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RAID: die Grundlagen

RAID (engl. Redundant Array of Independent Disks oder Redundante Anordnung unabhängiger Festplatten) ist eine besondere Technologie für Anordnung von Daten auf dem Speicher, wobei eine Reihe getrennter Festplatten in ein System geeignet wird. In so einem System, im Vergleich zu traditionellen linearen Speichern, werden die Daten durch den Speicher mit der für den bestimmten RAID-Level besonderen Methode vertrieben. Jede Methode hat dabei ihre eigene Vor- und Nachteile, aber die Hauptidee jedes RAID ist Kompromiss unter einer maximalen Leistung, einer erhöhten Sicherheit und einer vollen Kapazität des nützlichen Speicherplatzes.

Die meistens verbreiteten RAID-Levels sind die folgenden:

JBOD, (engl. Just a Bunch of Disks) ist nicht ganz RAID, weil es keine Zeichen von Redundanz bzw. von einer erhöhten Fehlertoleranz hat. Im Grundsätzlichen ist das Nur ein Haufen Festplatten (nicht obligatorisch von einer derselben Größe), die mit dem Ziel sequentieller Datenspeicherung nach Füllung einer Festplatte nach der anderen zusammengefasst sind. Diese Technologie heißt auch Ausdehnung von Festplatten. Alles, was man dabei gewinnen kann ist Preis.


RAID 0 basiert auf Daten-Striping ohne Redundanz. Jede Festplatte in solchem System wird auf einzelne Segmente – Stripes – aufgeteilt. Beim Schreiben werden die Daten in Stücke von einer derselben Größe wie die Größe des Stripes geschnitten. Die Datenstücke nehmen die Festplatten-Stripes gleichzeitig: während ein Teil von Daten noch im Prozess des Schreibens ist, beginnt das System Eingabe eines anderen Teils. Insgesamt, ist RAID0 das schnellste (was Eingabe/Ausgabe angeht) aber das wenigstens fehler-tolerante System. Sollte irgendeine Festplatte aus diesem System ausfallen, so werden alle Daten unlesbar. Auf diese Weise, alles, was man gewinnen kann, ist Geschwindigkeit.


RAID 1 verwendet die Methode von Spiegelung. Das System schafft eine genaue Kopie von Daten auf der anderen Festplatte. Sollte eine der Festplatten ausfallen, so bleibt die andere lesbar. Diese Methode hat das höchste Niveau von Sicherheit, dabei aber die teuerste Festplattenkapazität. Die Festplatten arbeiten nur paarweise: das System hört vollständig auf zu arbeiten, ohne dass alle Festplatten im Lauf sind. RAID 1 ist ideal für die Fälle, wenn Datenbackup von einer Hauptbedeutung ist.


RAID 3 ist der erste RAID-Level, der pParität verwendet. Zusammen mit Striping wie im RAID0 hat dieses System einen separaten dedizierten Block, der die Parität für andere Festplatten enthält. Wegen des Byte-Level-Schreibens und der gesonderten Festplatte, wo die Parität gerechnet und geschrieben wird, ist dieses System nicht das Beste bei der Fragen von Geschwindigkeit. Dieses Schema gewährleistet Sicherheit des Systems, aber auf Kosten einer langsamen Arbeit. Auf diesem Grund ist RAID 3 nicht so sehr populär. Sollte das System ausfallen, so werden die Daten nach intakten Festplatten und Parität wiederhergestellt.


RAID 4 hat dasselbe Schema wie RAID3 (d.h. Striping mit dedizierter Parität) mit einem Unterschied: während RAID3 auf Byte-Ebene arbeitet, behandelt dieses RAID die Daten auf Sektor-Ebene. Dadurch wird teilweise das Problem mit der Geschwindigkeit von Datenschreiben erledigt. Trotzdem wurde RAID4 durch ein schnelleres und sicheres RAID5 ersetzt. Wie bei RAID3 wird dieser Level beim Ausfall nach den bleibenden Festplatten und Paritätsfestplatte wiederhergestellt.


RAID 5 übernimmt die Prinzipien von Daten-Striping wie bei RAID0 und Redundanz von RAID3, aber ist progressiver bei Technologie als seine Vorgänger. Hier wird keine Festplatte für Speicherung von Paritätsinformationen gesondert, dagegen wird die Parität unter allen Festplatten nach bestimmten Rotationsschemen vertrieben. Sollte eine der Festplatten ausfallen, werden die Daten von den bleibenden Festplatten und Parität wiederhergestellt.


RAID 6 ist noch einer Schritt zur erhöhten Sicherheit. Diese Methode umfasst zwei Ebene von Datenparität, vertrieben unter allen Festplatten nach einer speziellen Rheinfolge- und Rotationsschema. Im Vergleich zu allen anderen vorgenannten RAID-Levels ermöglicht RAID6 die Datenrettung mit zwei ausgefallenen Speichern. Dieses Schema ist die sicherste, aber nicht die günstigste, weil noch eine Festplatte zur Speicherung von Parität darin nötig ist.
Ein Betriebssystem erkennt RAID als eine einzige Festplatte, dabei wird dem RAID sein eigener Einhängepunkt gegeben und seine Festplatten werden als einziges System erkannt. Alle Verantwortung für korrekte Arbeit des Systems trägt der RAID-Controller, der entweder Hardware- oder Software-Controller sein kann.

Achtung:

Bei Ausfällen bleibt ein RAID-Array auf einzelne Festplatten zerlegt, die vor jeglichen weiteren Operationen auf dem Speicher zusammengestellt werden sollen. Für solche Operationen wie Analyse und Editieren roher Daten wird das Programm zum hexadezimalen Anschauen und Editieren CI Hex Viewer empfohlen. Dieses Programm enthält ein spezielles Tool zum Aufbau von RAIDs aus zerlegten Speichern, was Ihre Arbeit mit dem komplexen Speicher vielmals erleichtern wird.




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