RAID: Datenorganisation und Wiederherstellung

    

Verschiedene RAID-Levels wenden verschiedene Datenorganisationstechniken an, um verschiedenen Zwecken zu dienen. Jedes Level von RAID-Systemen hat seine eigenen Vorteile und Nachteile in der Leistung und Operation.

Datenrettungschancen von komplizierten RAID-Systemen hängen viel auf dem Level der RAID-Reihe und den wirklichen Ursachen des Datenverlustes ab und RAID Misserfolg, wenn anwendbar. Dennoch können Sie die Situation beeinflussen und Datenrettungschancen darin vergrößern Sie wählen effiziente und zuverlässige Datenrettungssoftware, die mit jedem RAID-Level und fähig zur Auflösung sogar komplizierter Aufgaben arbeitet.


Inhalt

RAID Reiheestimmungen

Die technische Auskunft bezüglich der RAID-Reihe wird allgemein in speziellen Bestimmungen gegeben, die diese Typen von Speicherungen beschreiben. Unter Ihnen wird meistens gebrauchte auf komplizierte RAID-Speicherungen verwiesene Begriffe finden.

  • RAID - Überflüssige Reihe von Unabhängigen Disketten. Die Bestimmung zeigt ein Speicherungsschema an, wo eine Reihe unabhängiger Speicherungen in eine verbunden wird. Abhängig von der eigentlichen Daten Organisation der Speicherung vergrößert dieses Schema seine Stabilität, Leistung und/oder Zuverlässigkeit.

  • Hardware RAID - hardwaregesteuerter RAID. Hardware-RAID besteht aus dem RAID-Controller-Chip oder Vorstand, der die Reihe und eine Reihe von beigefügten Disketten operiert. Betriebssystem entdeckt komplizierte RAID-Speicherung als ein festes Speichergerät. Daten werden vom Hardwarekontrolleur bedient und können mit seinen BIOS-Einstellungen konfiguriert werden.

  • Software RAID - softwaregesteuerter RAID. Software verwendet RAID keine Hardware und wird auf einer Reihe unabhängiger Speicherungseinheiten durch OS geschaffen. Betriebssystem entdeckt Software Speicherung von RAID als ein festes Speichergerät. Daten werden von OS-Treibern bedient, die CPU-Zeit verwenden, ohne zusätzliche Hardware (z.B. NT LDM Software RAID, Linux, BSD, Mac OS RAID wie LVM/LVM2 oder MD) zu verlangen.

  • Virtuelle RAID - Hardware oder Software RAID eigentlich wieder aufgebaut von seinen Komponenten. Das ist eine durch die Datenrettungssoftware geschaffene virtuelle Speicherung, um ursprüngliche RAID-Speicherung zu Datenrettungszwecken vorzutäuschen.

  • RAID Component (unit) - disk or disk partition used as a data storage for RAID storage.

  • Widerspiegeln - Datenorganisationstechnik auf der Datenerwiderung auf getrennte Einheiten gestützt. Spiegel schafft eine ganze Kopie einer Einheit und verwendet eine andere Einheit, um diese Kopie zu speichern. Das sichert hohe Fehlertoleranz: Wenn eine Einheit scheitert, dort bleibt eine andere Kopie von auf einer anderen Einheit (Einheiten) dieses RAID gelegenen Daten. Das Widerspiegeln der Technik wird im RAID-Level 1 durchgeführt.

  • Striping - Datenorganisationstechnik auf dem Vertrieb von Datenbruchstücken unter Einheiten gestützt. Das Datenabstreifen erlaubt Benutzern, Eingang/Produktion (Eingabe/Ausgabe) Leistung der RAID-Speicherung bedeutsam zu vergrößern. Daten auf dem RAID werden in kleine Teile (Streifen) geteilt und über alle verfügbaren Einheiten verteilt. Striping beschleunigt Speicherungsleistung, die erwartet ist, Lesen/Schreiben zu allen Einheiten unabhängig anzupassen. Striping wird im RAID-Level 0 durchgeführt.

  • Parität - Datenorganisationstechnik hat auf dem Hinzufügen von ein wenig Daten von verschiedenen RAID-Einheiten bis eine getrennte Einheit gestützt. Gleichheit erlaubt, Fehlertoleranz einer Speicherung zu vergrößern: Im Falle jedes Laufwerkmangels kann der Inhalt des erfolglosen Laufwerkes auf einem Ersatzlaufwerk durch das Unterwerfen der Daten von den restlichen Laufwerken wiederaufgebaut werden, aber vorausgesetzt, dass nicht mehr als ein Laufwerk scheitert

  • Reed-Solomon-Code - Fehler korrigierender Algorithmus auf der Algebra von Galois gestützt. Reed-Solomon-Code erlaubt, Zuverlässigkeit der RAID-Speicherung zu vergrößern. Dieser Algorithmus wird im RAID-Level 6 verwendet.



RAID Reihetypen (Levels)

Levels von RAID-Speicherungen unterscheiden sich in darin durchgeführten Datenorganisationstechniken. Unter dem Detaillieren am weitesten verwendeter Typen RAID mit Informationen betreffs Vorteile und Nachteile jedes Levels wird präsentiert.


RAID, Level 0 (RAID0, das Datenabstreifen)

RAID-Level 0 ist das beste Beispiel von Daten, die sich ausziehen, wie es ist. Der Bestimmungs-RAID - die Überflüssige Reihe von Unabhängigen Disketten - erklärt die Funktionalität dieses RAID-Levels nicht wirklich, weil es Überfülle überhaupt nicht einbezieht. Diese Speicherart kann aus zwei und mehr Einheiten bestehen. Streifen werden als Datenbruchstücke definiert, wo jeder folgende Datenstreifen auf der nachfolgenden Speicherungseinheit gelegen wird.


RAID0 stripes

Abbildung 1. Organisation der Streifen auf dem RAID0 (2 Einheiten)

Abbildung 1 zeigt das Datenabstreifen, das im RAID0 verwendet ist. Solches Datenorganisationsschema erlaubt Beschleunigungs-Eingabe/Ausgabe-Operationen bis zu U Zeiten (wo U die Anzahl von Einheiten in RAID0 ist). Das wird durch das Senden gleichzeitiger oder folgender Eingabe/Ausgabe-Bitten an verschiedene Einheiten (gewöhnlich verschiedene Festplatten) erreicht. Zum Beispiel, um Streifen 0 zu 3 lesen.. (Datensegment mit der Größe von 4 Streifen) der Kontrolleur sendet 2 gleichzeitige gelesene Bitten: Die zwei ersten Streifen von der Einheit die 1 und zwei ersten Streifen von der Einheit 2 zu lesen. Einheiten führen das physische Lesen gleichzeitig durch, und der Kontrolleur bekommt das Ergebnis zweimal schneller.

Diese Methode der Datenorganisation erlaubt, fast den ganzen Abstellraum für Daten zu verwenden, keine Überfülle auf dem Datenbereich verlassend. Jedoch hat die Kapazität des RAID, der 0 Speicherung manchmal weniger ist als die Summe von Größen von einzelnen Einheiten, weil der Kontrolleur einen Abstellraum für 'eigene technische Bedürfnisse' oder wegen der verschiedenen Größe von Speicherungseinheiten vorbestellen kann, die den Kontrolleurgebrauch als viel Raum jeder Einheit als die kleinste Einheit machen.

Vorteile des RAID, Levels 0:

  • Äußerst hohe Leistung sowohl in gelesenem als auch schreibt;

  • Einfache Durchführung (sogar SATA-Kontrolleursupport-RAID am meisten an Bord 0);

  • Bis zu 100 % Speicherplatz für Daten;

  • Die am meisten kostengünstige RAID-Lösung.


Nachteile

  • Abwesenheit der Fehlertoleranz: Der Misserfolg einer einzelnen Einheit verursacht Datenverlust.

Wiederherstellungsperspektiven

  • Kontrolleurreihe des Misserfolgs/disassemblieren: Mit Informationen über die Größe des Streifens und Einheitsordnung können Sie verlorene Daten leicht wiedererlangen.

  • Beschädigte Einheit: Sobald einige der Einheiten unlesbar wird, ist die Datenrettung für nachfolgende Datensegmente, die außer Stripegröße* (UnitsCount-1) liegen, unmöglich.


RAID, Level 1 (RAID1, Daten widerspiegelnd)

RAID-Level 1 führt die Technologie von widerspiegelnden Daten durch. Das Widerspiegeln schafft eine genaue Kopie der Daten und speichert sie auf einer getrennten dafür benannten Diskette. Die Kapazität von RAID1 ist zur Größe der kleinsten Speicherungseinheit minus der Raum gleich, der vom Kontrolleur vorbestellt werden kann. Wenn der Kontrolleur Daten vom RAID1 liest, kann er Bitten an einige der Disketten zur Beschleunigungs-Eingabe/Ausgabe-Operation senden. Das Schreiben der Operation arbeitet irgendein in einem Parallelbetrieb (zu beiden Disketten gleichzeitig - schneller) oder folglich (auf eine Diskette nach einem anderen - fehlertolerant). RAID1 umfasst Datensegmentation nicht.

Vorteile des RAID, Levels 1:

  • Schnelle Lesevorgänge;

  • Vergrößerte Fehlertoleranz;

  • Das Fortsetzen der Operation sogar mindestens eine Spiegelplatte bleibt (in einer 'erniedrigten Weise');

  • Eine der verfügbarsten von SATA-Kontrolleuren am meisten an Bord unterstützten Lösungen. Nachteile .

Nachteile

  • Der am meiste ineffiziente Gebrauch des Speicherplatzes;

  • Langsame Schreibenoperation.

Wiederherstellungsperspektiven

  • Kontrolleurreihe des Misserfolgs/disassemblieren: Leicht, alle Daten von jeder Einheit wieder zu erlangen;

  • Beschädigte Einheit: Daten können von jeder lesbaren Einheit wiedererlangt werden.


RAID, Level 4 (RAID4, Satz des Streifens mit der bestimmten Gleichheit)

RAID4 ist der erste und erfolgreiche Versuch, zwischen der Fehlertoleranz, Geschwindigkeit einen Kompromiss einzugehen und zu kosten. Die Technik, die im RAID4 durchgeführt ist, basiert auf dem üblichen Satz des Streifens (wie im RAID0) erweitert mit einer mehr benannter Einheit, um Paritätsinformationen für die Fehlerkontrolle zu speichern. Diese Reihe kann aus 3 oder mehr Disketten bestehen. Wirklich wird dieses Schema der Datenspeicherung auch im RAID-Level 3 mit dem Unterschied in der sich ausziehenden Methode durchgeführt, die Byte-Level für RAID3 und Block (Sektor) Level für den RAID4 ist.



RAID4 stripes

Abbildung 4. Der Satz des Streifens mit der bestimmten Gleichheit (RAID4)

Abbildung 4 zeigt die Methode des Fehlertoleranzarbeitens an. Streifen hat Lager wirkliche RAID-Daten gesetzt. Jede 'Säule' von Streifen wird mit XOR summiert, um Gleichheit zu erreichen.

RAID4 hat solches allgemeines mit dem RAID0 Eigenschaften als das schnelle Lesen von Operationen und großer Speicherungskapazität, zur gleichen Zeit vereinigt dieses RAID-Level seine eigene Eigenschaft der verlängerten internen Fehlerberichtigung. Wenn ein Streifen unlesbar wird, ist der Kontrolleur zum Wiederaufbau davon fähig, auf Informationen anderer Streifen und Gleichheit stützend. Die für die Gleichheit benannte Diskette wird für die Datenspeicherung eher als eine Aushilfseinheit nicht verwendet.

Vorteile des RAID, Levels 4:

  • Jemals schnellere Lesenoperationen;

  • Hohe Fehlertoleranz;

  • Das Funktionieren in einer 'erniedrigten Weise', wenn eine der Disketten scheitert, auf der Gleichheit stützend;

  • Effiziente Lösung im Aspekt der Fehlertoleranz für das Geld.


Nachteile

  • Bemerkenswert langsam schreiben Operationen: Irgendwelcher schreibt/aktualisiert, dass Operationen Updates von Paritätsinformationen über eine bestimmte Diskette verlangen;

  • Das langsame Lesen von Operationen in einer erniedrigten Weise wegen einer hohen Last auf der Paritätseinheit.

Wiederherstellungsperspektiven

  • Kontrolleurreihe des Misserfolgs/disassemblieren: Leicht, alle Daten wieder zu erlangen. N-1-Disketten haben verlangt, Datendisketten werden bevorzugt (um virtuellen RAID0 zu bauen); Informationen über die Diskettenordnung und Größe des Streifens sind erforderlich;

  • Beschädigte Einheit: Wiederherstellungschancen sind 100 % nah, wenn nicht mehr als 1 Diskette scheitert. Wenn 2 oder mehr Disketten, dasselbe Problem scheitern, wie mit dem RAID0 vorkommt. .


RAID, Level 5 (RAID5, Satz des Streifens mit der verteilten Gleichheit

Jetzt ist RAID5 der beste Kompromiss zwischen der Fehlertoleranz, der Geschwindigkeit und den Kosten. Die in RAID5 verwendete Technik basiert auf dem üblichen Satz des Streifens (wie im RAID0), der in diesem Level Daten und Paritätsinformationen mischt. Wie RAID4 verlangt es mindestens 3 Disketten, aber hat keine benannte Diskette, um Paritätsinformationen zu speichern, die nicht solche 'Warteschlange' für Paritätsupdates während schaffen, schreiben Operationen.

Abhängig vom Zweck können sich Durchführung, der Einzelhändler und das andere Faktor-RAID-Level 5 in den Methoden des Paritätsvertriebs über den Satz des Streifens unterscheiden. Unter dem allgemeinsten sind: Nach links symmetrisch (rückwärts gerichteter dynamischer Paritätsvertrieb), Rechtsymmetrisch (schicken dynamischen Paritätsvertrieb nach), nach links asymmetrisch (rückwärts gerichteter Paritätsvertrieb) und Rechtasymmetrisch (schicken Paritätsvertrieb nach).



RAID5 left symmetric

Abbildung 5. Verlassener Symmetrischer Paritätsvertrieb (RAID5)

RAID5 left asymmetric

Abbildung 6. Verlassener Asymmetrischer Paritätsvertrieb (RAID5)

RAID5 right symmetric

Abbildung 7. Richtiger Symmetrischer Paritätsvertrieb (RAID5)

RAID5 right asymmetric

Abbildung 8. Richtiger Asymmetrischer Paritätsvertrieb (RAID5)

Fehlertoleranz wird durch dieselben Mittel wie im RAID4 erreicht: Der Streifen hat eigentliche Lagerdaten und Paritätsinformationen gesetzt; jede Säule von Streifen wird in einen Paritätsstreifen der Säule summiert.

RAID5 Vereinigungseigenschaften des RAID0 (schnelle Lesevorgänge und große Kapazität) und RAID4 (hat interne Fehlerkorrektur erweitert). Wenn ein Streifen unlesbar wird, ist der Kontrolleur zum Wiederaufbau davon fähig, auf anderen Streifen und Paritätsinformationen stützend. Die wirkliche Kapazität der RAID5 Speicherung ist (U-1) * (min(Einheitsgröße) – Reserviert).

Vorteile des RAID, Levels 5:

  • Jemals schnellere Lesenoperationen;

  • Schnell abhängig von Daten und Paritätsvertriebsmethode schreibend;

  • Fehlertoleranz;

  • RAID kann in einer 'erniedrigten Weise' funktionieren, wenn eine Diskette scheitert;

  • Effiziente Lösung im Aspekt der Fehlertoleranz für das Geld.

Nachteile

  • Langsamer schreibende Operationen im Vergleich mit dem RAID0;

  • Geschwindigkeit, Operationen zu schreiben, hängt von der zufriedenen und Paritätsvertriebsmethode ab.

Wiederherstellungsperspektiven

  • Kontrolleurreihe des Fehlers/disassemblieren: Leicht, alle Daten wieder zu erlangen. Alle unbeschädigten Disketten bevorzugt, aber n-1 erforderlich; Informationen über die Diskettenordnung, Größe des Streifens und Paritätsvertriebsmethode sind erforderlich;

  • Beschädigte Einheit: Wiederherstellungschancen sind 100 % nah, wenn nicht mehr als 1 Diskette scheitert. Wenn 2 oder mehr Disketten, dasselbe Problem scheitern, wie mit dem RAID0 vorkommt.


RAID, Level 6 (RAID6, Satz des Streifens mit der doppelten verteilten Gleichheit)

Zuverlässig seiend und zur gleichen Zeit kostengünstige Datenspeicherungslösung wurde RAID6 mit dem Ziel geschaffen, RAID5 mit einem mehr Streifen für die Datenredundanz zu erweitern. Zu diesem Zweck wird auf der Feldalgebra von Galois gestützter Algorithmus von Reed-Solomon Code verwendet. Diese Technik erlaubt, eine mehr Einheit für die Datenredundanz hinzuzufügen und Diskettenfehler effizient zu korrigieren.
Die Datenorganisation auf dem RAID6 ist RAID5 ähnlich: Daten und Gleichheit (P-Streifen) werden über Speicherungseinheiten verteilt. Der Unterschied ist im zusätzlichen Streifen (Q-Streifen), der zusammen mit dem P-Streifen gelegen ist und GF Summe von Daten enthaltend.
Für mehr Informationen über RAID6 und Q--Streifen-Algorithmen beziehen Sie sich bitte http://www.cs.utk.edu/~plank/plank/papers/CS-96-332.html

Vorteile des RAID, Levels 6:

  • Jemals schnellere Lesevorgänge;

  • Schnell schreibende Operationen abhängig von Daten und Paritätsvertriebsmethode;

  • Hohe Fehlertoleranz;

  • RAID kann in einer 'erniedrigten Weise' funktionieren, wenn eine Diskette oder sogar 2 Disketten scheitern;

  • Effiziente Lösung im Aspekt der Fehlertoleranz für das Geld.


Nachteile

  • Langsamer schreibende Operationen im Vergleich mit dem RAID0;

  • Geschwindigkeit, Operationen zu schreiben, hängt von der zufriedenen und Paritätsvertriebsmethode ab.

Wiederherstellungsperspektiven

  • Kontrolleurreihe des Fehlers/disassemblieren: Leicht, alle Daten wieder zu erlangen. Alle unbeschädigten Disketten bevorzugt, aber n-1 oder n-2 erforderlich; Informationen über die Diskettenordnung, Größe des Streifens und Paritätsvertriebsmethode sind erforderlich;

  • Beschädigte Einheit: Wiederherstellungschancen sind 100 % nah, wenn nicht mehr als zwei Disketten scheitern. Wenn mehr als 2 Disketten, dasselbe Problem scheitern, wie mit dem RAID0 vorkommt.


Verschachtelter RAID: Level 0+1, Level 10, Level 50, Level 51 usw.

Verschachtelte RAID-Durchführungen, die auf dem RAID0, Level 5 und Level 1 gestützt sind, sind geschienen, Leistungsfähigkeiten zu RAID-Systemen zu erhöhen. RAID-Level 0+1 verwendet einen Spiegel von Sätzen des Streifens, um Fehlertoleranz zu vergrößern, ohne Speicherungsleistung zu betreffen. RAID-Level 10 wendet eine Erweiterung von Streifen an, um die Daten widerzuspiegeln, die Leistungsfähigkeiten und vergrößerten Gebrauch der Speicherungskapazität verbessern. RAID-Level 0+1 und Level 10 verlangen mindestens 4 Disketten. RAID50 ist ein Satz des Streifens der RAID5 aus Leistungsgründen geschaffenen Speicherung, und RAID51 ist ein Spiegel von RAID5, der für die Fehlertoleranz (das Verlangen von mindestens 6 Disketten geschaffen ist, gebaut zu werden). Unten gibt es Beispiele für den RAID0+1 und RAID10.



RAID01 stripes

Abbildung 2. Die Datenorganisation auf dem Spiegel von Streifen (RAID0+1; 6 Einheiten)

RAID10 stripes

Abbildung 3. Die Datenorganisation auf dem Streifen von Spiegeln (RAID10; 6 Einheiten, 2x3 Spiegel)

Vorteile des verschachtelten RAID:

  • Vergrößerte Geschwindigkeit oder Fehlertoleranz;

  • RAID kann in einer erniedrigten Weise funktionieren;

  • RAID10 und RAID 0+1 sind die verfügbarsten Lösungen (einige Kontrolleure an Bord unterstützen diese Typen RAID).


Nachteile

  • Eine teure Lösung als der größte Teil des Speicherplatzes wird für Spiegel verwendet;

  • Schwer zu führen/aufrechtzuerhalten.

Wiederherstellungsperspektiven

  • Kontrolleurreihe des Misserfolgs/disassemblieren: Leicht, alle Daten wieder zu erlangen;

  • Beschädigte Einheit: Wiederherstellungschancen sind 100 % nah, wenn es möglich ist, mindestens einen Satz des Streifens eigentlich zu sammeln (RAID10, RAID50) oder mindestens ein Spiegelbeispiel (RAID0+1, RAID51)..



Datenrettung

Datenrettungschancen in Betracht zu ziehen, die oben und das Verwenden effizienter Software beschrieben sind, die auf der Wiederherstellung und Rekonstruktion von RAID-Systembenutzern spezialisiert ist, kann die Daten von Ihrer RAID-Speicherung durch sich leicht wiedererlangen. Die folgenden Informationen sind erforderlich, um RAID-Scan zu starten:

  • RAID-Level;

  • Schema des RAID-Lay-Outs über die Einheiten;

  • RAID-Parameter - Einheitsordnung, Größe des Streifens, Paritätsvertrieb (wenn anwendbar).


Nach der Wiederherstellungsoperation können Sie Bilddatei Ihrer RAID-Speicherung zu einer sicheren Speicherstelle speichern und es in die Datenrettungssoftware für die weitere Analyse laden.
Wir empfehlen UFS Explorer RAID Recovery als effiziente auf RAID-Systemen spezialisierte Software. Das Anwendungsunterstützungen virtuelle Rekonstruktion und Datenrettung von:

  • RAID Ordnerlevels 0, 1, 0+1, 10, 4, 5, 6, 50, 51, RAID7 (Hardwareschwankung des RAID4);

  • Erniedrigter RAID Ordnerlevel 1, 0+1, 10, 5 und 6;

  • Dateisysteme, die für NAS-Speicherungen und Server mit der RAID-Reihe verwendet sind.




Letzte Aktualisierung: 20.12.2016