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