Am häufigsten gestellte Fragen bezüglich der Technologie RAID und die Antworten

Wann ist RAID notwendig?

Falls Sie Interesse an dieser Technologie haben, haben Sie wahrscheinlich auf ein der unten angegebenen Probleme in Ihrem PC gestoßen oder erwarten es in näherer Zukunft:

Die Speicherkapazität vom Winchester als eine einheitliche logische Platte reicht nicht aus. Oft kommt es bei der Arbeit mit großen Dateien vor (Video, Graphik, Datenbänke).
Die Leistung vom Winchester ist knapp. Es kommt vorwiegend bei der Operation mit Systemen der unlinearen Bildmontage oder bei der gleichzeitigen Datenabfrage von vielen Benutzern.
Die Sicherheit vom Winchester ist ungenügend. Dieses Problem ist typisch für die Situationen, falls die behandelten Daten auf keinem Fall verloren gehen oder immer dem Benutzer zugänglich sein sollen. Es ist die Tatsache, dass jede sogar am meisten sichere Technik ab und zu ausfällt, und als Regel kommt es dann vor, wenn es am wenigsten erwartet wird.

Für die Lösung dieser Probleme sind ausgerechnet die in Ihrem PC geschaffenen RAID Systeme zuständig.

Was ist es RAID?

Im Jahre 1987 haben Patterson, Gibson und Katz aus der Universität Berkeley in Kalifornien einen Artikel "Das Gehäuse aus überflüssigen Arrays für billige Festplatten-Laufwerke (RAID)" (A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID) veröffentlicht. In diesem Artikel wurden verschiedene Arten von Disk-Arrays, die mit der Abkürzung RAID - Redundant Array of Independent (oder Inexpensive) Disks (überflüssiges Array von unabhängigen (oder billigen) Festplatten-Laufwerken) bezeichnet. RAID basiert auf folgender Idee: mehrere kleine oder billige Festplatten-Laufwerke, die als Einheit auftreten, bilden ein System, dessen Kapazität, Geschwindigkeit und Sicherheit optimaler als in Systemen mit am meisten teueren Festplatten-Laufwerken ist. Außerdem erkennt PC es als ein einziges Laufwerk.

Bekanntlich, dass die Zeit vom mittleren Fehlerabstand für das Disk-Array dividiert durch die Anzahl an Laufwerken im Array und die Zeit vom mittleren Fehlerabstand für Einzellaufwerk gleich sind. Als Folge ist die Zeit vom mittleren Fehlerabstand zu klein für viele Applikationen. Aber es gibt eine Reihe von Verfahren, um das Disk-Array tolerant gegen Ausfall eines Laufwerkes zu tun.

In diesem Artikel wurden fünf Arten (Stufen) von Disk-Arrays definiert: RAID-1, RAID-2, RAID-3, RAID-4, RAID-5. Jeder Typ sorgt für den ausfallsicheren Betrieb und bietet verschiedene Vorteile gegenüber dem Einzellaufwerk. Neben diesen fünf Arten ist auch das Disk-Array RAID-0 sehr populär, weil es über keine Redundanz verfügt.

Welche Stufen von RAID gibt es und wie muss man eine Auswahl treffen?

RAID-0. Darunter versteht man eine Gruppe von Laufwerken ohne Redundanz und ohne Paritätskontrolle. Nach der Art der Datenverteilung auf Festplatten vom Array wird RAID-0 mit "Striping" ("gestreift") bezeichnet:

Laufwerk 0	Laufwerk 1	Laufwerk 2
Block 0 Block 3 .... Block N	Block 1 Block 4 .... Block N+1	Block 2 Block 5 .... Block N+2

Denn RAID-0 über keine Redundanz verfügt, führt der Ausfall von einem Laufwerk zum Ausfall vom ganzen Array. Von anderer Seite sichert RAID-0 maximale Datenübertragungsrate und effektiven Einsatz vom Laufwerk. Denn das System RAID-0 fordert keine komplizierten mathematischen oder logischen Berechnungen, sind die Ausgaben für dessen Implementierung minimal.

Der Einsatzbereich ist: Audio und Video Applikationen, die hohe stetige Datenübertragungsrate fordern, welche durch Einzellaufwerk nicht gesichert werden kann. Die Forschungen, gerichtet auf die Feststellung der optimalen Ausführung von Festplatten-Laufwerken für die Station der unlinearen Bildmontage, zeigen, dass das Array RAID-0 aus zwei Laufwerken gegenüber dem Einzellaufwerk die Geschwindigkeit von Schreiben/Lesen um 96% steigert, aus drei Laufwerken um 143% (Angaben laut dem Test Miro VIDEO EXPERT Benchmark).

Minimale Anzahl an Laufwerken im Array ist 2.

RAID-1. Der RAID-1 steht synonym für das "Mirroring" ("Drive Mirroring") oder für die Spiegelung der Festplatten, die gleiche Datenblöcke enthalten und eine logische Platte bilden:

Laufwerk 0	Laufwerk 1
Block 0 Block 1 .... Block N	Block 0 Block 1 .... Block N

Die Aufzeichnung erfolgt auf beiden Festplatten je Paar. Aber die ein Paar zu bildenden Festplatten können gleichzeitig das Lesen ausführen. Also kann die Spiegelung die Geschwindigkeit vom Lesen verdoppeln, die Geschwindigkeit vom Schreiben bleibt nicht geändert. Der RAID-1 bietet 100% Redundanz. Falls eine Festplatte ausfällt, verursacht es keinen Ausfall vom ganzen Array - der Controller schaltet die Vorgänge Lesen/Schreiben auf die andere Festplatte um.

RAID-1 bietet die höchste Datenübertragungsrate zwischen allen Arrays, besonders in Server-Systemen, aber gleichzeitig den schlimmsten Einsatz der Festplatte. Denn das System RAID-1 fordert keine komplizierten mathematischen oder logischen Berechnungen, sind die Ausgaben für dessen Implementierung minimal.

Minimale Anzahl an Laufwerken im Array ist 2.

Um die Schreibgeschwindigkeit und Datensicherheit zu erhöhen, können mehrere Arrays RAID-1 zwischen einander zu einem RAID-0 verbunden werden. Solche Ausführung nennt man "zweistufigen" RAID oder RAID-10 (RAID 0+1)

Laufwerk 0	Laufwerk 1	Laufwerk 2	Laufwerk 3
Block 0 Block 2 .... Block N	Block 0 Block 2 .... Block N	Block 1 Block 3 .... Block N+1	Block 1 Block 3 .... Block N+1

Minimale Anzahl an Laufwerken im Array ist 4.

Der Einsartbereich: billige Arrays, wo die Sicherheit der Datenspeicherung das wichtigste ist.

RAID-2. System mit RAID-2 teilt die Datenblöcke in einzelne Bytes (gleich einem Sektor) auf und verteilt sie auf die Festplatten des Array. Einige Festplatten werden für die Speicherung von ECC (Kode der Fehlerkorrektur) verwendet. Denn mehrere Festplatten Kodes mit ECC als Standardparameter für jeden Sektor haben, weist der RAID-2 keine Vorteile gegenüber dem RAID-3 auf und werden praktisch nicht eingesetzt.

RAID-3. Wie im RAID-2 werden die Datenblöcke in einzelne Bytes gleich einem Sektor aufgeteilt und eine Festplatte enthält die Information über Parität:

Laufwerk 0	Laufwerk 1	Laufwerk 2
Block 0 Block 2 .... Block N	Block 1 Block 3 .... Block N+1	Blockprüfsumme 0 und 1 Blockprüfsumme 2 und 3 .... Blockprüfsumme N und N+1

RAID-3 verlässt sich auf die Kodes von ECC, die in jedem Sektor für die Entdeckung der Fehler gespeichert sind. Falls eine Festplatte ausfällt, ist die Informationsrückspeicherung mittels Berechnung, die ODER (XOR) ausschließt, aufgrund der auf anderen Festplatten gespeicherten Daten möglich. Jede Aufzeichnung ist auf alle Festplatten-Laufwerke verteilt, deshalb ist diese Art vom Array für den Betrieb in Applikationen, die aktiv den Datenaustausch mit Disk-Untersystem ausführen, ideal. Denn bei jedem Vorgang Schreiben-Lesen werden alle Festplatten vom Array angesprochen, kann der RAID-3 nicht gleichzeitig mehrere Operationen ausführen. Auf solche Weise ist der RAID-3 am besten für ein Einnutzer-und Einprozeßsystem mit langen Abspeicherungen geeignet. Für den Betrieb mit kurzen Abspeicherungen ist die Umdrehung der Festplatten zu synchronisieren, sonst nimmt die Übertragungsrate unvermeidlich ab. Dieses System wird selten verwendet, denn gegenüber dem RAID-5 nicht so optimal ist. Die Implementierung ist sehr aufwendig.

Minimale Anzahl an Laufwerken im Array ist 3.

RAID-4. Der RAID-4 ist dem RAID-3 gleich, das Byte ist aber größer als ein Sektor. In diesem Fall erfolgt das Lesen aus einer Festplatte (abgesehen von der Festplatte, wo die Paritätsdaten gespeichert sind), deshalb sind mehrere Lesezugriffe möglich. Aber denn jede Abspeicherung soll die Festplatte mit Paritätsdaten erneuern, ist die gleichzeitige Ausführung mehrerer Abspeicherungen unmöglich. Dieses Array hat keine Vorteile gegenüber dem RAID-5.

RAID-5. Dieses Array nennt man "Array mit verteilter Parität". Dieses Array beseitigt einen für den RAID-4 typischen Nachteil - Unmöglichkeit von mehreren gleichzeitigen Abspeicherungen. Hier, wie auch im RAID-4, werden größere Bytes verwendet, aber im Gegensatz zu RAID-4, sind die Paritätsdaten nicht auf einer Platte sondern über alle Platten verteilt gespeichert:

Laufwerk 0	Laufwerk 1	Laufwerk 2
Block 0 Block 2 .... Blockprüfsumme N und N+1	Block 1 Blockprüfsumme 3 und 4 .... Block N+1	Blockprüfsumme 1 und 2 Block 3 .... Block N

Die Abspeicherungen rufen eine Festplatte mit Daten und eine mit Paritätsdaten ab. Denn die Paritätsdaten für verschiedene Bytes sind auf verschiedenen Festplatten gespeichert, ist die Ausführung von mehreren gleichzeitigen Abspeicherungen nur dann unmöglich, falls die Datenblöcke oder Paritätsdaten auf derselben Festplatte sind. Je mehr Festplatten im Array sind, desto seltener fallen Datenblöcke oder Paritätsdaten zusammen.

Der Einsatzbereich: sichere Arrays mit großen Volumen. Die Implementierung ist sehr aufwendig.

Minimale Anzahl an Laufwerken im Array ist 3.

RAID-1 oder RAID-5?

Im RAID-5 wird die Festplatte gegenüber dem RAID-1 räumlich mehr sparsam eingesetzt, denn hier wird keine Kopie der redundanten Daten, sondern nur die Prüfzeit gespeichert. Als Ergebnis kann man im RAID-5 verschiedene Anzahl an Festplatten vereinigen, aus denen nur eine redundante Daten enthält.

Aber besonders optimales Einsetzen der Festplatte wird aufgrund der niedrigen Transferrate erzielt. Bei Schreibvorgängen im RAID-5 ist es notwendig jedes Mal Paritätsdaten zu erneuern. Dafür muss man aber feststellen, welche Paritätsbits geändert worden sind. Zuerst werden die Daten, die zu erneuern sind, ausgelesen. Dann werden diese Daten über XOR mit neuen Daten verknüpft. Als Ergebnis gibt es ein Bitmuster, wo jedes Bit =1 bedeutet, dass in Paritätsdaten hier der Wert zu ändern ist. Die aktualisierten Paritätsdaten werden dann an eine angegebene Stelle gespeichert. Also für jede Abspeicherung führt der RAID-5 zwei Lesen, zwei Schreiben und zwei XOR-Verknüpfungen aus.

Der sparsame Einsatz der Festplatte (anstatt der Kopien wird der Paritätsblock gespeichert) kostet aber Zeit: die Generation und die Aktualisierung der Parität nehmen eine zusätzliche Zeit in Anspruch. Das bedeutet, dass der Schreibvorgang im RAID-5 langsamer als im RAID-1 im Verhältnis 3:5 oder sogar 1:3 (d.h. die Geschwindigkeit vom Schreiben im RAID-5 steht im Verhältnis von 3/5 bis zu 1/3 zur Geschwindigkeit im RAID-1) ist. Auf solche Weise hat es keinen Sinn, den RAID-5 als Software-Variante zu schaffen. Es ist auch nicht für die Anwendung empfohlen, wo die Geschwindigkeit vom Schreibvorgang die wichtigste Rolle spielt.

Welche Art der RAID-Implementierung muss man auswählen: Software-Implementierung oder Hardware-Implementierung?

Bei der Beschreibung von verschiedenen Stufen vom RAID ist es zu bemerken, dass keine spezifischen Anforderungen an die Hardware angegeben sind, die bei der Implementierung von RAID notwendig sind. Daraus kann man folgende Schlussfolgerungen ziehen, alles, was zu tun ist, die notwendige Anzahl der Festplatten an den PC-Controller anzuschließen und die geeignete Software einzuladen. Es ist nur teilweise richtig!

Wirklich, es gibt eine Möglichkeit der Software-Implementierung von RAID. Als Beispiel kann man das Betriebssystem Microsoft Windows NT 4.0 Server und weitere Versionen nennen, wo die Implementierung von RAID-0, -1 und sogar RAID-5 aufgrund der Software möglich ist. Solche Lösung ist aber als sehr vereinfachte Variante anzuschauen, die den Einsatz aller Möglichkeiten vom RAID-Array nicht erlaubt. Es genügt hier zu bemerken, dass bei der Software-Implementierung vom RAID die Datenverteilung auf die Festplatten, die Berechnung der Prüfzahlen etc. voll über die Zentraleinheit realisiert werden. Es wirkt sich negativ auf die Leistung und die Sicherheit vom System aus. Aus demselben Grund fehlen hier die Dienstfunktionen. Also erfolgen alle Operationen mit Festplatten (Austausch der fehlerhaften Platte oder Ergänzung durch eine neue Platte) sowie Änderung der RAID-Stufe mit vollem Datenverlust. Die Ausführung anderer Vorgänge dabei ist auch verboten. Als einziger Vorteil solcher RAID-Implementierung dienen minimale Ausgaben.

Die Hardware-Implementierung bietet mehrere Vorteile aufgrund der speziellen RAID-Controller:

Der geeignete Controller entlastet deutlich die Zentraleinheit hinsichtlich RAID-Operationen. Die Wertigkeit vom Controller nimmt mit der Stufe vom RAID zu.
Als Regel sind die Controller mit Treibern versorgt, die RAID-Implementierung praktisch in jedem populären Betriebssystem erlauben.
Eingebautes BIOS des Controllers und beigelegte Steuerprogramme erlauben dem Systemverwalter leichtes Anschalten und Abschalten sowie leichten Austausch von Festplatten, die einem RAID gehören. Mit dessen Hilfe ist auch die Bildung von mehreren RAID- Arrays verschiedener Stufen sowie Überwachung des Zustandes vom Disc-Arrays etc. möglich. In verbesserten Controller-Modellen können diese Operationen ohne Anschalten der Systemeinheit erfolgen. Viele Operationen kann man im Hintergrundbetrieb ausführen, d.h. ohne Unterbrechung laufender Arbeit und sogar über Fernsteuerung von jedem Arbeitsplatz (falls der Zugriff vorhanden ist).
Die Controller können mit Pufferspeicher ("Cache") versorgt werden, in dem einige von letzten Datenblöcken gespeichert werden. Er steigert deutlich die Schnellwirkung vom Festplattensystem, falls einige Dateien häufig abgerufen werden.

Der Nachteil der Hardware-Implementierung vom RAID besteht darin, dass RAID-Controller relativ aufwendig sind. Aber Sicherheit, Schnellwirkung, Service kosten dieses Geld. Letzte Zeit, mit der Entwicklung der Mikroprozessortechnik erfolgt die rapide Verbilligung von RAID-Controllern (besonders von früheren Modellen) und deren Preis ist zurzeit mit dem Preis von normalen Festplattencontrollern vergleichbar. Es macht möglich, die RAID-Systeme nicht nur in teueren Großrechnern sondern auch in Servern niedriger Ebene und in Workstationen zu installieren.

Wie muss man eine Auswahl vom RAID-Controller treffen?

Es gibt verschiedene Arten von RAID-Controllern. Sie unterscheiden sich voneinander durch deren Funktionalität, Ausführung und Preis:

Festplattencontroller mit RAID - Funktionen

Eigentlich, normaler Festplattencontroller mit speziellem BIOS kann aus Laufwerken ein RAID-Array bilden, als Regel, auf der Stufe 0, 1 oder 0+1.

Schlussfolgerungen: Festplattencontroller mit RAID-Funktionen können nicht als RAID-Controller sogar für den Server mittlerer Ebene (Cache fehlt, kein Unterstützung von RAID 3 oder 5) empfohlen werden. Gleichzeitig ist es eine gute Auswahl für Server niedriger Ebene, grafische Stationen und Systeme der unlinearen Bildmontage, wo die wichtigste Rolle das Verhältnis Preis-Leistung spielt.

RAID-Controller, die paarweise mit schon vorhandenen Festplattencontrollern arbeiten ("0"-Kanal- RAID-Controller)

Diese RAID-Controller wurden als RAID-Ergänzung zu Festplattencontrollern, angeordnet auf Systemplatinen, entwickelt. Auf solche Weise, befindet sich auf der Controllerplatine nur "logischer" Teil vom RAID-Controller, und der Datenaustausch mit Festplatten wird über einen Festplattencontroller, angeordnet auf der Systemplatine, ausgeführt. Solche "abgeschnittene" Controller unterstützen, als Regel, viele Funktionen der vollwertigen RAID-Controller, aber deren Preis ist viel niedriger. Solche Lösung verfügt aber über eine Reihe von Nachteilen. Der wichtigste darunter besteht darin, dass der "abgeschnittene" Controller fest mit einem konkreten Typ der Mikroschaltung im Festplattencontroller "verbunden" ist, d.h. er wird nur auf Systemplatinen mit solcher Mikroschaltung arbeitsfähig.

Das Mischen vom RAID-Controller mit dem Festplattencontroller über einen PCI-Bus verursacht die wesentliche Belastung dieses Busses und bremst andere Eingabe-Ausgabeoperationen. Zur Steigerung der Gesamtleistung vom System wird auf einigen Systemplatinen eine ergänzende Schnittstelle, die als PCI-RAIDport bezeichnet wird, eingebaut. Diese Schnittstelle erlaubt einen direkten Datenaustausch zwischen dem RAID-Controller und dem Controller auf SCSI Controller auf der Systemplatine.

Schlussfolgerungen: "0"-Kanal-RAID-Controller, die paarweise mit den vorhandenen Festplattencontrollern im Einsatz sind, kosten nicht viel mehr, als hochwertige Festplattencontroller, Typ Ultra2 SCSI. Aber sie verfügen über fast gleiche Funktionalität gegenüber den vollwertigen RAID-Controllern (kein Batteriemodul zum Schutz vom Cache (BBU) und keine Clusterbildung von RAID-Controllern). Der Nachteil besteht darin, dass sie nur zum Einsatz auf bestimmten Typen von Systemplatinen geeignet sind. Es verringert deren Einsatzbereich.

"1+"-Kanal-RAID-Controller

Unter Berücksichtigung vom wichtigen Nachteil der "0"-Kanal-RAID-Controller, haben die Entwickler eine Baureihe durch die Controller ergänzt, die über eigenen Festplattencontroller verfügen. Es erlaubt deren Einsatz als selbständige Einkanal-RAID- Controller mit jeder PCI Systemplatine oder als Ergänzung zum Festplattencontroller auf der Systemplatine. Im letzten Fall kann der Benutzer für die Bildung vom RAID-Array alle Disc-Kanäle anwenden. Andere Daten weisen fast keine Unterschiede gegenüber den "0"-Kanal-Modellen auf.

Schlussfolgerungen: "1+"-Kanal-RAID-Controller verfügen über fast gleiche Funktionalität gegenüber den vollwertigen RAID-Controllern (nur mehr langsamer RISC-Prozessor, kein Batteriemodul zum Schutz vom Cache (BBU)) aber deren Preis ist wesentlich niedriger. Möglich ist der Betrieb mit vorhandenen Festplattencontrollern der Systemplatine (zusätzliche Einsparung). Man kann sie für Server niedriger und mittlerer Ebene empfehlen, wo gute Kennwerte bei minimalen Kosten erzielt werden.

Vollwertige RAID-Controller

Diese RAID-Controller haben alles zum Einsatz mit hochproduktiven Festplatten-Systemen:

BIOS erlaubt Gestaltung und Formatierung vom RAID verschiedener Stufen unabhängig vom Betriebssystem.
Schnelllaufender RISC-Prozessor für schnelle Ermittlung von Prüfsummen und sofortige Fehlerkorrektur.
Cache für die Speicherung der oft abgerufenen Daten und Batteriemodul für ausfallsicheren Cache.
Bis auf 3 Kanäle mit Hochleistung, die unabhängig funktionieren. Jeder unterstützt bis auf 15 Laufwerke.
Unterstützung der Clusterbildung für Controller, um supersichere Systeme zu schaffen.

Schlussfolgerungen: vollwertige RAID-Controller entsprechen den höchsten Anforderungen hinsichtlich der Leistung und Sicherheit. Sie können für Server mittlerer und oberer Ebene empfohlen werden.

Äußere RAID-Controller

Ungeachtet der wunderbaren Daten von oben genannten RAID-Controllern, haben sie einen wesentlichen Nachteil. Er ist mit deren Ausführung verbunden. Das sind interne Controller. Sie werden durch einen internen PCI-Bus der Systemplatine gesteuert und gespeist. Selbstverständlich können die Störungen und Ausfälle der Systemplatine Zerstörungen in Daten oder Datenverlust im RAID-Array verursachen. Äußere RAID-Controller sind von diesem Nachteil frei. Der Begriff "äußere" hat hier Doppelbedeutung: a) solche Controller befinden sich, als Regel, im getrennten Gehäuse (mit dem RAID-Array zusammen), das ein unabhängiges Speiseteil hat und b) werden durch äußeren SCSI-Kanal vom Controller gesteuert, der an die Systemplatine angeschlossen wird. Der SCSI-Controller erkennt den äußeren RAID-Controller mit dem Disk-Array als ein SCSI-Laufwerk. Die Ausführung vom äußeren RAID-Controller hat eine Größe von 3,5" oder 5,25", die dem Laufwerk gleich ist. Auf der Vorderplatte vom äußeren RAID-Controller kann die Flüssigkristallanzeige, die den Zustand und die Parameter vom Controller anzeigt, und die Tastatur für Steuerung und Einstellung, eingebaut werden. Die Modularität ist ein anderes Merkmal der Ausführung: äußerer RAID-Controller kann sich aus basischer Motherboard und Tochterplatten, auf denen zusätzliche Kanäle sind, zusammensetzen. Verschiedene Modelle von Tochterplatten können allerlei Arten von Kanälen Ultra Wide SCSI, LVD SCSI oder FC-AL enthalten. Diese Kanäle können bilateral sein, d.h. sie arbeiten als Host für an sie angeschlossene Platten oder als Drive beim Anschalten an anderen Controller. Selbstverständlich kosten die äußeren Controller mehr als gleiche interne Modelle, aber es löhnt sich, denn die Funktionalität der Äußeren RAID-Controller ist breiter.

Bilaterale Kanäle und die Ausführung erlauben die Bildung von so genannten Cluster-Disk-Systemen, deren Sicherheit sehr hoch ist. In solchen Systemen sind mehrere Server gleichzeitig mit mehreren RAID-Controllern, die mehrere Disk-Arrays steuern, verbunden. Dabei verursacht der Ausfall einer Komponente in diesem System (Server, RAID-Controller, Platte, Speiseteil, Kabel und etc.) keinen Ausfall vom ganzen System. Es wirkt sich nur auf dessen Leistung aus.

Schlussfolgerungen: äußere RAID-Controller sichern die höchste Leistung und Sicherung gegenüber anderen RAID-Controllern. Sie können zum Einsatz in Servern mittlerer und oberer Ebene empfohlen werden. Die FC-AL-Kanäle trennen wesentlich Server und RAID-Arrays und sorgen für Datenschutz. Dank bilateraler Kanäle bilden Controller und Disk-Arrays einen supersicheren Cluster. Die Unempfindlichkeit gegenüber den Betriebssystemen erleichtert die Einstellung und beseitigt ewige Probleme mit "schiefen" Treibern. Der einzige Nachteil ist ein relativ hoher Preis. Aber in einigen Fällen kann der Einsatz vom äußeren RAID-Controller die Mittel sparen. Z.B. in Systemen, wo zwei Server mit RAID-Arrays funktionieren sollen. Hier kann der Einsatz vom äußeren RAID-Controller mit gesamtem Disk-Array, angeschlossen an SCSI-Controller von jedem Server, den internen RAID-Controller ersparen, die Benutzung der Platte optimieren, Einstellung und Bedienung erleichtern.

Was bedeutet "Hot swap" (sofortiger Austausch)?

Die Hauptaufgabe der RAID-Technologie ist erhöhte Sicherheit der Datenspeicherung und sofortigen Zugriff auf die Daten, die im Disk-Array gespeichert werden, sowie zunehmende Servicefreundlichkeit beim Betrieb mit Disk-Array. Falls eine Platte im RAID-Array mit der Redundanz (außer der Stufe 0) ausfällt, kann das System die Arbeit fortsetzen, denn der RAID-Controller aufgrund redundanter Daten kann die Rückspeicherung der auf der fehlerhaften Platte gespeicherten Information ausführen. Weitere Wiederherstellung vom Disk-Array ist nur mit Hilfe vom Bediener möglich, der die fehlerhafte Platte austauschen soll. Für die Realisierung von "Hot swap" ist Folgendes notwendig:

RAID-Controller, in dem der Betrieb "Hot swap" aktiviert ist.
Spezielles Bauteil, das den Austausch von Platten erlaubt, ohne das Gehäuse auszubauen.
Als solches Bauteil kann man benutzen:
1. Spezielles Winchester-Gehäuse, das aus einem Kästchen mit der 3,5" Festplatte drin besteht. Das Kästchen wird in einen U- förmigen Rahmen eingebaut, der durch einen genormten 5,25" Steckplatz am Systemgehäuse gefestigt wird. Am Gehäuse-Rahmen befindet sich die Steuereinheit für die Speisung der Platte sowie das Schloss mit dem Schlüssel. Über dieses Schloss erfolgt mechanisches Sperren/Entsperren der Platte und Schalten/Ausschalten der Spannung. Normalerweise sind die Kästchen mit einem Umschalter der SCSI ID-Nummer, einer Anzeige der SCSI ID-Nummer, einer Anzeige vom Plattenzugriff und mit 1 oder 2 Lüftern versorgt. Das Gehäuse hat folgende Vorteile: es ist bequem und schützt die Platte, der Austausch vom Laufwerk gefährdet das Betriebssystem nicht, die Anzeigen und Lüfter. Der Nachteil: relativ hoher Preis, zusätzliche Stecker und Schaltungen, die Ausfälle hervorrufen können.
2. Der Korb für SCSI-Platten mit der Schnittstelle SCA (80-adriges Kabel, in dem Signalleitungen und Speisung vereinigt sind). Unter dem Korb versteht man einen U- förmigen Rahmen, der zwei oder vier genormte Steckplätze vom Gehäuse einnimmt und in dem drei oder sechs SCA SCSI-Platten eingebaut werden können. Die Beantworter von SCA SCSI -Steckern sind auf der Leiterplatte eingelötet, die das Flachbandkabel ersetzt. Auf der Leiterplatte ist ein schaltbarer SCSI -Terminator, Stecker für den Anschluss an den Controller und an den folgenden Korb, Brücken (Umschalter) für SCSI ID-Nummer der Einheit angeordnet. Im Korb können Lüfter eingebaut werden. Die Vorteile: relativ niedriger Preis, einfache Ausführung. Die Nachteile: Festplattengehäuse hat keinen Schutz vor mechanischen Beschädigungen beim Austausch, der Austausch kann das Betriebssystem gefährden, keine Anzeigen der SCSI ID-Nummer und keine Anzeigen vom Plattenzugriff.

Was bedeutet "Hot Spare" (hitzige Reserve)

Die Technologie Hot Spare hält man oft für die Alternative von "Hot Swap", obwohl es nicht ganz richtig ist. Für die Implementierung von Hot Spare ist folgendes notwendig:

RAID-Controller, in dem der Betrieb "Hot Spare" aktiviert ist.
Mindestens eine zusätzliche Platte, an die, wie an alle anderen Festplatten im Disk-Array, Signalkabel und Speisekabel angeschlossen sind.

Bei der Initialisierung vom RAID-Array funktioniert diese Platte als Teil vom RAID, aber nicht aktiv, sondern als Hot Spare. Falls eine Festplatte vom RAID-Array ausfällt, schaltet RAID-Controller automatisch fehlerhafte Platte aus und aktiviert die Reserve. Die Übertragung oder Rückspeicherung der Information erfolgt im Hintergrundbetrieb. Das Wirken vom System wird dabei nicht unterbrochen. Der Vorteil: die Zeit, wenn RAID-Array im ungeschützten Betrieb funktioniert, ist minimal. Der Nachteil: eine zusätzliche Platte, die vorwiegend außer Betrieb ist. Dabei verbraucht sie Energie und entwickelt Wärme.

Welche Anforderungen gibt es an das Speiseteil vom RAID-Array?

Bei der Projektierung vom Festplattensystem muss man obligatorisch die Fertigungsqualität vom Speiseteil berücksichtigen. Dazu gibt es zwei Ursachen:

Jede Festplatte nimmt, besonders beim Start, Leistung auf. Das belastet das Speiseteil.
Es ist umsonst, das sichere RAID-Array nur aufgrund des sicheren RAID-Controllers und des Disk-Array zu schaffen, falls es an unsicheres Speiseteil angeschlossen ist.

Für die Speisung vom Disk-Array ist die Anwendung vom zusätzlichen Speiseteil (mit Funktion Hot swap) sehr erwünscht. Zur Verringerung der Speiseteil-Belastung beim Start, falls die Anzahl an Festplatten groß ist, kann man die Funktion vom seriellen Start anwenden.

Bedarf das RAID-Array der Zwangkühlung?

RAID-Komponenten, Controller und besonders Festplatten, wie schon erwähnt wurde, nehmen hunderte Watt ein und entwickeln daraus Wärme. Diese Wärme muss man ständig ableiten, sonst kann es zum Überhitzen führen, was den Ausfall der Festplatten und des Controllers verursachen kann. Zu diesem Zweck werden zusätzliche Lüfter verwendet. Teilweise werden sie direkt für die Belüftung der Festplatten, teilweise für die Wärmeabfuhr und teilweise für die Zulüftung eingesetzt.