Datenverfügbarkeit - RAID
Datenverfügbarkeit
Verwaltung von Daten
Datenschutz vs Datensicherheit vs Informationssicherheit
Datenschutz
Datensicherheit
Informationssicherheit
Datenschutz vs Datensicherheit (485)
Datenschutz -Schutz von Personen
- Schutz von personenbezogenen Daten
- Schutz des allgemeinen Persönlichkeitsrechtes
- Stichworte: Datenschutz-Grundverordnung DSGVO und Bundesdatenschutz-Gesetz BDSG
Datensicherheit -Schutz von Daten
Informationssicherheit -Schutz von Informationen
Datenschutz vs Datensicherheit (485)
Datenschutz -Schutz von Personen
- Schutz von personenbezogenen Daten
- Schutz des allgemeinen Persönlichkeitsrechtes
- Stichworte: Datenschutz-Grundverordnung DSVGO und Bundesdatenschutz-Gesetz BDSG
Datensicherheit -Schutz von Daten
Schutz vor :
- Unbefugter Zugriff Dritter
- Manipulation
- Verlust der Daten
Informationssicherheit -Schutz von Informationen
Datenschutz vs Datensicherheit (485)
Datenschutz -Schutz von Personen
- Schutz von personenbezogenen Daten
- Schutz des allgemeinen Persönlichkeitsrechtes
- Stichworte: Datenschutz-Grundverordnung DSVGO und Bundesdatenschutz-Gesetz BDSG
Informationssicherheit -Schutz von Informationen
- Gewährleistung von:
- Vertraulichkeit
- Integrität
- Verfügbarkeit von Daten
Datensicherheit -Schutz von Daten
- Schutz vor :
- Unbefugter Zugriff Dritter
- Manipulation
- Verlust der Daten
Datenverfügbarkeit / Data Availibility
Produkte und Dienste, die sicherstellen, dass
- Daten bis zu einem vorgegebenen Leistungsniveau
- unter allen Umständen (von normal bis katastrophal)
- verfügbar bleiben
Datensicherheit vs. Datenverfügbarkeit
Datensicherheit vs. Datenverfügbarkeit
RAID
RAID Buch S. 362-365
RAID -Redundant Array of Independent Disks
Mehrere Festplatten werden zu einer logischen Einheit zusammengefasst
Ist für den User wie eine Festplatte ansprechbar Werden häufig auf Servern oder NAS eingesetzt
RAID -Redundant Array of Independent Disks
Wofür wird RAID eingesetzt
RAID 0
Steigerung der Schreib- und LesezugriffeRAID 1
RAID 1
Verbesserung der Datensicherheit Daten sollen ständig abrufbar sein
RAID -Redundant Array of Independent Disks
Wofür wird RAID eingesetzt
RAID 0
Steigerung der Schreib- und LesezugriffeRAID 1
RAID 1
Verbesserung der Datensicherheit Daten sollen ständig abrufbar sein
RAID -Redundant Array of Independent Disks
RAID -Redundant Array of Independent Disks
!!!RAID ersetzt kein Backup!!!
RAID -Redundant Array of Independent Disks
!!!RAID ersetzt kein Backup!!!
RAID -Redundant Array of Independent Disks
'RAID' erstmals 1988 Universtity of Berkley
Frage damals:
- Wie kann man kostengünstige PC-Festplatten zu einem Verbund zusammenschließen und
- als ein großes logisches Laufwerk betreiben
Problem:
- Höheres Ausfallrisiko
Lösung:
- Konzept der redundanten Speicherung
RAID -Redundant Array of Independent Disks
Folgezeit
- Standardisierung von RAID
- Einsatz in Serverumgebung rückte in Vordergrund
Verschiebung des Einsatzgrundes
- Kostenersparnis: rückte zunehmend in Hintergrund
Neuer Hauptaspekt
- problemloser Austausch von Festplatten im laufenden Betrieb
- 'Redundant Array of Independet Disks'
- 'redundante Anordnung unabhängiger Festplatten'
RAID -Verhältnis zwischen Schutzniveau und Leistung
Unterschiede bei RAID: Umsetzung und Level
Software/ Hardware Level
Unterschiede bei RAID: Umsetzung und Level
Software/ Hardware
Unterschiede bei RAID: Umsetzung und Level
Software
- Host-based-RAID
- Verwaltung der Speichermedien direkt auf der CPU des Hosts
- Möglichkeiten auf gängigen OS implementiert
- Vorteil
- deutlich schneller und kostengünstiger eingerichtet
- Nachteil
- hoche CPU-Auslastung
- schlechtere Performance
Hardware
- RAID-Controller
- übernimmt Organisation der einzelnen Speichermedien
- im Computer selbst als Erweiterungskarte
- Auf dem Mainboard selbst
- In einem DiskArray ('Plattensubsystem') bsp. NAS
- Hohe Performance
- hohe Datentransferraten
Software für Windows und Mac
Windows
- → 'Speicherplatz verwalten'
- → 'Neuen Pool und Speicherplatz erstellen'
MacOS
- → Festplattendienstprogramm
- → Ablage
- → RAID-Assistent
Software vs Hardware
| Software-RAID | Hardware-RAID | |
|---|---|---|
| Kosten | niedrig | hoch |
| CPU-Auslastung (Host) | hoch | niedrig |
| Performance | niedrig | hoch |
| Plattformunabhängigkeit | nein | ja |
| Betriebssystemabhängigkeit | ja | ja |
Unterschiede bei RAID: Umsetzung und Level
Level
RAID-Level
Level
- Art, wie Festplatten in einem RAID kombiniert werden
Vorsicht
- Level-Nummern stehen in keiner Verbindung
- kennzeichnen lediglich verschiedene Ansätze für Aufbau und Funktion des RAID
RAID-Level
Mehrere Stufen
- Standard
- RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6
- Verschachtelt
- RAID 10 (RAID 1 + RAID 0)
- RAID 01
Leistungs -und Redundanzanforderungen
- RAID 0 am schnellsten
- RAID 1 am zuverlässigsten
- RAID 5 gute Kombination
RAID-Level 0
Striping
- Daten werden im 'Reißverschluss -Verfahren' gespeichert
Vorteil
- Erhöhung der Zugriffsgeschwindigkeit
- Erhöhung Lesegeschwindigkeit
Nachteil
- Bei Ausfall einer Festplatte sind Daten nicht rekonstruierbar
RAID-Level 0
Striping
- Daten werden im 'Reißverschluss -Verfahren' gespeichert
Vorteil
- Erhöhung der Zugriffsgeschwindigkeit
- Erhöhung Lesegeschwindigkeit
Nachteil
- Bei Ausfall einer Festplatte sind Daten nicht rekonstruierbar
RAID-Level 1
RAID 1 -min. 2 Festplatten
- Daten Mirroring (Spiegelung)
- Jeder Datenblock wird auf 2 Festplatten gespeichert
Vorteil
- Redundanz
- Evt bessere Lesegeschwindigkeit
Nachteil
- Schreibgeschwindigkeit genauso schnell oder langsamer wie bei Einzellaufwerk
- Festplattenredundanz
RAID-Level 5
RAID 5 -min. 3 Festplatten
- Kompromiss aus Performanz (Level 0) und Datensicherheit (Level 1)
- Durch Hinzufügen von Paritätsinformationen Möglichkeit der Wiederherstellung von Daten bei Ausfall einer Festplatte
Vorteil
- Hohe Fehlertoleranz
- höhere Lesegeschwindigkeit entsprechend Anzahl der Platten
Nachteil
- Schreibintensive Arbeiten werden durch Berechung der Parität weniger effizient
Paritätsinformationen
| A | B | A XOR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Paritätsinformationen
| A | B | A XOR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Ungerade Zahl 1 → 1
Paritätsinformationen
| A | B | A XOR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Paritätsinformationen
| Platte 1 | Platte 2 | Platte 3 | Parität |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 |
Paritätsinformationen
| Platte 1 | Platte 2 | Platte 3 | Parität |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
Paritätsinformationen
| Platte 1 | Platte 2 | Platte 3 | Parität |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
Paritätsinformationen
| Platte 1 | Platte 2 | Platte 3 | Parität |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
Paritätsinformationen: Entferne Platte 2 (CRASH)
| Platte 1 | Platte 3 | Parität |
|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
Paritätsinformationen: Entferne Platte 2 (CRASH)
| Platte 1 | Platte 3 | Parität |
|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
Paritätsinformationen: Entferne Platte 2 (CRASH)
| Platte 1 | Platte 3 | Parität |
|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| Platte | 2 |
|---|---|
| 1 | |
| 0 | |
| 1 | |
| 1 |
RAID-Level
RAID 6 -min. 4 Festplatten
- ähnlich RAID 5
- 2 Paritätsinformationen
- Verlust von 2 Laufwerken verkraftbar
Nachteil
- noch rechenintensiver als RAID 5
Vorteil
- Hohe Fehlertoleranz
- höhere Lesegeschwindigkeit
Risiko von Datenverlust minimiert
RAID-Level
RAID 10 -Strip of Mirrors
- Verbund von RAID 0 …
- … über mehrere RAID 1
- Benötigt mindestens 4 Festplatten
- Auf jeden Fall gerade Anzahl
Vorteil
- Schnelle Datenrekonstruktion nach einem Plattenausfall …
- … da nur ein Teil der Daten rekonstruiert werden muss
Nachteil
- Nur 50% der Festplattenkapazität
Raid 10, weil
- zuerst Spiegelung von Datum 1
- dann Striping von Datum 2 mit anschließender Spiegelung
RAID 1+0
RAID-Level
RAID 01 -Mirror of Stripes
- RAID 1 …
- … über mehrere RAID 0
- Benötigt mindestens 4 Festplatten
Vorteil
- Schnelle Datenrekonstruktion nach einem Plattenausfall …
- … da nur ein Teil der Daten rekonstruiert werden muss
Nutzbares Volumen
- 50% der Festplattenkapazität
RAID 01, weil
- zuerst werden Daten 1 und 2 gestriped
- anschließend gespiegelt
RAID O+1
Übungen RAID
Übung 1
Ein RAID-5 ist bitweise XOR-Verknüpft.
Welche Bit müssen in die fehlenden Stellen eingetragen werden?
Übung 1
Ein RAID-5 ist bitweise XOR-Verknüpft.
Welche Bit müssen in die fehlenden Stellen eingetragen werden?
Übung 2
Eine zusammenhängende Datei wird aufgeteilt in die Datenpakete A-E auf einem RAID aus 5 Laufwerke gespeichert.
Wie werden die Datenpakete auf die Laufwerke verteilt? Verbinde
- gespiegelte Platten mit einer Linie mit der Beschriftung mirror ,
- verbinde gekoppelte Platten mit einer Linie mit der Beschriftung stripe ,
- Benenne Paritäten mit P P und
- streiche nicht genutzte Platten durch.
RAID 1
RAID 0+1
RAID 10
RAID 5
RAID 6
RAID(n,m) oder RAID n+m
RAID(n,m)
Neuere Bezeichnung von RAID-Systemen
Es werden nicht mehr RAID Level verwendet.
Stattdessen:
- n = Anzahl der benutzten Platten
- m = Anzahl der Parity-Platten
RAID(n,m) Beispiel RAID (5,2)
Fünf Platten im Verbund
Zwei Platten dürfen maximal ausfallen
→ entspricht RAID 6 mit fünf Platten
Leserate, Schreibrate, Gesamt-Speicherkapazität
Leserate (Datendurchsatzrate)
Schreibrate gesamt
GesamtSpeicherkapazität
-
n x Leserate Einzelplatte
-
(n -m) x Schreibrate Einzelplatte
-
(n -m) x Einzelkapazität
Beispiel: Leserate, Schreibrate, Gesamt-Speicherkapazität
RAID 5
Gesamtkapazität
Datendurchsatz
4 Platten
je 1 TB Kapazität
n - m → 3 TB
Platte 4 für Parität
Lesen: 4 mal so groß wie bei Einzelplatte
Schreiben: 3 mal so groß wie bei Einzelplatte
Hot Spare und Hot Swapping
Hot-Spare-Platten + Hot-Swapping
Mehr Festplatten als vom RAID benötigt werden angeschlossen
- Festplatten werden in Reserve (spare) gehalten
- Diese wird normalerweise nicht verwendet
RAID-Controller erkennt Defekt einer Platte:
- Reserve-Platte wird in im laufenden Betrieb (hot) RAID-Verbund integriert
- Fehlende Daten werden aus vorhandenen Daten berechnet
- Diese Daten werden auf Reserve-Festplatte geschrieben
JBOD und NRAID vs RAID
JBOD
- Just a Bunch of Disks ('nur ein Haufen Platten')
NRAID
- NotRAID
JBOD und NRAID
Zusammenschaltungen (Concatenations) von mehreren Festplatten
Kein Sicherheitsgewinn, da keine Redundanz
Kein Geschwindigkeitsgewinn -Daten werden einfach in Reihe geschrieben
RAID -Verhältnis zwischen Schutzniveau und Leistung
| RAID-Level | Mindestanzahl Platten | Max. Ausfall ohne Datenverlust | Bedingung | Ausfallwahrscheinlichkeit (vereinfacht) |
|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 2 | 0 | keine Redundanz | Sehr hoch (jede Platte kritisch) |
| RAID 1 | 2 | n-1 | solange 1 Platte lebt | Sehr gering |
| RAID 5 | 3 | 1 | egal welche Platte | Mittel |
| RAID 6 | 4 | 2 | egal welche Platten | Gering |
| RAID 10 | 4 | 1 bis n/2 | je 1 pro Spiegelpaar | Sehr gering |
| RAID 01 | 4 | 1 (meist) | abhängig von Gruppe | Höher als RAID 10 |
Links
| RAID-Level | Mindestanzahl Platten | Nettokapazität (bei N Platten gleicher Größe) | Erklärung |
|---|---|---|---|
| 2 | N × Größe | Volle Kapazität, keine Redundanz | RAID 0 |
| 2 | 1 × Größe | Spiegelung, nur eine Platte nutzbar | RAID 1 |
| 3 | (N - 1) × Größe | Eine Platte für Parität | RAID 5 |
| 4 | (N - 2) × Größe | Zwei Platten für Parität | RAID 6 |
| 4 | (N / 2) × Größe | Spiegelung + Striping | RAID 10 |
| 4 | (N / 2) × Größe | Striping + Spiegelung | RAID 01 |
Links
https://www.gservon.de/erklaerung-und-berechnung-raid-0-1-5-6-und-10/
Quellen
- Dokument: Datenverfügbarkeit_RAID
- ID: 137