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Raid Levels

Raid 3


RAID wurde entwickelt, dass eine Organisation zwischen mehreren Festplatten erfolgen kann, die zu einem Computer gehören. Die Organisation der Platten erfolgt hinsichtlich eines logischen Laufwerks. Als es RAID noch nicht so lange gab, stand die Abkürzung für „redundant array of inexpensive disks“. Heute stehen die vier Buchstaben allerdings für „redundant array of independent disks“. Durch das entstehende logische Laufwerk herrscht eine größere Ausfallsicherheit und es wird ein höherer Datendurchsatz ermöglicht, als dies bei einer physischen Platte der Fall ist. Im Normalfall ist es so, dass die Technik, die in Computern arbeitet, verhindern soll, dass es redundante Daten gibt. Das sind Daten, die doppelt vorkommen.


Bei einem RAID-System ist dem nicht so, denn hier wird es gewünscht, dass redundante Informationen entstehen, da somit der Ausfall einer Komponente kompensiert werden kann. Auch ein Ziel ist, dass bei einem Ausfall die Funktionalität nicht beeinträchtigt wird. Erstmalige Verwendung fand der Begriff vom Array an der University of California in Berkeley. Gibson, Katz und Patterson haben ihn da bei einer Arbeit aufkommen lassen. Diese handelte von einer Option, dass mit mehreren billigen Festplatten in Kombination ein logisches Laufwerk verwendet werden kann. Weil das Ausfallrisiko im Verbund höher gewesen wäre, sollten redundante Daten gespeichert werden. Dadurch dass das RAID immer weiter entwickelt wurde, kam es auch vermehrt in Servern zum Einsatz, weil dadurch der Datendurchsatz stieg und die Ausfallsicherheit erhöht werden konnte. Es wurde allerdings weniger auf die Kostenersparnis geachtet. Die heute alltägliche Übersetzung sagt ja auch aus, dass es kein Problem ist während des laufenden Betriebs eine Festplatte zu wechseln. Um ein RAID-System betreiben zu können, sind mindesten zwei Festplatten von Nöten. Diese Platten arbeiten gemeinsam und sind die Basis des Verbunds. Es genügt ein Aspekt, um festzustellen, dass der Verbund leistungsfähiger arbeitet als eine Festplatte alleine.


Wenn ein RAID-System eingesetzt wird, so ergeben sich daraus eine Vielzahl von Vorteilen. Zum einen wird, wie bereits erwähnt die Ausfallsicherheit erhöht, das ist die Redundanz und zum anderen werden auch die Transferraten gesteigert. Dies bedeutet, dass auch mehr Leistung zur Verfügung steht. Mit RAID ist es möglich große logische Laufwerke aufzubauen und es ist kein Problem die Festplatten während dem betrieb zu Tauschen. Auch ist es möglich, während des laufenden Betriebs, die Speicherkapazität zu erhöhen. Die Kosten können reduziert werden, wenn einige günstige Festplatten verwendet werden. Mit RAID kann es zu einer hohen Steigerung der Systemleistungsfähigkeit kommen. Wie genau Festplatten zusammenarbeiten, das wird festgelegt durch die jeweiligen RAID-Levels. Wenn es um die Sichtweise eines Benutzers oder eines Anwendungsprogramms geht, so besteht kein unterschied, ob es sich um ein logisches RAID-Laufwerk oder eine einzelstehende Festplatte handelt. Eines von vielen RAID-Levels ist RAID 3.

Beim RAID 3 ist von Striping und zusätzlichen Paritätsinformationen auf einer zusätzlichen Festplatte die Rede. Striping bedeutet, dass die zu speichernden Daten auf die zur Verfügung stehenden Festplatten aufgeteilt werden. Zudem wird RAID 3 auch als Vorreiter von RAID 5 angesehen.

Die Speicherung der Redundanz findet bei RAID 3 auf einer zusätzlichen Festplatte statt. Die Redundanz ist in diesem Fall, dass die Bits einzeln zusammengezählt werden. Bei dieser Addition können die Summen von einzelnen Bits berechnet werden. Diese Bits können entweder den Wert 1 oder den Wert 0 enthalten. Dabei wird nach den Regeln der Mathematik gerechnet. Es gilt dabei, dass 1+1=0, 0+1=1, 1+0=1 und 0+0=0. Im bereich der Mikroelektronik ist dies eine XOR Verknüpfung. Beim RAID 3 hat der Benutzer verschiedene Vorteile im Vergleich zu einem RAID von Level 0 oder Level 1. Unter der Annahme, dass der RAID Verbund aus n Festplatten besteht, die alle Daten übertragen und dass es noch eine dedizierte Festplatte für die Paritätsinformationen gibt, so gilt: Wenn es nun zum Ausfall einer Festplatte kommt, so werden nach dem Austausch der defekten Platte durch eine neue, alle Daten auf diese neue Platte synchronisiert. Bei der Synchronisation werden die Festplatten, die noch normal arbeiten als Basis zur Wiederherstellung verwendet.

Auch wenn die Paritätsplatte selbst ausfällt, so gibt es dadurch keine größeren Probleme. Wenn die Festplatte, die die Paritätsinformationen enthält getauscht wird, so werden im Anschluss sämtliche Paritätsbits neu berechnet und auf dieser Festplatte abgespeichert. Mittlerweile gibt es RAID 3 nicht mehr im professionellen Bereich und ist hauptsächlich durch seinen Nachfolger RAID 5 ersetzt worden. Bei diesem RAID Level ist es so, dass die Paritätsbits nicht nur auf einer Festplatte, wie bei RAID 3 abgelegt werden, sondern verteilt werden über alle Festplatten, die zum RAID-Verbund gehören. Bevor es RAID 5 gab, so stellte auch schon das RAID Level 4 eine große Verbesserung im Vergleich zu RAID 3 dar. Bei RAID 4 war es so, dass die Blockgrößen vergrößert wurden im Bereich von Ein- und Ausgabe Operationen. Dies wurde standardmäßig aus Gründen hinsichtlich der Geschwindigkeit praktiziert. Schließlich und endlich um die Definition des RAID Level 3 abzuschließen kann auch noch angemerkt werden, dass ein RAID 3 Verbunden, der sich nur aus zwei Festplatten zusammensetzt nahezu identisch ist, laut seiner Definition, mit einem RAID 1, das ebenso mit zwei Festplatten arbeitet.