RAID Guide

[Chris]

RAID GUIDE



RAID = Redundant Array of Independent (Inexpensive) Disks

RAID ist ein Verbund mehrerer Fesplatten zu einem logischen Laufwerk. Ein RAID-System erfüllt im wesentlichen zwei Aufgaben. Einerseits erhöht es die Performance durch parallele Schreib- und Lesezugriffe auf mehreren Festplatten, andererseits erhöht es in einigen RAID-Leveln deutlich die Datensicherheit, da ein Ausfall einer oder mehrere Festplatten ausgeglichen werden kann ohne das Daten verloren gehen. RAID Systeme steigern also die Verfügbarkeit und die Zuverlässigkeit von Datenbeständen.

Die verschiedenen RAID–Level gehen nun unterschiedlich auf die Ansprüche der Nutzer ein. Entweder sie steigern sehr stark die Performance (RAID 0), sind aber dafür nicht so sicher, oder sie erhöhen die Datensicherheit und Verfügbarkeit, sind dann aber nicht schneller als einzelne Festplatten. Andere RAID–Level versuchen beides sinnvoll zu steigern.

Eins ist wichtig zu begreifen. RAID ersetzt kein Backup! Weiterhin können Daten durch datenzerstörende Viren, einen dussligen Anwender oder andere Hardwareschäden (z.B. defektes Netzteil) vernichtet werden. Wichtige Daten sollten auf jeden Fall am besten mehrfach auf verschiedene externe Datenträger gesichert werden. Nur das kann sicher vor Datenverlust schützen.

Wie die Treiber unter Windows eingebunden werden, wird ja schon in der Festplatten FAQ beschrieben. Es bleiben nur die Möglichkeiten die Treiber per Diskette und F6 direkt zu installieren oder die RAID Treiber in die selbsterstellte Windows CD einzubinden. Das Laden der Treiber über ein USB-Diskettenlaufwerk ist nicht möglich.

Ich möchte nun einige der RAID Level näher vorstellen.

Inhaltsverzeichnis:

1. RAID 0 > Data Striping <

2. RAID 1 > Disk Mirroring <

3. RAID 5 > Data Striping + verteilter Parität <

4. RAID 6 > Data Striping + doppelter, verteilter Parität <

5. RAID 10 > Data Striping + Disk Mirroring <

6. RAID 0+1 > Striping + Disk Mirroring <

7. Matrix RAID

8. JBOD > Just a Bundel of Disks = ein Verbund von einzelnen Platten <

9. Controllerwechsel

10. Zum Thema Sicherheit

11. Empfehlungen

12. Controller

13. Ausfallwarscheinlichkeit von RAID-Systemen

1. RAID 0 > Data Striping <

min. HDD = 2

Hier liegen die Daten eigentlich nicht redundant vor, dh. keine Sicherheit bei Ausfall einer Platte. Die anfallenden Daten werden in kleine Blöcke (stripes / Streifen) geteilt und auf die Festplatten (2 Platten, oder mehr) verteilt. Deshalb ist das Wiederherstellen der Daten eines defekten RAID 0 System nicht möglich. Die Performance wird natürlich deutlich erhöht, durch die parallelen Schreib- und Lesezugriffe auf die Festplatten. RAID 0 eignet sich also besonders bei Programmen die einen hohen Durchsatz von Daten benötigen z.B. Video- und Soundbearbeitung sowie Rendering. Für ein RAID 0 braucht man min. 2 Festplatten mit der gleichen Kapazität. Unter Windows wird das eingerichtete RAID als eine HDD dargestellt und kann ganz normal partitioniert werden.

Ein RAID 0 erhöht die sequenzielle Transferrate, diese wird fast verdoppelt. Aber dies führt nicht in jedem Anwendungsgebiet, zu einer doppelt so hohen oder überhaupt zu einer höheren Leistung. Windows ansich z.B. profitiert nicht allzu viel von der nahezu doppelt so hohen Transferleistung, da es mit sehr vielen sehr kleinen Dateien arbeitet. Und hier ist eher eine kurze Zugriffszeit gefragt. Auch bei Games ist das so. Manche profitieren stark beim Laden des Spiels oder von Maps und Levels vom RAID-0, andere überhaupt nicht oder nur sehr gering.

Problem : Bei Verlust einer Festplatte sind alle Daten verloren !!!

2. RAID 1 > Disk Mirroring <

min. HDD = 2

Beim RAID 1 erstellt der Controller eine exakte Spiegelkopie (Mirror = Spiegel) der einen Festplatte. Fällt eine aus, kann die andere sofort alle Aufgaben übernehmen. RAID 1 erhöht somit deutlich die Datensicherheit und findet besonders da Anwendung, wo kleine Datenbestände sicher gespeichert werden müssen. Als Nachteil ist zu nennen, dass nur die Hälfte der gesamten Festplattenkapazität zur Verfügung steht. Bei Schreibzugriffen gibt es nur einen kleinen Performancevorteil gegenüber Non-RAID Festplatten. Auch hier benötigt man min. 2 Festplatten mit der gleichen Kapazität.

Ein RAID 1 erhöht zwar die Verfügbarkeit, aber man wird nicht davor geschützt, seine Daten durch z.B. Viren etc. zu verlieren. Hier hilft einzig und allein nur ein Backup der Daten auf externe Datenträger. Man sollte sich also nicht ausschließlich auf das RAID 1 verlassen.

Problem: Der komplette Speicherplatz einer Festplatte geht verloren. Weiterhin entsteht kein großer Performance-Unterschied wie bei einem RAID 0, dass Laufwerk wird beim Schreiben eher langsamer.

3. RAID 5 > Data Striping + verteilter Parität <

min. HDD = 3

RAID 5 Controller teilen die Daten, wie bei einem RAID 0, in kleine Teile. Fügen aber Paritätsinformationen hinzu und speichern diese verteilt auf mehrere Festplatten. Bei einem RAID 5 aus 3 Platten, steht dann die Kapazität von 2 Platten zur Verfügung. Der Rest wird von der Parität benötigt. Wobei es später egal ist, welche der 3 Platten ausfällt, die Daten können immer vollständig aus den verbleibenden Platten wiederhergestellt werden (Rebuild). Es darf aber max. immer nur eine Platte ausfallen. Moderne Controller bieten die Möglichkeit eine HotSpare Platte anzuschließen bzw. zu verwalten, die im Notfall sofort vom Controller für den Rebuild eingesetzt werden kann. Umso mehr Platten in dem RAID Verbund laufen, umso länger dauert ein Rebuild. Nachteil ist das die Paritätsberechnung sehr rechenintensiv ist und bei Software-RAIDs diese Aufgabe die CPU übernehmen muss. Hardware-RAID Controllern besitzen eine eigene XOR- Einheit, mit eigenem Speicher, die das Berechnen übernimmt. Allerdings sind diese Controller recht teuer.

RAID 5 bietet mit einem brauchbaren Controller eine gute Performance, ähnlich RAID 0, mit einem gehobenen Maß an Datensicherheit.

Anmerkung von johlangauf

"Die Performance ist nur vergleichbar bei wirklich gutem Controller mit passendem Betriebssystem auf dem Rechner und dann nur bei Leseoperationen und sequenziellen Schreiboperationen. Bei zufälligen Schreiboperationen ist RAID 0 im Idealfall deutlich schneller."


Anmerkung von Madnex

"Selbst Controller mit eigenem Prozessor und Speicher müssen nicht immer eine gute Performance bieten."

"Dazu sei noch zu beachten, dass diese immer abhängig von der PCI-Bus Leistung des jeweiligen Mainboards/Chipsatzes ist, da es momentan keinen On-Chip RAID-5 Controller und imho kaum oder gar keinen Controller für den PCI-Express Bus gibt. In der Regel werden RAID-5 Verbunde hier ausgebremst, wenn man kein Hauptplatine mit PCI-X Bus hat. Der kommt allerdings ausschließlich auf Server-Platinen zum Einsatz."








4. RAID 6 > Data Striping + doppelter, verteilter Parität <
min. HDD = 4 Kapazität = n-2 (n = Anzahl der HDDs)

RAID 6 arbeitet ähnlich wie RAID 5, nur werden die Paritätsdaten in doppelter Form abgelegt. Folge dessen ist, das bis zu 2 Festplatten gleichzeitig ausfallen können und die Daten dennoch wieder hergestellt werden können. Allerdings benötigt die doppelte Ablage auch zusätzliche Ressourcen, so dass die Performance eines RAID 5 nicht erreicht werden kann, aber zusätzliche Datensicherheit erreicht wird.

5. RAID 10 > Data Striping + Disk Mirroring <

min. HDD = 4

RAID 10 ist eine Verbindung von RAID 0 und RAID 1. Wobei die Unsicherheit des RAID 0 durch die gleichzeitige Spiegelung ausgeglichen wird und durch parallele Lesezugriffe auf die Spiegelplatten ein Zuwachs an Performance zu verzeichnen ist. Hier darf allerdings nur eine der gespiegelten Platten ausfallen, sonst kommt es zum Datenverlust. Eine etwas teure RAID Lösung, die aber auch ihre Reize hat im HighEnd-Bereich.

6. RAID 0+1 > Striping + Disk Mirroring <

min. HDD = 4 (Kapazität = Größe aller HDDs / 2)

Die Daten werde hier genauso abgelegt beim RAID 10. Nur werden die Platten praktisch paarweise gespiegelt und gestriped. Dadurch wird die Performance vom RAID 0 erreicht und gleichzeitig die Sicherheit vom RAID 1. Diese Lösung bietet also die Vorteile beider RAID-Level und muss teuer erkauft werden.

Problem hierbei ist also, dass die gesamte Kapazität von zwei Laufwerken dazu benötigt wird, um die Daten der ersten beiden Laufwerke zu sichern. Das heißt, effektiv sind vier Laufwerke für diesen Level notwendig und die Kapazität von zwei Laufwerken kann verwendet werden.

Anmerkung von DerDummePunkt

Raid 0+1 und Raid 10 sind NICHT dasselbe !

Zur veranschaulichung ziehe ich mal das Beispiel von ChrisCross heran, also ein System mit 4 Platten:

Man nehme den Datenblock C. Dieser ist beim Raid 0+1 System auf 2 (HDD1 und HDD3) Platten vorhanden, kann also von 2 platten gleichzeitig gelesen werden. Im Raid 10 System jedoch ist dieser auf 3 Platten (HDD 1 HDD2 und HDD3) vorhanden, kann also von 3 Platten gleichzeitig gelesen werden. gleiches gilt genauso für die Blöcke A, B und D.

Anders verhält es sich mit den Blöcken E F G und H. Diese sind im Raid 10 auf jeweils nur einer HDD vorhanden ( E und G auf HDD3, F und H auf HDD4), im Raid 0+1 System sind diese auf jeweils 2 Platten vorhanden (HDD2 und HDD4).

=> Raid 10 ist bezogen auf die Blöcke ABCD schneller als Raid 0+1 (3 gegen 2 Lese/schreibplatten), Raid 0+1 ist bei den blöcken EFGH schneller (1 gegen 2).

Die Redundanz ist auch unterschiedlich, fällt bei Raid 10 HDD3 aus, sind E und G weg, bei HDD4 F und H. Auf Raid 0 +1 sind EFGH sowie ABCD doppelt vorhanden.

Für ABCD dürfen bei Raid 10 maximal 2 Platten ausfallen (egal welche 2, probiers aus, die hast auf dem 2 anderen immer noch abcd sowie entweder eg oder fh oder efgh übrig)

Bei Raid 0+1 dürfen auch maximal 2 platten ausfallen, solange die zweite nicht die seöben Blöcke enthält wie die erste.

7. Matrix RAID

HDD = 2

Diese sehr neue Technik (ab Intel ICH6-R SB) vereint die Vorteile von RAID 0 und RAID 1 erstmals auf 2 Festplatten. Dazu unterteil der Controller die beiden HDDs in zwei Bereiche. In dem einen Bereich werden die Daten wie im RAID 0 gestrippt und im zweiten Bereich gespiegelt wie im RAID 1. Im Falle eines Festplattendefektes könnten dann die gespiegelten Bereich mit den wichtigen Daten gesichert werden.

Weitere Infos zum Matrix RAID: ...hier...

8. JBOD > Just a Bundle of Disks = ein Verbund einzelner Platten <

Ein Verbund von HDDs wie bei RAID 0, jedoch gibt's es keinen Performancezuwachs. Es gibt keine Datensichheit, weil die Daten nicht redundant abgelegt werden. Unter Windows erscheinen die so konfigurierten Platten als eine große Festplatte, die dann partitioniert werden kann. Vorteil ist hier, dass auch Platten unterschiedlicher Kapazität zusammengeführt werden können, ohne das Kapazität verloren geht.

9. Controllerwechsel

Ein Controllerwechsel ist eigentlich bei jedem RAID-Level ein Problem. IMHO funktioniert es nur, wenn man auf den identischen Controller wechselt. Aber auch, wenn man auf den gleichen Controller wechselt, ist es besser alle Daten vorher zu sichern.

Wenn der RAID-Controller kaputt geht, sind die Daten genauso gefährdet wie ohne RAID. Man verändert/verringert also mit einem z.B. RAID 5 nur die Wahrscheinlichkeit eines Datenverlustes, möglich ist es dennoch. Man kann versuchen das RAID bzw. die Daten durch Einsatz eines identischen Controllers zu retten. ---> RAID ersetzt nicht das Backup!

10. Zum Thema Sicherheit :

RAID Level 0

• Sicherheit : Keine gespiegelte Festplatte, je mehr Festplatten, desto höher die Ausfallmöglichkeit des Arrays

• Schwachstellen : Jede einzelne Festplatte

Raid Level 1

• Sicherheit : Die Datenplatte wird komplett gespiegelt, die Daten können komplett wiederhergestellt werden

• Schwachstellen : Keine, Nachteil aber hohe Kosten, da komplettes Laufwerk für Spiegelung verwendet wird

Raid Level 0+1

• Sicherheit : Die gestrippten Datenplatten werden komplett gespiegelt, die Daten können komplett wiederhergestellt werden

• Schwachstellen : Keine, Nachteil aber hohe Kosten, da zwei Laufwerke für Spiegelung verwendet werden

RAID Level 5 (Empfehlung)

• Sicherheit : Die gestripten Datenplatten werden durch alternierende Speicherung der Parität auf allen Platten gesichert, die Daten können komplett wiederhergestellt werden

• Schwachstellen : Keine, aber geringere Schreibleistung im Vergleich zu einer einzelnen Festplatte

from dbode





11. Empfehlungen :


Pro Sicherheit:

RAID 5 ist momentan die beste (bezahlbare) Lösung, denn RAID 5 bietet die höchste Ausfallsicherheit (im Konsumerbereich). Problematisch sind allerdings die Kosten für einen Controller, der RAID 5 unterstützt und die PATA/SATA Festplatten (min. 3). Die Ausfallsicherheit hat ihren Preis, denn die Parität nutzt die Kapazität der dritten HDD.

Pro Performance:

RAID 5 bremst das System aus. Wenn nur die pure Performance gefragt ist, dann kann man ein performanceorientiertes RAID aufbauen. RAID 0 ist hierfür das günstigste, denn man bekommt schon mit zwei Platten einen Leistungszuwachs. Wenn noch mehr Speicherplatz oder mehr Leistung gefragt sind, muss ein Controller verbaut werden, der vier oder mehr Platten verwalten kann. Diese sind mittlerweile schon ONBOARD verfügbar.

Anmerkung von Zivi

"Die verschiedenen RAID-Arten beschreiben nur Prinzipien, wie diese nun endgültig realisiert werden und wie sinnvoll die Realisierungen sind, ist eine anderen Frage. Es wäre z.B. möglich ein RAID 0 mit 2 IDE Platten an einem Kanal zu realisieren, sinnvoll ist das hingegen nicht."

"Bevor man sich daran macht ein RAID-Array wirklich anzuschaffen, sollte man sich über den Sinn und Zweck für einen selbst klar sein."







12. Controller


Bei RAID-Controllern unterscheidet man hauptsächlich zwischen Hardware-RAID und Software-RAID. Sogenannte Hardware-RAID-Controller sind Steckkarten, die ihren eigenen Prozessor (XOR-Einheit) und meist ihren eigenen Speicher besitzen. Die CPU wird somit entlastet. Alles andere kann man eigentlich nur zum Software-RAID zählen, da die gesamte Arbeit die CPU übernimmt. Darunter fallen auch die günstigen Steckkarten (auch als Software-, Pseudo-Hardware-, Fake- und BIOS-RAID-Controllerkarten bezeichnet) und die zusätzlich auf der Hauptplatine verlöteten RAID-ICs (u.a. von Promise, Highpoint und Silicon Image) ohne XOR-Einheit und ohne Speicher, sowie die im Chipsatz der Hauptplatine integrierten RAID-Funktionen der PATA/SATA-Hostadapter (meist RAID 0, 1 und 0+1, manchmal auch RAID 5). Diese wurden neulich von der c't als Host-Based-RAID bezeichnet. Wir werden zur besseren Unterscheidung die im Chipsatz integrierten RAID-Funktionen daher auch Host-Based-RAID und die Steckkarten bzw. ICs ohne eigenen Prozessor und Speicher als BIOS-RAID-Controller bezeichnen. Moderne Betriebssysteme, wie Windows 2k/XP und Linux, können ein RAID-Array auch ohne speziellen Controller erstellen. Das bezeichnet man eigentlich als Software-RAID. Windows kann von so einem RAID-Array aber nicht booten. Das Betriebssystem lässt sich darauf also nicht installieren.

Hier haben wir einige Controller gelistet, die die verschiedenen RAID-Level unterstützen. Einige wichtige Features, wie Anzahl der Ports, OCE Fähigkeit und Anforderungen an den Steckplatz etc. wurden vermerkt. Die Liste ist nicht vollständig und wird nach und nach ergänzt.

• OCE = Online Capacity Expansion

• ORM = Online RAID Level Migration

RAID 0 / RAID 1 / JBOD


PATA


3ware Escalade 7006-2; 2 Port (RAID 0,1, JBOD), PCI

Highpoint RocketRAID 133; 2 Port (RAID 0, 1 und 0+1), PCI



SATA 1.5Gb/s

Silicon Image, 4 Port (RAID 0, 1, 10), PCI

HighPoint RocketRAID 1640, 4 Port (RAID 0, 1, 5, 0/1, JBOD), PCI

Promise FT TX4200, 4 Port (RAID 0, 1, 0/1, JBOD), PCI

Promise FT S150 SX4, 4 Port (RAID 0, 1, 0/1, 5; JBOD), PCI




SATA 3Gb/s

Silicon Image 3124, 4 Port (RAID 0, 1, 0/1) PCI-X, NCQ


....




RAID 5 / JBOD


SoftwareRAID Controller:


Broadcom BC4452, 4 Port SATA (RAID 0, 1, 5, 10) PCI-X, OCE, ORM

Broadcom RAIDCore BC4852, 8 Port (RAID 0, 1, 5) PCI-X, OCE, ORM

High Point Rocket 1820 A, 8 Port (RAID 0, 1, 5) PCI-X, ORM



HardwareRAID Controller:


ICP GDT8546RZ, 4 Port (RAID 0, 1, 4, 5, 10) PCI-X, OCE, ORM

LSI MegaRAID SATA 150, 6 Port (RAID 0, 1, 5, 10. 50), PCI-X, OCE, ORM

3ware Escalade 9500SLP, 4 Port (RAID 0,1 ,5, 10, JBOD) 64-Bit PCI, OCE, ORM?

3ware Escalade 9500S, 8 Port (RAID 0, 1, 5, 10, JBOD) 64-Bit PCI ,OCE, ORM?


Promise SuperTrak EX8350, 8 Port (RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, JBOD) PCIe x4, OCE, ORM
Promise SuperTrak EX16350, 16 Port (RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, JBOD) PCIe x8, OCE, ORM

Promise SuperTrak EX8300, 8 Port (RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, JBOD) PCI-X, OCE, ORM
Promise SuperTrak EX16300, 16 Port (RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, JBOD) PCI-X, OCE, ORM







RAID 6 / JBOD



Areca ARC-1210, vers. Ports (RAID 0, 1, 3, 5, 6, 10, JBOD) vers. u.a. PCI-Express, OCE, ORM
Shops: CWSOFT oder Webconnexxion




13. Ausfallwarscheinlichkeit von RAID-Systemen
von Rimini

Um die Ausfallwarscheinlichkeit eines RAID-Systems bestimmen zu können, ist es einfacher die Warscheinlichkeit der Funktionsfähigkeit des RAID-Systems zu berechnen.

Angenommen 1,5% (der Wert ist nur beispielhaft und nicht begründet) eines Festplattentypes (Produktionscharge oder was auch immer) fällt innerhalb eines Zeitraumes aus, dann sind 98,5% der Festplatten in diesem Zeitraum funktionsfähig. Zur einfacheren Darstellung der mathematischen Formeln nimmt man nicht Prozentwerte, sondern normierte Werte, also im Beispiel 98,5%/100%=0,985.

Bildet man nun mit diesem Festplattentyp ein RAID 0 aus n Platten (wobei n die Anzahl der Platten ist), rechnet man mit den Warscheinlichkeitsgesetzen für unabhängige Ereignisse und bestimmt damit die Warscheinlichkeit der Funktionsfähigkeit. In einem RAID 0 aus n Festplatten gibt es insgesamt 2^n Funktionszustände, wobei nur der Zustand "Alle Festplatten funktionsfähig" auch den Zustand funktionsfähig des RAID 0 bedeutet, oder anders gesagt, wenn eine oder mehrere Festplatten ausfallen, ist das RAID 0 nicht funktionsfähig. Die Warscheinlichkeit das alle Festplatten funktionsfähig sind, ist nach den Regeln der Warscheinlichkeitsrechnung das Produkt der einzelnen Warscheinlichkeiten der Funktionsfähigkeit der einzelnen Festplatten (hier vereinfacht immer 98,5% oder normiert 0,985). Bei zwei Platten im RAID 0 sind das dann z.B.

0,985 * 0,985 = 0,970225

oder mit 100% multipliziert 97,0225% Funktionsfähigkeit

bei drei Platten im RAID 0

0,985 * 0,985 * 0,985 = 0,955671625

und bei n Platten dann

0,985 ^ n

Die Ausfallwarscheinlichkeit ist dann natürlich der "Rest" bis zu 100%.Mit den Beispielwerten also ca. 3% bei zwei Platten, ca. 4,5% bei drei Platten usw. Wie man sieht, ist in der Warscheinlichkeitsformel die Anzahl n der Festplatten im RAID 0 zwar der Exponent, aber aufgrund der kleinen Werte der Ausfallwarscheinlichkeit kann man in erster Näherung bei einer kleinen Anzahl von Platten auch näherungsweise einfach mit der Addition der Ausfallwarscheinlichkeit der einzelnen Platten rechnen.

Hat ein RAID 0 nur genau einen Zustand, in dem es funktionsfähig ist, gibt es beim RAID 1, das aus genau zwei Festplatten besteht, bereits drei von vier Zustände, in denen es funkrionsfähig ist. Hier werden einfach die einzelnen Warscheinlichkeiten der Funktionsfähigkeiten der einzelnen Zustände addiert.

Beide Platten funktionsfähig: 0,985*0,985
Nur Platte 1 funktionsfähig: 0,985*(1-0,985)
Nur Platte 2 funktionsfähig: (1-0,985)*0,985

Summiert und vereinfacht ergibt das dann:

0,985^2 + 2*(0,985*(1-0,985))=0,999775

oder wieder mit 100% multipliziert 99,9775% Funktionsfähigkeit des RAID 1. Dies entapricht damit einer Ausfallwarscheinlichkeit von 0,025% des RAID 1 gegenüber den 1,5% der einzelnen Platten.

Als nächstes betrachten wir das RAID 5, welches aus n Festplatten besteht und bei dem maximal eine Festplatte defekt sein darf, damit das RAID 5 funktionsfähig bleibt. Dies bedeutet es gibt den RAID 5 Zustand, wo alle Festplatten intakt sind und n Zustände bei denen genau eine Festplatte, eben immer eine andere, defekt ist, so dass das RAID 5 funktionsfähig ist mit den entsprechenden Warscheinlichkeiten.

Alle Platten funktionsfähig: 0,985 ^ n (ein möglicher Zustand)
Genau eine Festplatte defekt: (0,985 ^ (n-1)) * (1-0,985) (n mögliche Zustände)

Summiert man dies für alle Zustände erhält man eine Warscheinlichkeit der Funktionsfähigkeit des RAID 5 von:

0,985^n + n * ((0,985^(n-1))*(1-0,985))

In einer Tabelle zusammengestellt gibt das dann folgende Warscheinlichkeiten der Funktionsfähigkeit eines RAID 5 in Abhängigkeit von der Anzahl der Platten:

3 Platten im RAID 5, 99,93% Funktionsfähigkeit des RAID 5
4 Platten im RAID 5, 99,87% Funktionsfähigkeit des RAID 5
5 Platten im RAID 5, 99.78% Funktionsfähigkeit des RAID 5
6 Platten im RAID 5, 99,68% Funktionsfähigkeit des RAID 5
7 Platten im RAID 5, 99,55% Funktionsfähigkeit des RAID 5
8 Platten im RAID 5, 99,41% Funktionsfähigkeit des RAID 5
9 Platten im RAID 5, 99,24% Funktionsfähigkeit des RAID 5
10 Platten im RAID 5, 99,07% Funktionsfähigkeit des RAID 5
11 Platten im RAID 5, 98,87% Funktionsfähigkeit des RAID 5
12 Platten im RAID 5, 98,66% Funktionsfähigkeit des RAID 5
13 Platten im RAID 5, 98,43% Funktionsfähigkeit des RAID 5
14 Platten im RAID 5, 98,18% Funktionsfähigkeit des RAID 5
15 Platten im RAID 5, 97,92% Funktionsfähigkeit des RAID 5
16 Platten im RAID 5, 97,65% Funktionsfähigkeit des RAID 5
17 Platten im RAID 5, 97,36% Funktionsfähigkeit des RAID 5
18 Platten im RAID 5, 97,06% Funktionsfähigkeit des RAID 5
19 Platten im RAID 5, 96,75% Funktionsfähigkeit des RAID 5
20 Platten im RAID 5, 96,43% Funktionsfähigkeit des RAID 5
21 Platten im RAID 5, 96,09% Funktionsfähigkeit des RAID 5
22 Platten im RAID 5, 95,74% Funktionsfähigkeit des RAID 5
23 Platten im RAID 5, 95,38% Funktionsfähigkeit des RAID 5
24 Platten im RAID 5, 95,01% Funktionsfähigkeit des RAID 5
25 Platten im RAID 5, 94,63% Funktionsfähigkeit des RAID 5
26 Platten im RAID 5, 94,23% Funktionsfähigkeit des RAID 5
27 Platten im RAID 5, 93,83% Funktionsfähigkeit des RAID 5
28 Platten im RAID 5, 93,42% Funktionsfähigkeit des RAID 5
29 Platten im RAID 5, 93,00% Funktionsfähigkeit des RAID 5
30 Platten im RAID 5, 92,58% Funktionsfähigkeit des RAID 5
31 Platten im RAID 5, 92,14% Funktionsfähigkeit des RAID 5
32 Platten im RAID 5, 91,70% Funktionsfähigkeit des RAID 5

Bleibt noch das RAID 10, was aus einer geradzahligen Anzahl von vier oder mehr Festplatten bestehen kann. Hier sind die Verhältnisse etwas komplizierter, da sowohl eine als auch mehrere Festplatten ausfallen können, ohne die Funktionsfähigkeit des RAID 10 zu beeinträchtigen. Beim RAID 10 aus vier Festplatten gibt es folgende Zustände der Funktionsfähigkeit:

Alle Platten funktionsfähig: 0,985^4 (ein möglicher Zustand)
Genau eine Festplatte defekt: (0,985^3)*(1-0,985) (vier mögliche Zustände)
Zwei Festplatten defekt: (0,985^2)*(1-0,985)^2 (zwei mögliche Zustände)

Summiert ergibt das dann (0,985^4)+4*(0,985^3)*(1-0,985)+2*(0,985^2)*(1-0,985)^2=0,999113449 oder 99.9113449% Warscheinlichkeit der Funktionsfähigkeit.

Wie Am Anfang gesagt, sind die hier angegebenen Prozentwerte rein beispielhaft und es ist wohl sehr schwer, überhaupt eine Aussage der Hersteller von Festplatten zur Ausfallwarscheinlichkeit zu erhalten. Aber eine Ausfallwarscheinlichkeit von 1-2% ist ein angemessener, üblicher Praxiswert. Auch ist mit Ausfallwarscheinlichkeit nicht der Ausfall durch Verschleiß am "Lebensende" einer Festplatte gemeint, sondern Die Warscheinlichkeit des Ausfalls einer neuen Festplatte über einen Zeitraum, in dem üblicherweise eine Festplatte funktionsfähig sein sollte. Dies sind erfahrungsgemäß ca. 3-5 Jahre und ist auch nicht mit dem Garantiezeitraum der Hersteller zu verwechseln. Der Garantiezeitraum ist höchstens ein Anhaltspunkt, wie lange eine Festplatte funktionsfähig sein sollte.

Viel Spass....

Chris


--> Kritik und Verbesserungsvorschlägen können hier gerne gepostet werden. Ich überlege mir dann ob man die Vorschläge ggf. realisieren kann. ...
Auch Ergänzungen etc. von Euch sind gerne gesehn und werden dann mit eingebunden.


Special Thanks to : Der Graf, Zivi, mb2000, CyrusTheVirus, Highlander, dbode, DerDummePunkt, Morphium, Uli [Hardwareluxx], Mr.RiGO, johlangauf, Madnex

...and TEAM

[.::$k4T4N::.]

ech gut gemacht...
vielleicht könnte man noch einige festplatten nennen die besonders gut im raid abgehn

[loores]

@ChrisCross

Gut und beinahe liebevoll gemachter Guide.
Einige kleine Punkte könnte man schon noch verbessern:

1.)
Z.B. wird bei 8. JBOD erwähnt, dass es keine Datensicherheit bringt. Dass dass aber im Fall des Ausfalls einer Platte alle Daten weg sind, also die Sicherheit drunter leidet, wird nicht erwähnt.

2.)
Die Thematik RAID-ja-nein haben wir im Forum einige Mal durchgekaut. Ich vermisse kritische Gedanken zum RAID. All die Nachteile die in der FAQ von Madnex aufgelistet sind, werden nur teilweise angesprochen. Der sehr interessante Artikel von Anandtech über RAID, der zum Schluss kommt, dass IDE-RAID0 @Desktop nichts bringt, wird z.B. nicht erwähnt.

Ich denke, eine kritischere, differenziertere Betrachtungsweise würde den Guide professioneller erscheinen lassen.

cu
loores

[xcalibanx]

der guide gefällt mir gut.

nur sollte an einigen stelle nochmal die orthographie bzw. der ausdruck überarbeitet werden.

noch eine anmerkung:

ich war bisher immer der meinung, dass JBOD "Just A Bunch Of Disks" heißt und nicht Bundle

[DagoDuck]

Ich weiss nicht wie ich es sagen soll, aber irgendwie finde ich diesen Guide SPITZE!

[Mr.RAID]

update:

SATA II

Silicon Image 3124, 4 Port (RAID 0, 1, 0/1) PCI-X, NCQ

LSI Logic MegaRAID 300-8X (8x SATA300 RAID,PCI-X64/133) 128MB

Areca ARC-1110 (4x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB LP
Areca ARC-1120 (8x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB LP
Areca ARC-1130 (12x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB
Areca ARC-1160 (16x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB
Areca ARC-1170 (24x SATA300 RAID PCI-X64/133) 256MB

Areca ARC-1210 (4x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB LP
Areca ARC-1220 (8x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB LP
Areca ARC-1230 (12x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB
Areca ARC-1260 (16x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB
Areca ARC-1270 (24x SATA300 RAID PCI-E x8) 256MB

Highpoint RocketRAID 2220 (8x SATA300, PCI-X64/133)
Supermicro AOC-SAT2-MV8 (8x SATA300 PCI-X64/133) LP

RAID 5 / JBOD


SoftwareRAID Controller:


Broadcom RAIDCore BC4452, 4 Port (RAID 0, 1, 5, 10) PCI-X
Broadcom RAIDCore BC4852, 8 Port (RAID 0, 1, 5) PCI-X
RAIDCore BC4410 (4x SATA150 Basic RAID PCI-X64/133) Entry level
RAIDCore BC4810 (8x SATA150 Basic RAID PCI-X64/133) Entry level
High Point Rocket 1820 A, 8 Port (RAID 0, 1, 5) PCI-X, ORM
Supermicro DAC-SATA-MV8 (8x SATA150 PCI-X64/133) LP
Supermicro AOC-SAT2-MV8 (8x SATA300 PCI-X64/133) LP


HardwareRAID Controller:


ICP GDT8546RZ, 4 Port (RAID 0, 1, 4, 5, 10) PCI-X, OCE, ORM
LSI MegaRAID SATA 150, 6 Port (RAID 0, 1, 5, 10. 50), PCI-X, OCE, ORM
3ware Escalade 9500SLP, 4 Port (RAID 0,1 ,5, 10, JBOD) 64-Bit PCI, OCE, ORM?
3ware Escalade 9500S, 8 Port (RAID 0, 1, 5, 10, JBOD) 64-Bit PCI ,OCE, ORM?
LSI Logic MegaRAID 300-8X (8x SATA300 RAID,PCI-X64/133) 128MB
Areca ARC-1110 (4x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB LP
Areca ARC-1120 (8x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB LP
Areca ARC-1130 (12x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB
Areca ARC-1160 (16x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB
Areca ARC-1170 (24x SATA300 RAID PCI-X64/133) 256MB
Areca ARC-1210 (4x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB LP
Areca ARC-1220 (8x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB LP
Areca ARC-1230 (12x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB
Areca ARC-1260 (16x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB
Areca ARC-1270 (24x SATA300 RAID PCI-E x8) 256MB


RAID 6 / JBOD


Areca ARC-1110 (4x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB LP
Areca ARC-1120 (8x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB LP
Areca ARC-1130 (12x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB
Areca ARC-1160 (16x SATA300 RAID PCI-X64/133) 128MB
Areca ARC-1170 (24x SATA300 RAID PCI-X64/133) 256MB

Areca ARC-1210 (4x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB LP
Areca ARC-1220 (8x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB LP
Areca ARC-1230 (12x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB
Areca ARC-1260 (16x SATA300 RAID PCI-E x8) 128MB
Areca ARC-1270 (24x SATA300 RAID PCI-E x8) 256MB

Shops: CWSOFT oder WebConneXXion.com

[affe mit waffe]

ne Frage zu raid 0:

müssen es auch genau die gleichen Platten sein. Also hängt es auch vom Hersteller oder von den anderen techn. Sachen (Cache,Umdrehungszahl etc.) ab?
Oder können es auch zwei verschiedene Festplatten, nur mit der gleichen Kapazität sein?

THX affe mit waffe

[ElGrande-CG]

Gleiche Kapazität reicht aus. Es würde auch mit unterschiedlichen Platten funktionieren, nur hat man dann nur zwei Mal die Kapazität der kleineren Platte zur Verfügung.

[Der Netzzwerg]

Vieleicht solltest du noch die Bedeutung und Funktionsweise der "Stripe Size" hinzufügen, ich höre immer wieder von Leuten, die damit nichts anfangen können. Ansonsten super gemacht !

[lupopa]

Hallo,

Prima tutorial

Ich bekomme in Kürze 2 250 GB S-ATA Platten und habe ein ASUS P4P800SE Mainboard, welches Raid 0 und 1 über S-ATA unterstützt.

Ich hol ma bissl aus:

Momentan hab ich ne 160 GB HDD mit XP-Pro und ne 120 GB HDD mit SuSE Linux 9.2

Ich möchte also gern die S-ATA Platten im RaidSystem fahren, kann mich aber noch nicht entscheiden, wie ich das machen möchte.

Gern würde ich wieder XP und SuSE auf einem Rechner fahren, was ich per Bootmanager Lilo oder Grub wechselweise nutzen möchte.

Unter WindoofXP möchte ich Onlinespiele spielen und div. Geschäftliches erledigen, und unter Linux reines Internetzeugs nutzen (Aus sicherheitstechnischen Gründen)

Was würdet Ihr mir dazu empfehlen?
Windows die 2 S-ATA im RaidSystem und Linux die 2 alten Platten ohne Raid?

Oder kann ich die S-ATA Platten sogar partitionieren, sodas ich 150 GB für Win und 100 GB für SuSE fahren könnte?
Dann kann ich nämlich die alten Platten für andere Zwecke nutzen...

Wenn ja, wie und worauf müsste ich da achten?

oder was würdet Ihr mir empfehlen, wie ich das System einrichten sollte?


(Sicherlich, das beste wäre NIX WINDOWS MEHR.. aber es werden noch nicht alle Games vernünftig unter Linux unterstützt)

Danke Euch im Voraus

Gruss Lupopa

[Rimini]

Da ich mit Chris nicht direkt kommunizieren will und jemand gesagt hat, dass meine mathematischen Betrachtungen zur Ausfallwarscheinlichkeit von RAID-Systemen hier richtig aufgehoben sind, damit man diese Grundlagen kennt, hier der Link:

http://www.forumdeluxx.de/forum/showthread.php?t=155602

Gruß

Rimini

[Everest2000]

kann man diese theorie auch auf SCSI u320 RAID übertragen..

weil meine system soll:

RAID 5 (wenn der SCSI controller das schafft) mit 3x36GB
oder
RAID 0+1 mit 4x36GB


als daten raid möchte ich gern ein S-ATA nehme ,was sicher und schnell ist,da komm ich auf:

RAID 0+1 mit 8x250GB oder 4x300GB SATA oder:

RAID 0+1 mit 8x300GB,nur wieß icht nicht welcher RAID controler soviele platten schlucken kann

[Rimini]

Die Ausfallwarscheinlichkeits-Theorie ist natürlich unabhängig vom Disk-Interface, ist also egal ob SCSI oder IDE oder S-ATA oder ...

Aber eine wichtige Randbedingung, die vielleicht nicht ganz so klar erkennbar ist, auf die das Disk-Interface einfluss hat, gibt es schon:

Diese Theorie gilt so nur für "voneinander unabhängige Ereignisse"! Das ist im allgemeinen werder bei SCSI und erst recht nicht bei IDE immer gegeben. Sowohl SCSI als auch IDE verwenden ein Bus-System, um mehrere Disks betreiben zu können. Wird dieses Bus-System beim Ausfall einer Disk blockiert, aus welchem Grund auch immer (z.B. Defekt des Disk-Interface oder nicht Freigabe des Disk-Interface bei Schreib-/Lesefehlern usw.), sind alle anderen Disks am gleichen Bus-System praktisch auch nicht mehr funktionsfähig. Nur bei S-ATA sind alle Disks über ein eigenes Interface-System mit dem Controller verbunden, was diese Theorie voraussetzt.

S-ATA-RAID-Controller gibt es natürlich auch für 8 oder 16 Disks:

http://www.arecaus.com/

Hier auch von Tekram vetrieben.

Gruß

Rimini

[-=TmC=-]

hmm, finde den artikel auch gut gelungen, auch wenn ich ihn mir net ganz durchgelesen habe.

aber du hättets vlt in nem kleinen nebensatz noch die verwendung einer hot spare platte erwähnen können :P (hoffe du hast das net sogar getan, wie gesagt, net ganz gelesen ;-) )

[Everest2000]

Zitat von Rimini

Die Ausfallwarscheinlichkeits-Theorie ist natürlich unabhängig vom Disk-Interface, ist also egal ob SCSI oder IDE oder S-ATA oder ...

Aber eine wichtige Randbedingung, die vielleicht nicht ganz so klar erkennbar ist, auf die das Disk-Interface einfluss hat, gibt es schon:

Diese Theorie gilt so nur für "voneinander unabhängige Ereignisse"! Das ist im allgemeinen werder bei SCSI und erst recht nicht bei IDE immer gegeben. Sowohl SCSI als auch IDE verwenden ein Bus-System, um mehrere Disks betreiben zu können. Wird dieses Bus-System beim Ausfall einer Disk blockiert, aus welchem Grund auch immer (z.B. Defekt des Disk-Interface oder nicht Freigabe des Disk-Interface bei Schreib-/Lesefehlern usw.), sind alle anderen Disks am gleichen Bus-System praktisch auch nicht mehr funktionsfähig. Nur bei S-ATA sind alle Disks über ein eigenes Interface-System mit dem Controller verbunden, was diese Theorie voraussetzt.

S-ATA-RAID-Controller gibt es natürlich auch für 8 oder 16 Disks:

http://www.arecaus.com/

Hier auch von Tekram vetrieben.

Gruß

Rimini

ich weiß das die disk fast gleich lang halten aber SCSI hab ich auch wegen einem anderen grund

[Snoopy69]

Ich hab immer gedacht R0/1 und R10 wäre das Gleiche
Gibt es denn Performance-Unterschiede zw. den beiden?

Hat mal jmd von euch R0 auf einem PCI-Controller getestet - also kein PCI-X...
Mich würde da mal die Schreib-/Leserate int. - die soll ja da nicht so hoch sein...

Hier noch ein nettes Raid 0-Array (32 HDD´s) mit 1,1GB/s. *lechz*

[Rimini]

Das mit dem RAID 10, RAID 01, RAID 1+0, RAID 0+1 oder wie es auch immer benannt wird, ist schon verwirrend. Aber in meiner mehr als 20zig jährigen Praxis habe ich bisher nur RAID 10 Controller oder Software RAIDs kennengelernt, die hier und auch anderswo als RAID 1+0 beschrieben sind. Das hier beschriebene RAID 10 ist mir so noch nie untergekommen und wenn man es sich genau überlegt, praxisferner Unsinn. Der eigentliche Sinn von RAIDs war immer die Verbesserung der Ausfallsicherheit des Disk-Subsystems durch Redundanz. Das RAID 0 ohne Redundanz ist nur ein "Abfallprodukt" in der RAID-Nomenklatur, um eben das RAID 10 richtig beschreiben zu können.

Gruß

Rimini

[hostile]

hi, mir fällt da noch was ein:
wie wärs wenn jeder der mal einen raid-controller hatte/hat seine performance-ergebnisse in eine datenbank einpflegt zusammen mit mainboard, ram, cpu, festplattentyp und raid-modus?
dann können sich user, die überlegen sich sowas zuzulegen drin blättern und entscheiden welcher controller für sie am besten geeignet ist ohne lange threads zu starten wo gefragt wird welcher raidcontroller wohl am besten für sie ist.

gruß
hostile

[Schlumpfbert]

Raid 0+1 ist übrigens nicht das gleiche wie Raid 1+0, oft auch Raid 10 genannt. Letzteres ist performanter. Also besser erst mit 2 Platten Mirror und dann Stripe Set mit 2 weiteren als umgekehrt.

[Rimini]

Hi Schlumpfbert,

genau richtig, das wäre die einzige Unterscheidung bei RAID 1-0 Systemen.

Heutige RAID-Controller (auch onBoard) erlauben üblicherweise nur ein "striped mirror" Set anzulegen, d.h. erst wird das Stripe-Set angelegt, so dass die sequentielle Daten auf zwei Platten verteilt gespeichert werden, und dann wird dieses RAID 0 gespiegelt.

Der andere Fall, dass erst ein RAID 1 aus zwei Disks gebildet wird und dem dann ein weiteres RAID 1 angefügt wird, könnte passieren, wenn man ein bestehendes RAID 1 eben um ein weiteres RAID 1 (eventuell erst später) erweitern will. Das gibt es so schon seit langem beim Software-RAID in Novell NetWare. Ich glaube das war schon bei der ELS II Version und bei der 2.xx so (kann mich da schlecht erinnern, ist zu lange her), aber seit Netware 3.xx ist das so. Wenn man erst ein Volume auf gespiegelten Disks eingerichtet hat und dann später dieses Volume in der Kapazität vergrößert hat, in dem man freien platz zweier weiterer gespiegelter Disks hinzugefügt hat, entstand so ein RAID 1-0 Gefüge. D. h. zunächst werden die Daten auf dem ersten (ursprünglichen) RAID 1 gespeichert und wenn dieses voll ist eben auf dem zweiten RAID 1 fortgesetzt. Da ist dann natürlich nichts mit "zeitgleichem" Lesen von vier Disks, es sei denn die Datei ist zufällig auf die beiden RAIDs verteilt. Übrigens ging das in "Vergrößern" eines RAID 1 schon immer im laufenden Betrieb, wenn man schon zwei leere Wrchselrahmen vorgesehen hatte. Einfach zwei Platten dem System hinzufügen, Mirror-Set erzeugen und dann dem bestehenden Volume hinzufügen, absolut easy gewesen.

Gruß

Rimini

[rook]

Hi Leute,
erstmal super Guide!
Ich möchte mir gerne einen SATA Raid controller kaufen.
Dazu 4x Maxtor 80 GB Sataplatten, wobei ich noch nicht genau weiss ob die 4. Hotspare werden soll.
Problem ist das ich keinen 64bit bzw. PCIX Steckplatz habe.
Welchen Kontroller würdet ihr mir empfehlen?
- 3ware 9550SX-4LP
oder
- 3ware 9500S-4LP

Unterstützen die beide PCI64 und PCIX?
Sind die beide 32bit PCI kompatibel?

Erreiche ich bei einem Sata Raid5 eine höhere Schreib und Leseperformance bei einem 32Bit PCI Slot als mit nur einer ATA 100 IDE Platte?
Hauptgrund ist natürlich die redundante Datenhaltung aber ein bischen mehr Performance sollte dabei schon rausspringen.
Möchte das ganze gerne über ein Backplane laufen lassen, gibts da günstige?
Danke schonmal!

[m0ep]

hmm da die controller nen xor drauf haben is die performance bei pci32bit sicherlich besser als nen reiner software controller ... die erzeugen nämlich nen ordentlichen overhead auf dem bus, schneller als ne einzelne platte beim lesen ja, beim schreiben aber eher nicht.

ich würde eher nen lsi logic/ intel nehmen bei 4 kanal sind die deutlich günstiger aber min. genauso schnell , haben auch xor drauf usw.

pci-x bzw. pci-64 sind abwärtskompatibel wobei pci nix anderes is wie pci-x nur bei max. 66Mhz und 64bit datenbusbreite , pci-x schafft max.133Mhz bei 64Bit Bus-Breite

[rook]

Den 3Ware gibts für 299 € als Bulk, Intel gibts in München leider nicht im Laden, was ich so gesehen habe.
Was mich aber dennoch wundert ist, ein
SATA RAID 5 solllte doch auch ein bischen schneller schreiben als
eine einzelne IDE Platte, da doch auf alle 4 Platten unterschiedliche Segmente geschrieben werden, die Prüfbitberechnung nimmt wahrscheinlich auch noch Performance in anspruch.
Also kann ich eine PCI-X Karte auch auf einen PCI Standard Steckplatz stecken, die sind von der Bauweise gleich und auch kompatibel?
Danke!

[m0ep]

musst halt schauen das hinter dem pci noch platz is , denn die karte is doch etwas länger ^^ der lsi /intel kosten je ~230€ neu retail

also bei pci-x kompatiblem board und nem controller mit ordentlich cache + xor einheit kommste bei 4 platten eventuell grad so an die schreibraten ran, aber eher nich bei ~6-8 platten wird dass dann schon eher was

[errut]

wie heisst der lsi/intel-controller genau?