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RAID-Grundlagen
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JBOD ist kein RAID-Level, weil Redundanz fehlt. Wenn ein Laufwerk im
JBOD-Array ausfällt, fällt das gesamte Array aus und gehen alle Daten verloren.
Das ist typische Anwendung von JBOD: Mindestens zwei Laufwerke werden zu einem
logischen Verbund zusammengefasst. Das ist zweckmäßig nur für die Laufwerke mit
unterschiedlicher Kapazität. Für die Laufwerke mit gleicher Kapazität passt
besser RAID 0, weil das die Kapazitäts- sowie Lese- und
Schreibgeschwindigkeitszunahme in typischen Applikationen gewährleistet. JDOB
kann die Performance der Zugriffe erhöhen, wenn zwei Operationen gleichzeitig
Datenblöcke fordern, die sich auf verschiedenen physikalischen Laufwerken
befinden. Aber das ist ein seltsamer Fall, wenn zum Beispiel das gleichzeitige
Lesen von Blöcken D1,D2, D3 and D11,
D12 nötig ist, wächst durch parallele Leseoperationen das gesamte
Lesegeschwindigkeit.) Für JBOD-Hardware sind mindestens zwei Laufwerke nötig, für JBOD –Software
mindestens ein Laufwerk (Windows NT "Spanned volume"). Dabei gibt es keine
Plattenplatz-Overheade.
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In einem Spiegeldatenträger werden zwei Kopien auf zwei Laufwerke geschrieben.
Das "Schattenlaufwerk" ist eine genaue Kopie des "primären" Laufwerks. Wenn ein
Laufwerk ausfällt, sind die Daten vom anderen verfügbar (Leseanforderung wird
bloß auf das andere Laufwerk geliefert). Spiegeldatenträger verdoppelt die
Lesegeschwindigkeit: Wenn es eine Notwendigkeit gibt, die Datenblöcke vom 1. bis
6. zu lesen, werden die ungeraden Blöcke (D1, D3, D5)
vom ersten Laufwerk und die geraden Blöcke (D2, D4, D6)
vom zweiten gelesen, solcherweise macht jedes Laufwerk eine Hälfte der Arbeit.
Die Schreibgeschwindigkeit erhöht sich nicht, weil Datenkopien auf beide
Laufwerke zu schreiben sind.
Theoretisch ist es möglich, mehr als zwei Laufwerke in einem zusammenzufassen
(zum Beispiel im Dreilaufwerkkonfiguration: ein "primäres" Laufwerk und zwei
Spiegellaufwerke), aber in der Praxis werden solche Arraies wegen großer
Plattenplatz-Overheade (200% für Dreilaufwerkkonfiguration) nicht verwendet.
Für den Modus RAID 1 fordert man genau zwei Laufwerke, Plattenplatz-Overhead
beträgt 100%.
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RAID 5 setzt Paritätsfünktion für die Redundanzgewährleistung und
Datenwiederherstellung ein. Normalerweise wird zweiwertige Funktion
"ausschließendes ODER" (XOR) eingesetzt, um Parität für gegebene
"Zeile" vom
Array zu kalkulieren. In jedem Fall wird die Parität als Funktion einiger
Datenblöcke P=P(D1, D2, ... DN-1) für
n-Laufwerkskonfiguration berechnet. Wenn das einzelne Laufwerk ausfällt, wird
die Umkehrfunktion für die Datenkalkulation von übrigen Datenblöcken und vom
Paritätsblock verwendet. Nehmen wir zum Beispiel an, dass das Laufwerk 3 in nachfolgender Konfiguration
ausfällt.
- Datenblöcke D1 è D2 werden direkt von
entsprechenden Laufwerken gelesen.
- Paritätsblock P1,2 ist unnötig (weil er keine Benutzerdaten
enthält) und wird ausgelassen.
- Datenblock D3 wird vom entsprechenden Laufwerk (Laufwerk 2)
gelesen.
- Der fehlende Datenblock D4 wird mit der Hilfe von D3
und P3,4 folgenderweise wiederherstellt: D4=Pumgekehrt(D3,P3,4)
Bei der Erfüllung normaler Operationen erhöht sich Lesegeschwiendigkeit
(N-1)-mal, weil die Anforderungen gleichmäßig zwischen N-1 Laufwerken
verteilt sind (bei normalen Operationen ist Paritätslesen nicht nötig).
Schreiboperation ist komplizierter und zeitaufwendiger. Zum Beispiel brauchen
wir den Block D1 zu schreiben. Dabei fordert man entsprechenden
Paritätsblock P1,2 upgraten. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten:
- Man liest D2; berechnet P1,2=P(D1,D2);
schreibt D1 und P1,2;
- Man liest D1; vorig è P1,2; vorig;
berechnet von diesen Daten P1,2 ; schreibt D1 und P1,2.
Beide Möglichkeiten fordern mindestens eine zusätzliche Leseoperation. Diese
Operation kann nicht parallel mit entsprechender Schreiboperation erfüllt
werden. Also reduziert die Schreibleistung (zweimal, bei der Annahme, dass Lese-
und Schreibleistungen gleich sind). Die meisten modernen Realisierungen mildern
diesen Effekt durch Instandhaltung der Eintragszeilen (D1, D2
è D3) im Cache.Für die Implementierung von RAID 5 fordert man mindestens 3 Laufwerke. Der
Plattenplatz-Overhead hängt von der Anzahl von Laufwerken im Array ab und ist
der Kapazität des einzelnen Laufwerkes gleich.
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Einige ausfalltolerante Implementierungen lassen zu ein zusätzliches Laufwerk zu
verwenden, das als "Hot Spare Laufwerk" bezeichnet wird.
Sofort nach dem Ausfall eines Laufwerkes im Array wird Hot Spare Laufwerk für
den Arrayumbau verwendet und so schnell wie möglich die Redundanz
wiederhergestellt, das ermöglicht das Problem ohne Wartungspersonal (z.B. für
den Ersatz des beschädigten Laufwerkes) zu lösen. Hier gibt es eine
Besonderheit. Kontroller muss regelmäßig Hot Spare Laufwerk testen. Wenn es auf
dem Hot Spare Laufwerk einen fehlerhaften Sektor gibt, und das hat man nicht
beachtet, ist dieses Laufwerk beim Ausfall eines der Arrayslaufwerke
tatsächtlich nutzlos. Wird Hot Spare Laufwerk total beschädigt, kommt das nur da
zum Vorschein, wenn der Kontroller sichtet, dass er das Gerät nicht erkennen
kann. Fehlerhafte Sektoren sind solcherweise nicht aufzufinden und bleiben
unbemerkt bis zum Zeitpunkt, wann es zu spät ist.
Das Gleiche gehört zum RAID1 Setup. Kontroller muss Leseabfragen so verteilen,
dass beide Laufwerke gleichmäßig an den Leseoperationen teilnehmen. In diesem
Fall werden die fehlerhaften Sektoren, die sich auf einem der Laufwerke
befinden, eher aufgefunden (das wird manchmal als "active/active"
fehlertolerante Implementierung genannt). Wenn "active/standby" Schema
zum Einsatz kommt, so werden die Daten nur vom primären Laufwerk gelesen
und nur im Fall, wenn das primäre Laufwerk ausfällt, werden die Abfragen zum
Schattenlaufwerk gesandt. In diesem Fall gibt es eine Möglichkeit, dass das
Schattenlaufwerk unbemerkte fehlerhafte Sektoren hat, und beim Ausfall des
primären Laufwerks ist die Kopie auch schon beschädigt.
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RAID Planung kann man manuell mit dem Einsatz der nachfolgenden Tabelle
vornehmen. Wir haben auch RAID- Auswertetool
erstellt, das das Arraylayout und Größe von dieses Array bildenden Laufwerken
festzustellen hilft. |
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No messing about, does exactly what it says on the tin!!!
Tried three other freeware solutions with no luck, but
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