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Um das beliebte Prüfungsthema RAID geht es in der einhundertneunundsiebzigsten Episode des IT-Berufe-Podcasts.
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Inhalt
- RAID: Redundant Array of Independent Disks (bzw. früher „inexpensive“ statt „independent)
- Idee: Mehrere Festplatten zu einem Verbund („array“) zusammenschließen
- Ziel: Ausfallsicherheit und höhere Verfügbarkeit (durch Einführung von Redundanz)
- Bei Ausfall einer Festplatte kann sie getauscht und das RAID-Array wiederhergestellt werden („Rebuild“), in dieser Phase ist das RAID durch die hohe Belastung aber anfälliger für einen weiteren Festplattenausfall.
- RAID ersetzt nicht die Datensicherung.
- Lösung: Hardware- oder Software-RAID
- Hardware mit speziellen RAID-Controllern
- Software meist schon ins Betriebssystem eingebaut (z.B. in Linux)
- Alternative: JBOD (just a bunch of disks)
- Es gibt verschiedene RAID-Level
- Kriterien: Mindestanzahl Festplatten, Ausfallwahrscheinlichkeit, maximal verkraftbare ausgefallene Festplatten, Lese-/Schreibgeschwindigkeit, Nettokapazität
RAID 0: Striping
- keine Redundanz, Merksatz: „0 Redundanz“, „0 Sicherheit“
- mindestens 2 Festplatten nötig
- teilt Festplatten in gleich große Blöcke auf und verteilt die Daten darauf (stripes)
- Kapazität kann komplett genutzt werden
- dadurch kann schneller gelesen werden, da von mehreren Festplatten parallel gelesen wird
- auch das Schreiben geht schneller, da Daten parallel auf mehrere Festplatten geschrieben werden (aufgeteilt)
- fällt eine Festplatte aus, ist der gesamte Verbund defekt
- Ausfallwahrscheinlichkeit steigt, da Einzelwahrscheinlichkeiten multipliziert werden (z.B. bei 1% Ausfallwahrscheinlichkeit 2,97% gesamt)
- Einsatz: Streaming (viel Lesen, wenig Schreiben, Datenverlust verkraftbar bzw. anderweitig abgesichert), mehrere kleine zu einem großen Datenträger zusammenbauen
- Nachteil: hohe Ausfallwahrscheinlichkeit
RAID 1: Mirroring
- komplette Redundanz, Merksatz: „1-zu-1-Kopie“
- mindestens 2 Festplatten nötig
- Daten werden auf allen Festplatten identisch abgelegt
- Kapazität wird halbiert oder gedrittelt usw.
- Lesegeschwindigkeit kann erhöht werden, indem Daten parallel von mehreren Festplatten gelesen werden
- Schreiben dauert länger, weil Daten auf mehrere Platten geschrieben werden müssen (Redundanz)
- Verbund fällt erst aus, wenn alle Festplatten ausfallen
- Ausfallwahrscheinlichkeit sinkt deutlich, z.B. bei 1% je Platte auf 0,0001%
- auch Mirroring ist keine Datensicherung, Viren werden sofort auf alle Platten geschrieben
- Einsatz: Hochverfügbarkeitssysteme
- Nachteil: geringe Nettokapazität
RAID 5: Paritäten
- Teilredundanz durch Ablage von Paritätsinformationen
- mindestens 3 Festplatten nötig
- zusätzlich zu den auf mehrere Festplatten verteilten Daten werden auf allen Festplatten Paritätsinformationen (z.B.
XOR) je Datenblock abgelegt - Kapazität wird reduziert (z.B. 2/3 bei drei Festplatten)
- Lesegeschwindigkeit kann erhöht werden, indem Daten parallel von mehreren Festplatten gelesen werden
- Schreiben dauert durch Berechnung der Parität länger
- Verbund fällt erst aus, wenn zwei Festplatten defekt sind
- Ausfallwahrscheinlichkeit sinkt, z.B. bei 1% je Platte auf 0,0298%
- Nachteil: bei häufigen Schreibzugriffen durch Berechnung der Parität langsamer
Irrelevante RAID-Level
- RAID 2: Striping mit Fehlerkorrektur, nur bei Großrechnern eingesetzt
- RAID 3/4: wie RAID 5 nur mit dedizierter Paritätsfestplatte (die dadurch stark belastet und zum Flaschenhals wird), bei RAID 3 wird auf Byte-Ebene und bei RAID 4 auf Block-Ebene gestript
- RAID 6: wie 5 nur mit doppelter Parität
Kombinationen von RAID-Levels
- best of both worlds aus anderen RAID-Leveln
- immer von links nach rechts lesen und im Diagramm von unten nach oben: 01 -> zuerst werden zwei RAID 0 erstellt und dann zu einem RAID 1 zusammengebaut
- ein Leg ist das RAID-Array „unten“ im Bild, aus dem das übergeordnete zusammengesetzt wird
- es werden mind. 4 Festplatten benötigt
- Kapazität wird halbiert
- Verbund verträgt zwei Festplattenausfälle, aber es ist wichtig, welche Platten ausfallen
RAID 01
- zwei Festplatten im gleichen Leg dürfen ausfallen
- es kann nicht erkannt werden, welche Festplatte im RAID 0 ausgefallen ist, da dann das gesamte Array defekt ist
- bei Ausfall einer Festplatte muss das gesamte Stripeset des Legs neu aufgebaut werden
RAID 10
- zwei Festplatten in unterschiedlichen Legs dürfen ausfallen
- bei Ausfall weniger Aufwand für Rebuild, weil nur im Leg gemirrort werden muss
- Achtung: auch der RAID-Controller kann ausfallen
Links
Hallo Stefan! Ich habe eine Frage zur Ausfallwahrscheinlichkeit bei RAID 5. Im Podcast ungefähr 39:58 erklärst Du wie man Ausfallwahrscheinlichkeit bei RAID 5 errechnet, Zitat: „1% * 1% * 1% = 0,0298% Ausfallwahrscheinlichkeit“.
Wie kommst Du auf diese Zahl? VG Mark
Moin Mark, du musst die Wahrscheinlichkeit „umgekehrt“ berechnen: Die Wahrscheinlichkeit, dass das System fehlerfrei läuft, ist
0,99 * 0,99 * 0,99 = 0,970299. Und1 - 0,970299sind dann0,029701.Ich bin erst seit heute drauf gestoßen auf die postcast und finde die echt mega gut grad paar wochen vor der Prüfung
Freut mich, wenn ich helfen kann! 🙂