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]

RAID DP: RAID 4 erweitert um ein zweites Laufwerk für Paritätsdaten.
Horizontale Parität: wird wie bei RAID 4 durch einfaches XOR berechnet.
Diagonale Parität: wird über das erste Paritätslaufwerk und alle bis auf ein Datenlaufwerk ebenfalls mit XOR berechnet (Row-Diagonal Parity Algorithm).

Vergleich RAID-DP zu RAID 6

Eigenschaft	RAID-DP	RAID 6 (Galois field)
Funktionsweise
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	in vielen Hardware RAID Controllern (z.B. LSI MegaRAID 6Gb/s SATA+SAS RAID Controller, Adaptec Series 5 RAID Controller, ...) in Linux Software RAID
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

↑ 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)
↑ Network Appliance bringt neue Speichertechnik RAID-DP heraus (NetApp Presseaussendung, 09.12.2003)
↑ Write Anywhere File Layout (en.wikipedia.org)
↑ Is WAFL a Filesystem? (NetApp Community, Dave's Blog)
↑ 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)
↑ 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)
↑ 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)
↑ Die NetApp DNS (NetApp Tech OnTap, Ausgabe 2/2007)

Weitere Informationen

Neue RAID-Level im Überblick (ADMIN Magazin, Technical Review, November 2009)

Autor: Werner Fischer

Werner Fischer arbeitet im Product Management Team von Thomas-Krenn. Er evaluiert dabei neueste Technologien und teilt sein Wissen in Fachartikeln, bei Konferenzen und im Thomas-Krenn Wiki. Bereits 2005 - ein Jahr nach seinem Abschluss des Studiums zu Computer- und Mediensicherheit an der FH Hagenberg - heuerte er beim bayerischen Server-Hersteller an. Als Öffi-Fan nutzt er gerne Bus & Bahn und genießt seinen morgendlichen Spaziergang ins Büro.

[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)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

RAID-DP

Inhaltsverzeichnis

Funktionsweise

Vergleich RAID-DP zu RAID 6

Einzelnachweise

Weitere Informationen

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