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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
Leitfaden
1 Die Wurzeln von Ubuntu
2 Was ist Ubuntu?
3 Die Versionen im Detail
4 Die Möglichkeiten der beiliegenden DVDs
5 Daten aus Windows sichern
6 Die Installation
7 Erste Schritte
8 Kubuntu und Xubuntu
9 Ubuntu mobil
10 Programme und Pakete installieren
11 Internet und E-Mail
12 Office
13 Grafik und Bildbearbeitung
14 Multimedia
15 Das Terminal
16 Programmierung und Design
17 Einrichtung der grundlegenden Hardware
18 Software- und Paketverwaltung
19 Architektur
20 Backup und Sicherheit
21 Desktop-Virtualisierung
22 Server-Installation
23 Sicherheit und Monitoring
24 Netzwerke
25 Server im Heim- und Firmennetzwerk
26 Der Server im Internet
27 Server-Virtualisierung mit KVM
28 Server-Virtualisierung mit Xen
29 Hilfe
30 Befehlsreferenz
Mark Shuttleworth
Glossar
Stichwort

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Ubuntu GNU/Linux von Marcus Fischer
Das umfassende Handbuch, aktuell zu Ubuntu 10.04 LTS "Lucid Lynx"
Buch: Ubuntu GNU/Linux

Ubuntu GNU/Linux
5., aktualisierte und erweiterte Auflage, gebunden, mit 2 DVDs
1.104 S., 39,90 Euro
Galileo Computing
ISBN 978-3-8362-1654-8
Pfeil 22 Server-Installation
Pfeil 22.1 Planung
Pfeil 22.1.1 Risiko-Management
Pfeil 22.1.2 Anforderungen an die Hardware
Pfeil 22.2 Vorbereitungen
Pfeil 22.2.1 Partitionierung
Pfeil 22.2.2 Dateisystem
Pfeil 22.3 RAID
Pfeil 22.3.1 RAID-Level
Pfeil 22.3.2 Hardware- versus Software-RAID
Pfeil 22.4 Logical Volume Manager
Pfeil 22.4.1 Grundlagen
Pfeil 22.4.2 Einrichtung
Pfeil 22.5 Installation eines Servers


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22.3 RAID Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Unter einem Redundant Array of Independent Disks (RAID) versteht man ein (häufig auf Servern eingesetztes) Modul aus mehreren, voneinander unabhängigen Festplatten. Mit einem RAID kann der Ausfall einer Festplatte ohne Datenverlust verkraftet werden. RAID-Systeme verbessern die Zugriffszeiten, die Speicherkapazität und die Zuverlässigkeit (Ausfallsicherheit) von Magnetplattenspeichern. RAID wird auch als Abkürzung für Redundant Array of Inexpensive Disks interpretiert (redundante Anordnung preiswerter Festplatten). Das RAID-Konzept wurde Ende der 80er-Jahre an der Berkeley-Universität in Kalifornien entwickelt.

Verteiltes Speichern

Bei RAID handelt es sich um ein Verfahren zur Datenspeicherung, bei dem die Daten meist zusammen mit Fehlerkorrekturcodes (z. B. Paritäts-Bits) auf mindestens zwei Festplattenlaufwerken verteilt gespeichert werden. Das Festplatten-System wird durch Verwaltungsprogramme und einen Festplatten-Controller gesteuert. Ein Array ist ein Festplattensatz, auf dem die Dateien nach bestimmten Verfahrensweisen wie bei einer Datenbank ablegt werden.

Komponenten

Ein RAID-System setzt sich aus drei Komponenten zusammen:

  • dem Array aus mindestens zwei Magnet-Speicherplatten
  • dem Hardware-Controller zur Steuerung des Arrays
  • dem Programm zur Steuerung der Lese- und Schreibzugriffe auf das Array

Hardware-RAID

Bei Hardware-RAID-Systemen ist die Verwaltungs-Software im Disk-Controller untergebracht. Der Controller ist ein Chip, der das Lesen und Schreiben von Daten von dem und auf das Laufwerk eines Computers steuert. Der Controller positioniert den Schreib- und Lesekopf, dient als Bindeglied zwischen Laufwerk und Hauptprozessor (CPU) und steuert die Datenübertragung von und zum Arbeitsspeicher (RAM). Hardware-RAID-Systeme bieten den Vorteil, dass die Zugriffszeit auf die Speicherplatten unabhängig von der Auslastung des Hauptprozessors (CPU) des Servers ist.

Software-RAID

Bei Software-RAID-Systemen wird das Betriebssystem vom Server verwaltet. Dies hat den Nachteil, dass die Zugriffszeiten von der Auslastung des Servers abhängig sind. Software-RAID-Systeme sind jedoch preiswert und flexibel.

Es gibt zwei Möglichkeiten, ein RAID auf Ihrem Server zu installieren:

  • Hardware-basiert
    Wenn Ihr Server einen Hardware-RAID-Controller besitzt, sollten Sie sich die Dokumentation für diesen anschauen. Jeder RAID-Controller hat andere Eigenschaften, sodass sich eine generelle Aussage über die Funktionsweise von RAID-Controllern nicht treffen lässt.
  • Software-basiert
    Besitzt Ihr Server diesen Controller nicht, steht Ihnen auch eine software-basierte Lösung zur Verfügung. Zwar besitzen software-basierte RAID-Systeme oftmals nicht dieselbe Qualität wie hardware-basierte RAID-Systeme, dafür müssen Sie aber auch keine neuen und kostspieligen Anschaffungen mehr tätigen.

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22.3.1 RAID-Level Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Es gibt vier Wege, software-basierte RAID-Systeme zu implementieren:

  • RAID 0 – Disk striping
    Bei dieser Methode werden zwei Festplatten gebündelt. Für die Performance ist dies eine wunderbare Sache, weil Sie zwei Controller haben, die den Datenfluss simultan abarbeiten. RAID 0 hat aber den Nachteil, dass diese Variante relativ fehleranfällig und redundant ist. Wenn eine der beiden Festplatten in RAID 0 kaputtgeht, haben Sie keinen Zugriff mehr auf die Daten.
  • RAID 1 – Disk-Spiegelung
    In einem RAID-1-Verbund wird eine Festplatte dazu verwendet, alle I/O-Aktionen abzuarbeiten, und die andere Festplatte fungiert als Backup-Festplatte. Alles, was auf der aktiven Festplatte passiert, geschieht auch auf dem Backup, sodass die Backup-Platte zu jeder Zeit denselben Datenbestand hält wie die aktive Festplatte. Wenn die aktive Festplatte also einmal ausfallen sollte, kann die Backup-Festplatte leicht übernehmen. Diese Methode ist relativ sicher, hat aber eine verhältnismäßig niedrige Performance. Deswegen sollten Sie diese Variante nicht benutzen, wenn Sie viele Daten in die Speichergeräte schreiben, oder aber Ihr RAID 1 sollte so aufgebaut sein, dass zwei Controller vorhanden sind, die die Schreibgeschwindigkeit erhöhen. Für statische Inhalte ist RAID 1 aber eine gute Lösung.
  • RAID 10 – der Kompromiss
    Diese Variante bietet Ihnen alle Vorteile aus RAID 0 und RAID 1 – exzellente Performance und äußerst geringe Fehleranfälligkeit zugleich. Dennoch gibt es auch einen Nachtteil: Sie benötigen mindestens vier Festplatten.
  • RAID 5
    Wenn Sie viele Daten schreiben müssen, bietet RAID 5 die besten Möglichkeiten. Es werden drei Festplatten benötigt. Wenn eine Datei geschrieben wird, wird sie direkt auf zwei der drei Festplatten übertragen, während auf die dritte Festplatte Paritätsinformationen für diese Datei geschrieben werden. Auf diese Weise kann die Datei leicht rekonstruiert werden, falls eine der ersten beiden Festplatten kaputtgeht. Für eine noch bessere Performance werden die Paritätsinformationen auf die gesamte Festplattenmatrix verteilt, sodass keine bestimmte Festplatte alle Paritätsinformationen enthält.

Striping

RAID bewerkstelligt die Bildung eines einzigen logischen Laufwerks aus mehreren Untereinheiten durch einen Vorgang, der als Striping bezeichnet wird. Beim Striping werden Informationen in eine logische Aufteilung gebracht, sodass die einzelnen Dateien über mehrere Laufwerke verteilt sind. Ein Stripe-Segment kann nicht mehr als ein einzelnes Byte oder auch mehrere Sektoren umfassen. Striping hat den Vorteil des schnelleren Datenzugangs, da die einzelnen Laufwerke parallel zugänglich sind. Der Nachteil besteht darin, dass die Kapazität des Arrays mit der Formatierung festgelegt ist, sodass eine Erweiterung nicht durch das Hinzufügen von weiteren Laufwerken erreicht werden kann.

Parität

Paritätsinformationen, die für ein RAID-Setup genutzt werden, sind eine Art Summierung aller Dateien auf dem RAID. Geht eine Festplatte kaputt, kann die Datei aufgrund der Paritätsinformationen rekonstruiet werden.

Neben den genannten RAIDs gibt es aber auch noch andere RAID-Lösungen. Diese ähneln im Großen und Ganzen den hier erläuterten:

  • RAID 3
    Bei RAID 3 (»Parallel Array with Parity«) wird bei jeder Datenspeicherung eine Paritätsprüfung durchgeführt und das Ergebnis auf einer eigenen Festplatte festgehalten, der Paritätsplatte. Fällt eine Magnetplatte aus, können die darauf gespeicherten Daten mithilfe der Paritätsdaten wiederhergestellt werden. Da jede Schreibaktion den Inhalt der Paritätsplatte verändert, kann nicht gleichzeitig auf alle Platten des Arrays geschrieben werden. Lesezugriffe können jedoch auf alle Platten gleichzeitig erfolgen.
  • RAID 6
    Bei RAID 6 wird zusätzlich zum RAID-5-Verfahren eine weitere, unabhängige Paritätsinformation auf einem zusätzlichen Festplatten-Laufwerk gespeichert. Aufgrund der zusätzlichen Paritätsberechnung und -speicherung sind die Schreibzugriffe etwas langsamer als bei RAID 5. Dafür ist die Ausfallsicherheit noch höher.
  • RAID 7
    RAID 7 ähnelt RAID 5, jedoch wird bei RAID 7 in der Steuereinheit zusätzlich ein lokales Betriebssystem mit Echtzeitfunktionalität eingesetzt. Für RAID 7 werden schnelle Datenbusse und mehrere, größere Pufferspeicher benutzt. Die Daten in den Pufferspeichern und auf den Laufwerken werden asynchron verarbeitet. Dadurch sind sie unabhängig von der Datenübertragung auf dem Bus. Die asynchrone Verarbeitung beschleunigt die Schreib- und Lesevorgänge gegenüber anderen RAID-Verfahren erheblich. Wie bei RAID 6 kann auch bei RAID 7 die Paritätsinformation für eines oder für mehrere Laufwerke erzeugt werden.

LVM

Zusätzlich zu den RAID-Lösungen gibt es auch noch andere Speichermöglichkeiten mit Festplatten: Logical Volumes und traditionelle Partionierungen. Vor allem für Data Volumes eignen sich Logical Partitions, weil sie nicht nur leicht zu vergrößern sind, sondern weil sie eine sogenannte Snapshot-Funktion enthalten. Unter Verwendung einer weiteren Partition werden alle Änderungen abgefangen und können bei Bedarf leicht und schnell rückgängig gemacht werden. Die Schnappschuss-Partition kann dabei kleiner sein als das Original. Mithilfe der Schnappschuss-Funktionen können, anders als bei der traditionellen Partitionierung, weit über 16 Partitionierungen erstellt werden. Einen einzigen Nachteil hat dieses Feature allerdings: Sie können davon nicht booten.


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22.3.2 Hardware- versus Software-RAID topZur vorigen Überschrift

Sie haben prinzipiell drei Möglichkeiten, ein RAID aufzubauen:

  • Hardware
    Die ersten beiden Möglichkeiten benötigen eine spezielle Hardware.
  • RAID-Controller
    Bei einem sogenannten Hardware-RAID kümmert sich ein separater RAID-Controller um die Verwaltung der Festplatten. Dies hat den Vorteil, dass die restliche Hardware (z. B. die CPU) durch diese Verwaltung nicht belastet wird. In der Folge ist ein solches RAID sehr schnell und stabil – oftmals ist sogar der Autausch defekter Festplatten während des Betriebs (das sogenannte Hot Swap) problemlos möglich. Ein Nachteil dieser Technik ist der mitunter hohe Preis eines solchen Controllers und das Fehlen geeigneter Linux-Treiber.
  • Festplatten-Controller + Software
    Ein sogenanntes BIOS-Software-RAID ist sehr weit verbreitet und heutzutage auf vielen Mainboards vorhanden. Hierbei arbeitet das BIOS mit einem günstigen Festplatten-Controller zusammen, um verschiedene RAID-Level zu realisieren. Das Betriebssystem muss zusätzlich bestimmte Treiber zur Verfügung stellen, um dieses RAID nutzen zu können. Oftmals wird diese Kombination auch »Fakeraid« genannt, da die Werbung vieler Mainboard-Hersteller das Vorhandensein eines echten RAID-Controllers suggeriert. Gegenüber dem reinen Hardware-RAID muss sich bei dieser Lösung die CPU um die Verwaltung des RAIDS kümmern, was einen Geschwindigkeitsverlust bedeutet.
  • Software
    Wenn Sie keinen »echten« RAID-Controller Ihr Eigen nennen können, ist ein Software-RAID die prädestinierte Methode und auf jeden Fall gegenüber dem BIOS-Software-RAID zu bevorzugen. Hierbei übernimmt das Betriebssystem direkt per Software die RAID-Verwaltung. Die Geschwindigkeit ist zumindest ähnlich, die Flexibilität aber wesentlich höher als bei einem BIOS-Software-RAID. Sie benötigen keine besondere Hardware außer einem gewöhnlichen Festplatten-Controller und mindestens zwei Festplatten. Bei den älteren IDE-Festplatten sollten Sie allerdings darauf achten, dass diese an unterschiedliche Controller angeschlossen sind, um ein Maximum an Geschwindigkeit zu erzielen.


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