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RAID: Schnittstellen und Konzepte
Die Vielzahl unterschiedlicher RAID Systeme, die EUROstor anbietet, mag auf den ersten Blick
überraschen: SCSI/SATA, FC/SATA, iSCSI/SATA, SCSI/ SCSI, FC/FC… Welches RAID-System eignet
sich für welche Applikation? Hier eine Übersicht, die bei der Entscheidung helfen soll:
1) Interface zum Hostrechner: Hier gibt es 3 Alternativen: SCSI, Fibre Channel und iSCSI. SCSI reicht immer aus, wenn maximal 2 Rechner auf ein RAID System zugreifen und keine größeren Entfernungen überbrückt werden müssen. Die Bus-Performance liegt bei Ultra320 SCSI trotz des wesentlich höheren Protokoll-Overheads (bis zu 40% gegenüber FC mit 5%) nicht weit hinter dem heute noch verbreiteten 2 Gbit Fibre Channel zurück. Fibre Channel erlaubt größere Entfernungen, vor allem aber können mit Hilfe von Switches praktisch beliebig viele Server sich ein RAID teilen. Dessen Kapazität wird den Servern nach Bedarf zugewiesen. iSCSI erlaubt dasselbe, allerdings verwendet es das vertraute Ethernet als Medium und ist daher bei weitem nicht so schnell. 2) Interface zu den Festplatten: Hier bieten sich SCSI-, FC- und SATA-Festplatten an. SCSI- und FC-Platten bieten etwa die gleiche Performance und machen auch im Preis keinen großen Unterschied. Was zählt: An einen Controller lassen sich mehr FC-Platten (126) als SCSI-Platten (15) anschließen. SATA (die serielle Form des ATA oder IDE Busses) ist wesentlich preiswerter, allerdings auch weniger performant wenn es um hohe I/O-Raten geht (beispielsweise bei Datenbanken). Beim Schreiben und Lesen großer Dateien dagegen ist der Unterschied keineswegs so groß (und hängt überwiegend an der Umdrehungsgeschwindigkeit der Platte, die bei SATA meist niedriger ist). Daher sind SATA-RAIDs vor allem für die Archivierung und für das Backup auf Festplatten optimal geeignet. |
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Wozu unterschiedliche RAID Level?Viele Anwender gehen davon aus, dass RAID5 die optimale RAID-Konfiguration ist: viel Kapazität, redundant, aber nur zwei „verschenkte“ Platten (eine für Parity und eine für hot Spare). In den meisten Fällen haben sie da auch Recht. Wenn es aber darum geht, die beste Performance und Sicherheit bei möglichst geringen Kosten zu erzielen, sollte man etwas genauer hinschauen und vor allem die Applikationen berücksichtigen, die auf das RAID zugreifen sollen. Hier die wichtigsten RAID-Level im Überblick mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen:
RAID0 ist eigentlich kein RAID im Sinne von „redundant array of independant disks“, denn es ist zwar ein Array, aber nicht redundant. RAID0 meint Striping: Die Daten werden gleichmäßig auf alle Platten verteilt. Außer dass dadurch eine sehr große virtuelle Festplatte erzeugt wird, bedeutet Striping vor allem einen Performancegewinn: Bis die letzte Festplatte ihr Datenpaket bekommen hat, hat die erste ihren Cache auf die Magnetscheiben geschrieben und ist bereit, neue Daten aufzunehmen: Im Optimalfall summiert sich die Transfergeschwindigkeit der Platten. Die Sicherheit ist geringer als bei einzelnen Festplatten: der Ausfall einer Platte bedeutet Verlust aller Daten. RAID1 bedeutet Spiegelung und verdoppelt die Sicherheit, aber natürlich auch die Kosten. Da die Daten ohne Unterschied auf beiden Platten geschrieben werden ist der Schreibzugriff genauso schnell wie bei einer einzelnen Platte. Beim Lesen ist RAID1 durch einen Trick sogar schneller: Da der Inhalt beider Festplatten identisch ist, liest der Controller die eine Hälfte der Daten von der einen Platte, die andere Hälfte von der anderen. Da RAID1 auf 2 Platten beschränkt ist, verwendet man gerne eine Kombination mit RAID0 um größere Kapazitäten zu spiegeln (RAID0+1) oder mehrere Spiegel durch Striping zusammenzufassen (RAID10). Hier werden einfach 2 RAID0 gespiegelt. Der Vorteil außer der großen Kapazität: Die Performance von RAID0 wird kombiniert mit der Sicherheit von RAID1 (und auch der „Trick“ beim Lesen von RAID1 wird übernommen). Für Datenbanken ist das die schnellste Lösung, wobei leider auch die Kosten von RAID1 vererbt werden: Selbst ohne Berücksichtigung von hot-spare-Platten steht nur die Hälfte der Brutto-Plattenkapazität zur Verfügung. RAID3 und RAID5 senken die Kosten der Redundanz gegenüber der Spiegelung, indem sie eine einzige Parity-Platte verwenden, während die Daten auf die restlichen Platten geschrieben werden (Striping). Die Parity-Platte sorgt dafür, dass die Quersumme aller Platten für jedes einzelne Bit gerade bleibt. Fällt eine Platte aus, kann sie aus allen anderen neu berechnet werden. Die Berechnung findet im Hintergrund statt, so dass das RAID weiter zur Verfügung steht. Der Unterschied zwischen RAID3 und RAID5 ist, dass RAID 5 die Parity-Informationen gleichmäßig auf die Festplatten verteilt während RAID3 eine dedizierte Parity-Platte verwendet. RAID5 ist dadurch beim Schreiben schneller (indem es den Flaschenhals beim Schreiben der Parity auf eine einzige Platte vermeidet), andererseits ist RAID3 beim Lesen schneller denn es kann die Parity-Platte ignorieren und ist damit genauso schnell wie RAID0. RAID6 bedeutet, dass zusätzlich zu dieser Parity-Information noch eine weitere berechnet wird, nach einem Verfahren, das alle Platten berücksichtigt und nicht nur die Blocks einer Ebene. 
Dadurch kann auch bei Ausfall zweier Platten der Inhalt komplett rekonstruiert werden. Der Rechenaufwand dafür
ist ziemlich hoch. Daher sollte diese Berechnung unbedingt (wie bei EUROstor 6600 RAIDs) auf ASIC Level
implementiert und nicht nur in die Firmware programmiert sein. Das bedeutet höhere Sicherheit gegenüber RAID 5, denn fällt dort eine Festplatte aus, darf für eine gewisse Zeit (bis die Daten auf der Hot-Spare Platte rekonstruiert sind) keine weitere Platte ausfallen. Mit RAID6 wird dieses Risiko vermieden. Lesen Sie mehr dazu im Whitepaper zu Kriterien der RAID Auswahl (pdf) Mehr zu EUROstor RAID Systemen |
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