




ProblemeQuellen

RAID-level 5: Paritatsinformation auf die Platten verteilt

Rechner

Controller

A0 B0 0 ParityC0

A1 B1 D1

A2 C2 D2

B3 C3

1 Parity

2 Parity

Block A Block B Block C Block D

D33 Parity




ProblemeQuellen

RAID-level 6: Paritatsinformation auf die Platten verteilt

Rechner

Controller

A0 B0 0 Parity

A1 D1

C2 D2

B3 C3

1 Parity

2 Parity

Block A Block B Block C Block D

3 Parity

2 ParityB

3 ParityB

1 ParityB

0 ParityB




ProblemeQuellen

RAID-level 5E: Aufgeteiltes Hot-Spare Laufwerk

Rechner

Controller

A0 0 Parity

A1 C11 Parity

2 Parity B2 C2

HS HS HS

B0




ProblemeQuellen

Drive Clone und S.M.A.R.T

Manche Kontroller bieten die Moglichkeit auftretendeLaufwerksfehler fruhzeitig zu erkennen (auch fur allgemeine HD’s).

S.M.A.R.T (Self-Monitroing, Analysis and Reporting Technology)

Werden nun vermehrt Fehler (mittels SMART) erkannt, kopiertder Kontroller die bedrohte Platte auf ein Hot-Spare-Laufwerk.Bei einem Ausfall der bedrohten Platte wird dieWiederherstellungszeit (kritische Zeit) auf ein Minimum reduziert.




ProblemeQuellen

RAID-level 01: Upperlevel RAID 1 over Lowerlevel RAID 0

Rechner

Controller

A0 A1 A0 A1

RAID 0 RAID 0




ProblemeQuellen

Probleme

Ausfallsicherheit nicht 100% - andere Komponenten

Blitzschlag(Uberspannung), Uberschwemmung, Brand

Faktor Mensch (unbeabsichtigtes Loschen)

Einbruch, Vandalismus

kein Ersatz fur Backup!

Ausfall - durch min. gleich große Platte ersetzen




ProblemeQuellen

Vielen Dank fur Ihre Aufmerksamkeit!




ProblemeQuellen

Quellen

David A Patterson, Garth Gibson, and Randy H Katz:A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks

Andrew Tanenbaum: Moderne Betriebssysteme


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