RAID-DP

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RAID-DP (RAID Double Parity) erweitert ein RAID 4 um eine zweites Laufwerk für Paritätsdaten. RAID-DP wurde von NetApp entwickelt[1] und im Jahr 2003 mit Data ONTAP 6.5 (dem Betriebssystem der NetApp Filer) eingeführt.[2] RAID-DP kommt in Verbindung mit NetApp's WAFL (Write Anywhere File Layout)[3][4] zum Einsatz.

Funktionsweise

  • RAID-DP verwendet wie RAID 4 zunächst eine horizontale Parität (P).
  • Als Erweiterung zu RAID 4 ergänzt RAID-DP eine diagonale Parität (DP).
  • Durch die doppelte Parität können bis zu zwei Laufwerke ausfallen ohne dass es in dieser RAID Gruppe zu einem Datenverlust kommt. RAID-DP erfüllt damit die Anforderungen an ein RAID 6 laut SNIA Definition.[5]
  • der Row-Diagonal Parity Algorithm zur Berechnung der diagonalen Parität erfordert dass die Summe der Anzahl aller Datenlaufwerke plus das erste Laufwerk mit Paritätsdaten eine Primzahl p und größer als 2 ist. NetApp verwendet als Primzahl 257. Die überschüssigen und nicht vorhandenen Laufwerke werden dabei als Laufwerke die ausschließlich Nullen enthalten angenommen (zero-filled disks), die XOR Paritätsberechnung wird durch Nullen nicht beeinflusst. Damit kann ein RAID-DP Array durch Ergänzung von zusätzlichen leeren Laufwerken ohne Neuberechnung von Paritäten (kein Reconstruct) einfach erweitert werden.[6]

Vergleich RAID-DP zu RAID 6

Eigenschaft RAID-DP RAID 6 (Galois field)
Funktionsweise RAID DP RAID 6
Paritätsinformationen
  • Paritäten werden auf zwei Laufwerken gespeichert
  • erste Parität wird mittels XOR berechnet (ist identisch zu RAID 4)
  • zweite Parität wird mittels XOR berechnet
  • Paritäten werden auf alle Laufwerke verteilt
  • erste Parität wird mittels XOR berechnet (ist identisch zu RAID 5)
  • zweite Parität entspricht orthogonaler Kalkulation
Verfügbarkeit
  • in Speichersystemen von NetApp
Vorteile
  • ein bestehendes RAID 4 kann durch Ergänzung eines zweiten Laufwerks für Paritätsdaten einfach auf ein RAID-DP erweitert werden
  • bei plötzlichen Platzmangel kann ein RAID-DP unmittelbar und ohne Reconstruct auf ein RAID 4 zurückgestellt werden, damit werden alle DP Platten eines Aggregates sofort zur Datenspeicherung verfuegbar
  • einfache Berechnung der zweiten Parität (XOR Berechnung), daher nur kleinste Performance-Einbußen beim Schreiben
  • Disk-Erweiterung der RAID-Gruppe ohne Reconstruct (zusätzlicher Speicherplatz ist sofort verfügbar, kein Reconstruct bedeutet auch keine Performance-Einbußen durch einen Reconstruct)
  • Paritätsdaten werden alle Laufwerke verteilt, daher gleichmäßige Auslastung aller Laufwerke
Nachteile
  • ausschließlich auf NetApp Systemen nutzbar
  • aufwendigere Berechnung der zweiten Parität (orthogonale Kalkulation)
Anmerkungen
  • NetApp hat RAID-DP in WAFL integriert, damit die beiden Laufwerke für Paritätsdaten zu keinem Performance Bottleneck werden.[7]
    • WAFL nimmt die Transaktionen aus dem batteriegepufferten NVRAM (bzw. aus dem entsprechenden RAM Buffer) als Grundlage um Stripes zu generieren, die dann in einem Schritt vollständig geschrieben werden. (Multi-Stripe-Schreibstrategie von WAFL)
    • Damit wird verhindert, dass die Parity Laufwerke zum HotSpot werden, somit werden alle Laufwerke einer RAID-Gruppe gleichmäßig ausgelastet.
    • Es entfällt der in Parity-basierten RAID-Schemata traditionell vorherrschende Aufwand beim Lesen-Ändern-Schreiben der Daten.[8]

Einzelnachweise

  1. Row-Diagonal Parity for Double Disk Failure Correction (Proceedings of the Third USENIX Conference on File and Storage Technologies, San Francisco, CA, USA, March 31–April 2, 2004)
  2. Network Appliance bringt neue Speichertechnik RAID-DP heraus (NetApp Presseaussendung, 09.12.2003)
  3. Write Anywhere File Layout (en.wikipedia.org)
  4. Is WAFL a Filesystem? (NetApp Community, Dave's Blog)
  5. RAID 6: Any form of RAID that can continue to execute read and write requests to all of a RAID array's virtual disks in the presence of any two concurrent disk failures. SNIA Dictionary › R (snia.org)
  6. Expandable Arrays: [...] When we underpopulate an array, we are taking advantage of the fact that given fewer than p − 1 data disks, we could fill the remainder of the array with unused disks that contain only zeros. [...] This allows us to expand the array later by adding a zero-filled disk, and adjusting parity as we later write data to that disk. Row-Diagonal Parity for Double Disk Failure Correction (Proceedings of the Third USENIX Conference on File and Storage Technologies, San Francisco, CA, USA, March 31–April 2, 2004)
  7. We integrated RAID-DP with the WAFL file system to ensure that the dedicated parity drives don't become a performance bottleneck. RAID-DP (netapp.com)
  8. Die NetApp DNS (NetApp Tech OnTap, Ausgabe 2/2007)

Weitere Informationen


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Autor: Werner Fischer

Werner Fischer, tätig im Bereich Communications / Knowledge Transfer bei Thomas-Krenn, hat sein Studium zu Computer- und Mediensicherheit an der FH Hagenberg abgeschlossen. Er ist regelmäßig Autor in Fachzeitschriften und Speaker bei Konferenzen wie LinuxCon, OSDC, OSMC, LinuxTag u.v.m. Seine Freizeit gestaltet er sehr abwechslungsreich. In einem Moment absolviert er seinen Abschluss im Klavierspielen, im anderen läuft er beim Linzmarathon in der Staffel mit oder interessiert sich für OpenStreetMap.


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