RAID Controller

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RAID Controller gibt es in unterschiedlichen Varianten und mit unterschiedlichen Schnittstellen. Als RAID (Redundant Array of Independent Disks) bezeichnet man das Zusammenschalten von mehreren Festplatten oder anderen Datenträgern zu einem einzelnen logischen Laufwerk. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die unterschiedlichen Arten von RAID Controllern.

Ausführungen

Wenn man von RAID Controllern spricht, so sind meist die echten Hardware RAID Controller gemeint. Neben diesen gibt es aber auch die Möglichkeit ein RAID mittels Software RAID oder Firmware/Driver RAID zu implementieren. Diese unterschiedlichen Ausführungen sind daher hier kurz erklärt.

Hardware RAID

Beispiel eines Hardware RAID Controllers: Adaptec ASR 5445Z
Echte Hardware RAID Controller besitzen einen eigenen Prozessor für die Berechnung aller RAID-Operationen. Somit entstehen für die CPU des Rechners keine Zusatzbelastungen durch RAID-Berechnungen. Außerdem ermöglicht diese Implementierung das direkte Booten von Betriebssystemen von einem RAID Volume.[1]

Software RAID

Für Software RAID benötigt man keinen RAID-Controller, es kommen normale SATA oder SAS Festplatten Controller ohne RAID Funktionalität zum Einsatz (z.B. die im Chipsatz eines Mainboards integrierten SATA Controller). Die RAID Funktionalität wird vollständig vom Betriebssystem (z.B. Windows oder Linux Software RAID) implementiert. Die Berechnung aller RAID Operation erfolgt somit auch von der normalen CPU des Rechners (nicht von einem dedizierten Prozessor wie bei einem Hardware RAID Controller).[2]

Sofern es der Bootloader unterstützt, kann von einem Software RAID auch gebootet werden. Für Linux unterstützt der GRUB2 Bootloader Linux Software RAID (mdraid) und auch LVM.[3] Hier gilt nur die Einschränkung, dass der GRUB Environment Block dann nicht verwendet werden kann.[4] Unter Windows ist ein solches Software RAID für die Systempartition eher nicht zu empfehlen.[5]

Caches wie bei Hardware-RAID-Controllern sind mit Software-RAID nicht möglich.[6] Damit es bei einem Stromausfall zu keinem Datenverlust kommt, sollten außerdem die Festplatten-Caches deaktiviert werden.

Weitere Unterschiede zeigt der Artikel Unterschiede zwischen Hardware RAID und Linux Software RAID.

Firmware/Driver RAID

Firmware/Driver RAID Controller befinden sich häufig direkt onboard eines Mainboards. Bei Firmware/Driver RAID werden alle RAID Berechnungen genau wie bei Software RAID von der CPU des Rechners durchgeführt (nicht von einem dedizierten Prozessor wie bei einem Hardware RAID Controller). Die RAID Funktionalität wird allerdings nicht vom Betriebssystem sondern von der SATA/SAS Controller-Firmware bzw. vom Controller-Treiber implementiert. Konkret wird das RAID von der Firmware nur am Beginn des Bootprozesses implementiert. Sobald ein protected-mode Betriebssystem wie Linux oder ein neueres Windows geladen wird, übernimmt die RAID-Implementierung der Controller-Treiber.[7]

Mit dieser Variante ist es im Vergleich zu "echten" Hardware RAID Controllern zu günstigeren Kosten möglich ein RAID zu erstellen von dem gebootet werden kann. Bei intensiven RAID Operationen wird aber wie bei Software RAID die CPU des Rechners belastet.

Im Linux Umfeld wird bei Firmware/Driver RAID oft der Begriff fake RAID verwendet.[8] Adaptec verwendet dafür auch den Begriff HostRAID.[9][10]

Ein konkretes Beispiel eines Firmware/Driver RAID zeigt der Artikel Erstellen eines LSI Onboard RAIDs.

Hinweis: vor allem in Linux Umfeld gibt es nicht für alle derartigen Controller entsprechende Treiber, die das Firmware/Driver RAID implementieren.

Schnittstellen

Festplatten sind heute mit SATA oder mit SAS Schnittstelle verfügbar. Daher unterstützen aktuelle RAID Controller auch SATA oder SAS&SATA Festplatten. Die älteren Schnittstellen mit paralleler Datenübertragung (IDE/SATA und SCSI) haben beinahe keine Bedeutung mehr.

SATA

SATA (Serial ATA) wurde von Intel auf Basis des älteren ATA Standards entwickelt. Die Daten werden dabei im Vergleich zum älteren SATA Standard seriell übertragen.

Der Serial ATA Standard definiert die folgenden Geschwindigkeitsklassen:

  • Serial ATA 1.5 Gbit/s
  • Serial ATA 3.0 Gbit/s
  • Serial ATA 6.0 Gbit/s

Bei einem SATA Hardware RAID Controller können ausschließlich SATA-Festplatten angeschlossen werden.

Weitere Informationen zu SATA: http://de.wikipedia.org/wiki/Serial_ATA

SAS

Während SATA das ältere IDE/ATA ersetzt, steht mit SAS (Serial Attached SCSI) der Nachfolger von SCSI bereit. Auch hier ist der Hauptunterschied dass mit der neuen Technologie die Daten seriell übertragen werden.

Auch bei SAS gibt es unterschiedliche Geschwindigkeitsklassen:

  • 3 Gbit/s (erste Ausbaustufe, 2004)
  • 6 Gbit/s (zweite Ausbaustufe, 2009)
  • 12 Gbit/s (dritte Ausbaustufe, voraussichtlich 2013)

Bei einem SAS Hardware RAID Controller können in der Regel sowohl SAS als auch SATA Festplatten angeschlossen werden.

Weitere Informationen zu SAS:

RAID Controller Cache

Bei echten Hardware RAID Controllern ist oft ein eigener RAID Cache integriert. Mit einem solche Cache können bestimmte Schreib- und Leseoperationen beschleunigt werden. Details zu diesen Caches liefert der Artikel Cache Einstellungen von RAID Controllern und Festplatten.

Einzelnachweise

  1. RAID - Hardware-based RAID (en.wikipedia.org)
  2. RAID - Software-based RAID (en.wikipedia.org)
  3. GNU GRUB Manual 2.00: Device syntax (www.gnu.org)
  4. GNU GRUB Manual 2.00: Environment block (www.gnu.org)
  5. Windows Server auf Software-RAID (www.heise.de, 04.06.2011)
  6. Battery backed cache for Linux software raid (md/mdadm)? (Blog)
  7. RAID - Firmware/driver-based RAID (en.wikipedia.org)
  8. Ubuntu Fake RAID HowTo (help.ubuntu.com)
  9. What is HostRAID? (Adaptec ASK)
  10. What is HostRAID? (Gateway Support)


Foto Werner Fischer.jpg

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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