Datenorganisation auf RAID und Besonderheiten der Datenwiederherstellung

Der enorm wachsende Umfang an Informationen, die von Computersystemen verarbeitet wurde, hat dazu geführt, dass geräumige Speichergeräte, die große Datenmengen aufnehmen können, benötigt wurden. Dieser Bedarf wurde durch die Entstehung RAID-basierter Speicher angegangen, die nicht nur bei großen Unternehmen, sondern auch bei kleinen Büros und Heimanwendern beliebt wurden.

Die RAID-Technologie (Redundant Array of Independent Disks) eignet sich perfekt zum Speichern und Bereitstellen vieler Daten, kann sich jedoch leider nicht immer als zuverlässig erweisen. Selbst robuste redundante Systeme sind verschiedenen Problemen ausgesetzt und können ausfallen, wodurch wichtige Informationen verloren gehen. Dieser Artikel hilft Ihnen dabei, die Prinzipien der Datenorganisation auf RAID zu verstehen, und stellt andere Hintergrundinformationen, die die Wiederherstellung verlorener Dateien erleichtern können, bereit.

Wichtigste RAID-Begriffe

Technische Informationen zu RAID werden in der Regel in speziellen Begriffen bereitgestellt, die diese Art von Speicher charakterisieren. Die am häufigsten verwendeten Begriffe für solche Arrays sind:

• RAID – ein redundantes Array unabhängiger Festplatten. Der Begriff bezeichnet ein Speicherschema, in dem unabhängige Festplatten (oder Festplattenpartitionen) zu einer einzigen logischen Einheit kombiniert werden. Abhängig von der tatsächlichen Datenorganisation auf dem Speicher kann dieses Schema seine Kapazität, Leistung oder/und Zuverlässigkeit erhöhen.
• Hardware-RAID – ein hardwaregesteuertes RAID-System. Hardware-RAID besteht aus einem RAID-Controller-Chip oder einer Karte, die das Array bedient, und einem Satz angeschlossener Festplatten. Das Betriebssystem erkennt die gesamte Anordnung als einzelnes Speichergerät. Die Informationen werden von einem Hardware-Controller verwaltet, der auch die RAID-Einstellungen speichert.
• Software-RAID – ein softwaregesteuertes RAID-System. Software-RAID verwendet keine Hardwarebestandteile und wird vom Betriebssystem oder einer anderen Softwarekomponente auf einer Reihe unabhängiger Speichereinheiten erstellt. Das Betriebssystem erkennt das Software-Array als einzelnes Speichergerät. Daten werden von den Betriebssystemtreibern unter Verwendung der CPU-Zeit ohne zusätzliche Hardware betrieben (z. B. Software-RAID von NT LDM auf Windows, Mdadm-RAID auf Linux, Software-RAID, das mit Disk Utility auf macOS erstellt wird, und andere).
• Virtuelles RAID – Hardware- oder Software-RAID, das von seinen Komponenten in einem virtuellen Modus rekonstruiert wurde. Dies ist ein virtueller Speicher, der von einer Datenrettungssoftware erstellt wurde, um den ursprünglichen RAID-Speicher für Datenwiederherstellungszwecke zu emulieren.
• RAID-Komponente – eine Festplatte oder eine Partition, die als Teil eines RAID-Systems verwendet wird.
• Spiegelung – eine Datenorganisationstechnik, die auf der Replikation von Informationen auf separate Komponenten basiert. Ein Spiegel erstellt die vollständige Kopie einer Komponente und verwendet eine andere Komponente zum Speichern dieser Kopie. Dies gewährleistet hohe Fehlertoleranz: Wenn eine Komponente ausfällt, kann weiterhin eine Kopie der Daten, die sich auf der anderen Komponente dieses RAIDs befindet, verwendet Die Spiegelungstechnik ist in RAID Level 1 implementiert.
• Striping – eine Datenorganisationstechnik, die auf der Verteilung ihrer Fragmente zwischen den Komponenten des Arrays basiert. Mit Daten-Striping können Benutzer die I/O-Leistung (Input/Output) eines RAID-Speichers erheblich steigern. Die Daten des Laufwerk-Satzes werden in kleine Teile (Stripes) unterteilt und auf alle verfügbaren Komponenten verteilt. Striping beschleunigt die Speicherleistung durch paralleles Lesen/Schreiben auf alle Komponenten unabhängig voneinander. Striping ist in RAID Level 0 implementiert.
• Parität – eine Datenorganisationstechnik, die auf dem Schreiben der Datenbits von verschiedenen RAID-Komponenten in eine dedizierte Komponente oder einfach in andere Komponenten des Arrays basiert. Die Parität ermöglicht die Erhöhung der Fehlertoleranz des Speichers: Im Falle des Ausfalls eines Laufwerks kann dessen Inhalt mithilfe der Daten der verbleibenden Laufwerke auf einem Ersatzlaufwerk wiederhergestellt werden (vorausgesetzt, nur ein Laufwerk fällt aus).
• Reed-Solomon-Code – ein Fehlerkorrekturalgorithmus basierend auf Galois-Algebra. Der Reed-Solomon-Code ermöglicht höhere Zuverlässigkeit eines Arrays und macht ihn möglich, bis zu zwei gleichzeitigen Laufwerksausfällen standzuhalten. Dieser Algorithmus wird in RAID 6 verwendet.

RAID-Systeme ohne Redundanz

Bei Gebrauch für RAID Level 0 oder JBOD erklärt der Begriff RAID nicht die tatsächlichen Funktionen dieser Speichertechnologien. Diese Speichertypen funktionieren folgendermaßen:

• JBOD: Ein Speicher, der aus einer bestimmten Anzahl von Festplatten, die sogar unterschiedliche Größen haben können, besteht. Jede Komponente von JBOD folgt der vorherigen, um eine einzelne logische Einheit mit der Größe, die der Summe der Größen jeder Komponente entspricht, zu erstellen. JBOD wird von den meisten Hardware-RAID-Chips sowie von Software-RAID unterstützt (z. B. können sich Dynamic Disks unter Windows zwischen verschiedenen Festplatten oder Festplattenpartitionen erstrecken).
• RAID 0: Eine Reihe von Stripes auf Festplatten gleicher Größe. Daten auf diesem Level sind in gleich große "Stripes" unterteilt und werden zyklisch allen Festplatten zugeordnet. Die Größe eines solchen "Stripes" reicht normalerweise von 512 Bytes und bis zu 256 KB. Die Striping-Technik dient zum Verteilen langer Datenfragmente auf alle Festplatten. Dies ermöglicht die gleichzeitige Ausgabe von Datenaustauschanforderungen an alle Laufwerke und die Beschleunigung dieses Vorgangs durch paralleles Lesen oder Schreiben. Diese Systeme zeichnen sich durch höchste Geschwindigkeit und maximal effiziente Nutzung des Speicherplatzes aus.

Die Datenrettungschancen für diese Systeme liegen auf der Hand: Selbst wenn eine Festplatte von solchem System nicht ausgelesen werden kann, werden die Daten des gesamten Speichers nicht mehr lesbar. Wenn der Fehler einer einzelnen Festplatte in JBOD auftritt, kann das gesamte Fragment eines Spans nicht wiederhergestellt werden. Bei RAID Level 0 wirkt sich dies auf alle Daten auf dem Satz aus (z. B. wenn RAID 0 auf 4 Festplatten mit einer Stripe-Größe von 16 KB erstellt wird, weist der Speicher nach dem Ausfall einer einzelnen Festplatte nach jedem 48-KB-Block ein 16-KB-Loch auf. Im Allgemeinen bedeutet dies, dass Dateien mit einer Größe von mehr als 48 KB nicht wiederhergestellt werden können).

Beachten Sie: Wenn eine oder mehrere Festplatten von RAID 0 oder JBOD ausgefallen sind, beenden Sie die Benutzung des Systems und wenden Sie sich an ein Datenwiederherstellungslabor. In diesem Fall kann nur physische Reparatur des Laufwerks zur Datenrettung beitragen.

Wenn der Grund für einen RAID-Fehler nicht der Ausfall einer Festplatte ist (z. B. ein Zurücksetzen der Controller-Einstellungen, ein Fehler oder eine Beschädigung des Controllers usw.), können die Informationen auch nach der logischen Beschädigung des Dateisystems wiederhergestellt werden. In diesem Fall sollten Sie nur den ursprünglichen Speicher mithilfe der Datenrettungssoftware zusammenstellen. Dazu müssen Sie die Mitgliedslaufwerke entsprechend der anfänglichen Laufwerksreihenfolge und die Stripe-Größe angeben. Datenrettungssoftware liest Daten von den Komponenten auf die gleiche Weise wie ein RAID-Controller und ermöglicht den Zugriff auf Dateien auf virtuell rekonstruiertem Array.

RAID-Systeme, die auf Spiegelung basieren

Die Spiegelungstechnik ist in RAID 1 implementiert. Die Daten jeder RAID-Komponente werden dupliziert, sodass verlorene Informationen von unbeschädigten Komponenten des RAID-Systems wiederhergestellt werden können. Der Controller führt parallele Lesevorgänge durch, um den Lesezugriff auf Dateien zu beschleunigen.

Diese Art von Speicher bietet die höchste Redundanz und die besten Chancen für die Datenwiederherstellung. Das einzige, was Sie tun sollten, ist, die verfügbare Komponente mit einer effizienten Datenrettungssoftware zu scannen.

RAID-Systeme mit Redundanz

Erweiterte redundante Systeme wurden entwickelt, um Kompromisse zwischen hoher Zugriffsgeschwindigkeit, Speicherkapazität und Redundanz einzugehen. Diese Systeme basieren normalerweise auf der Idee des Stripings von RAID Level 0, aber die Daten werden um zusätzliche Informationen erweitert – Paritätsinformationen, die die Redundanz erhöhen und es ermöglichen, Dateien wiederherzustellen oder sogar nach dem Ausfall der Komponente mit dem Speicher weiterzuarbeiten.

Solche Systeme umfassen RAID 3, RAID 4 oder RAID 7 (ein Stripe-Satz mit dedizierter Parität), RAID 5 (ein Stripe-Satz mit verteilter Parität) und RAID 6 (ein Stripe-Satz mit doppelter verteilter Parität). Der Begriff "einzelne" Parität bedeutet, dass die Informationen wiederhergestellt werden können oder das System nach dem Ausfall einer einzelnen Komponente funktioniert; "Doppelte" Parität – nach dem Ausfall bis zu zwei Komponenten.

RAID 3 und ähnliche Systeme verwenden die klassische Technik von RAID 0, die mit einer zusätzlichen Festplatte erweitert wurde, um die Parität zu speichern. RAID 5 und RAID 6 verteilen die Parität auf alle Festplatten, um den Paritätsaktualisierungsprozess für Datenschreibvorgänge zu beschleunigen.

Die Datenwiederherstellung auf diesen Systemen ist bei unbeschädigtem Array möglich und wenn eine (in RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 7) oder bis zu zwei (in RAID 6) Komponenten nicht lesbar sind.

Beachten Sie: Wenn mehr Festplatten ausfallen, verwenden Sie den Speicher nicht mehr und bringen Sie ihn zu einem Datenrettungslabor. Das Abrufen der Informationen ist nur mit professioneller Hilfe möglich.

Wenn die Datenwiederherstellung ohne Reparatur möglich ist, sollten Sie das Array mithilfe der Datenrettungssoftware zusammenstellen, indem Sie der die Laufwerke (einschließlich Platzhalter für fehlende Laufwerke), die Laufwerksreihenfolge, die Stripe-Größe und ein Paritätsverteilungsalgorithmus angeben. Datenrettungssoftware liest die Daten von den RAID-Komponenten auf die gleiche Weise wie ein RAID-Controller und ermöglicht den Zugriff auf Dateien auf virtuell rekonstruiertem RAID.

Hybride RAID-Systeme (RAID-Kombinationen)

RAID-auf-RAID-Konfigurationen werden häufig verwendet, um die Gesamtleistung zu verbessern, Redundanz hinzuzufügen und aus anderen leistungsbezogenen Gründen. Solche Systeme sind in der Regel Kombinationen der oben genannten RAID-Systeme. Am gebräuchlichsten sind Systeme wie RAID 10: Mehrere "Spiegel" mit einem "Stripe" darüber. Spiegel sorgen hier für Redundanz und ein Stripe über Spiegeln erhöht die Lese-/Schreibgeschwindigkeit.  Die Datenwiederherstellung auf solchem System ist recht einfach: Sie sollten alle unbeschädigten Komponenten von jedem Spiegel nehmen und virtuell RAID 0 darüber erstellen.

Fortgeschrittenere Systeme umfassen RAID 50 (ein Stripe über RAID 5), RAID 51 (ein Spiegel von RAID 5) usw. Um solches System, beispielsweise RAID 50, zu rekonstruieren, ist der Aufbau jeder RAID-Komponente der unteren Ebene (in diesem Beispiel jedes RAID 5) und das anschließende Erstellen von RAID aus diesen Komponenten (in diesem Beispiel RAID 0) erforderlich.

UFS Explorer RAID Recovery wird als effizienteste Software für die Datenwiederherstellung und virtuelle Rekonstruktion jedes RAID-Levels empfohlen.

Datenorganisation

Unterschiedliche RAID-Level wenden unterschiedliche Datenorganisationstechniken für verschiedene Zwecke an. Jedes Level hat ihre eigenen Vor- und Nachteile.

RAID-Level 0 (RAID 0, Daten-Striping)

RAID Level 0 ist das beste Beispiel für Daten-Striping. Der Begriff “Redundantes Array unabhängiger Festplatten” erklärt die Funktionalität dieses RAID-Levels nicht, da der keine Redundanz impliziert. Diese Art des Speichers kann aus zwei und mehr Komponenten bestehen. Stripes werden als Datenfragmente definiert und jeder Daten-Stripe befindet sich auf einer nachfolgenden Speicherkomponente.

Abbildung 1. Datenorganisation auf einem Stripe-Satz (RAID 0)

Abbildung 1 zeigt das in RAID Level 0 verwendete Daten-Striping. Solches Datenorganisationsschema ermöglicht die Beschleunigung von I/O-Operationen bis zu U-mal (wobei U die Anzahl der Komponenten in RAID 0 ist). Dies wird erreicht, indem gleichzeitige oder nachfolgende I/O-Anforderungen an verschiedene Komponenten (normalerweise verschiedene Festplatten) gesendet werden. Um beispielsweise die Stripes 0..3 (ein Datensegment mit der Größe von 4 Stripes) zu lesen, sendet der Controller zwei gleichzeitige Leseanforderungen: um zwei erste Stripes von Komponente 1 und zwei erste Stripes von Komponente 2 zu lesen. Komponenten implementieren gleichzeitig das physische Lesen und der Controller erhält das Ergebnis zweimal schneller.

Diese Methode der Datenorganisation ermöglicht die Verwendung fast des gesamten Speicherplatzes für Daten, ohne dass Redundanz im Datenbereich verbleibt. Die Kapazität des RAID 0-Speichers ist jedoch manchmal geringer als die Summe der Größen einzelner Komponenten, da der Controller Speicherplatz für seine eigenen technischen Anforderungen reservieren kann.

Die Vorteile von RAID Level 0:

• Extrem hohe Leistung sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben;
• Einfache Implementierung (selbst die meisten integrierten SATA-Controller unterstützen RAID Level 0);
• Für Daten steht bis zu 100% Speicherplatz zur Verfügung;
• Die günstigste RAID-Lösung.

Die Nachteile von RAID Level 0:

• Keine Fehlertoleranz: Der Ausfall einer einzelnen Komponente führt zu Datenverlust.

Perspektiven der Datenrettung von RAID 0

• Controller-Fehler/zerlegtes Array: Mit Informationen zur Stripe-Größe und der Reihenfolge der Komponenten können Sie verlorene Informationen problemlos wiederherstellen.
• Beschädigte Komponente: Wenn eine der Komponenten nicht lesbar ist, ist die Datenwiederherstellung für die nachfolgenden Datensegmente außerhalb von StripeGröße * (KomponenteAnzahl-1) nicht möglich.

RAID Level 1 (RAID 1, Datenspiegelung)

RAID Level 1 implementiert die Technologie der Datenspiegelung. Durch die Spiegelung wird die genaue Kopie der Informationen erstellt und auf einer separaten Festplatte gespeichert.  Die Kapazität von RAID 1 entspricht der Größe der kleinsten Speicherkomponente ohne den vom Controller reservierbaren Speicherplatz. Wenn der Controller Daten von RAID 1 liest, kann er Anforderungen an eine der Festplatten senden, um den I/O-Vorgang zu beschleunigen. Der Schreibvorgang funktioniert entweder parallel (auf beide Festplatten gleichzeitig) oder folglich (auf eine Festplatte nach der anderen, die fehlertolerant sein kann).  RAID 1 verwendet keine Datensegmentierung.

Die Vorteile von RAID Level 1:

• Schnelle Lesevorgänge;
• Erhöhte Fehlertoleranz;
• Funktioniert auch dann weiter, wenn mindestens eine Spiegelplatte intakt ist (in einem "degradierten Modus");
• Eine der am besten verfügbaren Lösungen, die von den meisten integrierten SATA-Controllern unterstützt wird.

Die Nachteile von RAID Level 1:

• Die ineffizienteste Nutzung des Speicherplatzes;
• Langsame Schreibvorgänge.

Perspektiven der Datenrettung von RAID 1

• Controller-Fehler/zerlegtes Array: Es ist einfach, alle Informationen von einer beliebigen Komponente wiederherzustellen.
• Beschädigte Komponente: Daten können von jeder lesbaren Komponente gerettet werden.

RAID Level 4 (RAID 4, Stripe-Satz mit dedizierter Parität)

RAID 4 ist der erste erfolgreiche Versuch, Kompromisse zwischen Fehlertoleranz, Geschwindigkeit und Kosten einzugehen. Die in RAID 4 implementierte Technik basiert auf dem üblichen Stripe-Satz (wie in RAID Level 0), das um eine weitere spezielle Komponente erweitert wurde, um die Paritätsinformationen für die Fehlerkontrolle zu speichern. Dieses Array kann aus 3 oder mehr Festplatten bestehen. Dieses Schema ist auch in RAID-Level 3 implementiert, mit dem Unterschied in der Striping-Methode, die für RAID 3 Byte-Level und für RAID 4 Block-(Sektor-) Level ist.

Abbildung 2. Stripe-Satz mit dedizierter Parität (RAID 4)

Abbildung 2 zeigt die Methode der Fehlertoleranz in Aktion. Der Stripe-Satz speichert die tatsächlichen RAID-Daten. Jede "Spalte" von Stripes wird mit XOR summiert, um Parität zu erreichen.

RAID 4 verfügt über ähnliche Funktionen wie RAID 0 wie schnelle Lesevorgänge und große Speicherkapazität. Gleichzeitig enthält dieser RAID-Level eine eigene Funktion zur erweiterten internen Fehlerkorrektur.  Wenn ein Stripe nicht mehr lesbar ist, kann der Controller ihn basierend auf den Informationen von anderen Stripes und der Parität rekonstruieren.  Die für die Parität vorgesehene Festplatte wird nicht zum Speichern von Daten verwendet, sondern als eine Sicherungskomponente.

Die Vorteile von RAID Level 4:

• Immer schnellere Lesevorgänge;
• Hohe Fehlertoleranz;
• Bleibt in einem "degradierten Modus", wenn eine der Festplatten ausfällt;
• Kosteneffizienz in Bezug auf Fehlertoleranz.

Die Nachteile von RAID Level 4:

• Bemerkenswert langsame Schreibvorgänge: Alle Schreib-/Aktualisierungsvorgänge erfordern Aktualisierungen der Paritätsinformationen auf einer dedizierten Festplatte;
• Langsame Lesevorgänge in einem degradierten Modus aufgrund hoher Belastung der Paritätskomponente.

Perspektiven der Datenrettung von RAID 4

• Controller-Fehler/zerlegtes Array: Einfache Wiederherstellung aller Daten. N-1 Festplatten sind erforderlich, Datenfestplatten werden bevorzugt (um virtuelles RAID 0 zu erstellen); Informationen über die Reihenfolge der Festplatten und die Stripe-Größe sind erforderlich;
• Beschädigte Komponente: Die Wahrscheinlichkeit der Datenrettung liegt nahe bei 100%, wenn nur eine Festplatte ausfällt. Wenn zwei oder mehr Festplatten ausfallen, tritt das gleiche Problem wie bei RAID Level 0

RAID Level 5 (RAID 5, Stripe-Satz mit verteilter Parität)

Derzeit ist RAID Level 5 der beste Kompromiss zwischen Fehlertoleranz, Geschwindigkeit und Kosten. Die in RAID 5 verwendete Technik basiert auf dem üblichen Stripe-Satz (wie in RAID 0), das auf diesem Level Daten und Paritätsinformationen mischt. Wie bei RAID 4 sind mindestens drei Festplatten erforderlich, es gibt jedoch keine spezielle Festplatte zum Speichern der Parität, ohne dass beim Schreiben eine solche "Warteschlange" für Paritätsaktualisierungen erstellt wird.

Je nach Zweck, Implementierung, Händler und anderen Faktoren kann sich RAID Level 5 in den Methoden der Paritätsverteilung über den Stripe-Satz unterscheiden. Die gebräuchlichsten Methoden sind: Links-symmetrisch (rückwärts-dynamische Paritätsverteilung), rechts-symmetrisch (vorwärts-dynamische Paritätsverteilung), links-asymmetrisch (rückwärts-Paritätsverteilung) und rechts-asymmetrisch (vorwärts-Paritätsverteilung).

Abbildung 3. Links-symmetrische Paritätsverteilung (RAID Level 5)

Abbildung 4. Links-asymmetrische Paritätsverteilung (RAID Level 5)

Abbildung 5. Rechts-symmetrische Paritätsverteilung (RAID Level 5)

Abbildung 6. Rechts-asymmetrische Paritätsverteilung (RAID Level 5)

Die Fehlertoleranz wird auf die gleiche Weise wie in RAID 4 erreicht: Der Stripe-Satz speichert die tatsächlichen Daten und die Paritätsinformationen; Jede Stripe-Spalte wird zu einem Paritäts-Stripe der Spalte summiert.

RAID 5 kombiniert die Funktionen von RAID Level 0 (schnelle Lesevorgänge und große Kapazität) und RAID 4 (erweiterte interne Fehlerkorrektur). Wenn der Stripe nicht mehr lesbar ist, kann der Controller ihn basierend auf anderen Stripes und Paritätsinformationen rekonstruieren. Die tatsächliche Kapazität von RAID 5 beträgt (U-1) * (min (Komponente-Größe) – Reserviert).

Die Vorteile von RAID Level 5:

• Immer schnellere Lesevorgänge;
• Schnelles Schreiben je nach Daten- und Paritätsverteilungsmethode;
• Fehlertoleranz;
• Das Array kann in einem "degradierten Modus" betrieben werden, wenn eine Festplatte ausfällt;
• Kosteneffizienz in Bezug auf Fehlertoleranz.

Die Nachteile von RAID Level 5:

• Langsamere Schreibvorgänge im Vergleich zu RAID 0;
• Die Geschwindigkeit der Schreibvorgänge hängt vom Inhalt und der Paritätsverteilungsmethode ab.

Perspektiven der Datenrettung von RAID 5

• Controller-Fehler/zerlegtes Array: Einfache Wiederherstellung aller Daten. Alle unbeschädigten Festplatten werden bevorzugt, aber N-1 ist erforderlich. Die Informationen zu Datenträgerreihenfolge, Stripe-Größe und Paritätsverteilungsmethodesind erforderlich;
• Beschädigte Komponente: Die Wahrscheinlichkeit der Datenrettung liegt nahe bei 100%, wenn nur eine Festplatte ausfällt. Wenn zwei oder mehr Festplatten ausfallen, tritt das gleiche Problem wie bei RAID 0 auf.

RAID Level 6 (RAID 6, Stripe-Satz mit doppelt verteilter Parität)

RAID 6 ist eine zuverlässige und gleichzeitig kostengünstige Datenspeicherlösung und wurde mit dem Ziel entwickelt, RAID Level 5 um einen weiteren Stripe für Datenredundanz zu erweitern. Zu diesem Zweck wird der Reed-Solomon-Code-Algorithmus angewendet, der auf der Galois-Feldalgebra basiert. Diese Technik ermöglicht das Hinzufügen einer weiteren Komponente für Datenredundanz und die effiziente Korrektur von Festplattenfehlern.

Das Layout von RAID 6 ähnelt RAID 5: Daten und Parität (P-Stripe) werden auf Speicherkomponenten verteilt. Der Unterschied besteht in einem zusätzlichen Stripe (Q-Stripe), der sich zusammen mit dem P-Stripe befindet und die GF-Datensumme enthält.

Weitere Informationen zu RAID 6 und Q-Stripe-Algorithmen finden Sie in http://www.cs.utk.edu/~plank/plank/papers/CS-96-332

Die Vorteile von RAID Level 6:

• Immer schnellere Lesevorgänge;
• Schnelle Schreibvorgänge abhängig von der Daten- und Paritätsverteilungsmethode;
• Hohe Fehlertoleranz;
• Der Speicher kann in einem "degradierten Modus" betrieben werden, wenn eine Festplatte oder sogar zwei Festplatten ausfallen.
• Kosteneffizienz in Bezug auf Fehlertoleranz.

Die Nachteile von RAID Level 6:

• Langsamere Schreibvorgänge im Vergleich zu RAID 0;
• Die Geschwindigkeit der Schreibvorgänge hängt vom Inhalt und der Paritätsverteilungsmethode ab.

Perspektiven der Datenrettung von RAID 6

• Controller-Fehler/zerlegtes Array: Einfache Wiederherstellung aller Daten. Alle unbeschädigten Festplatten werden bevorzugt, jedoch sind N-1 oder N-2 erforderlich. Die Informationen über die Reihenfolge der Festplatten, die Stripe-Größe und die Paritätsverteilungsmethodesind erforderlich.
• Beschädigte Komponente: Die Wahrscheinlichkeit der Datenwiederherstellung liegt nahe bei 100%, wenn nur zwei Festplatten ausfallen. Wenn mehr als zwei Festplatten ausfallen, tritt das gleiche Problem wie bei RAID 0 auf.

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

RAID-Kombinationen basierend auf RAID 0, RAID 5 und RAID 1 wurden erstellt, um die Leistungsfähigkeiten von RAID-Systemen zu verbessern. Bei RAID-Level 0+1 wird ein Spiegel von Stripe-Sätzen angewendet, um die Fehlertoleranz zu erhöhen, ohne die Speicherleistung zu beeinträchtigen. RAID Level 10 wendet eine Erweiterung von Stripes an, um die Daten zu spiegeln, wodurch die Leistungsfähigkeiten verbessert und die Speicherkapazität erhöht werden. Für RAID-Level 0+1 und Level 10 sind mindestens vier Festplatten erforderlich. RAID 50 ist ein Stripe-Satz von RAID 5-Speichern, die aus Leistungsgründen erstellt wurden, und RAID 51 ist ein Spiegel von RAID 5, das aus Gründen der Fehlertoleranz erstellt wurde (mindestens 6 Festplatten müssen verfügbar sein).

Abbildung 7. Datenorganisation auf einem Spiegel von Stripes (RAID 0+1; 6 Komponenten)

Abbildung 8. Datenorganisation auf einem Stripe von Spiegeln (RAID 10; 6 Komponenten, 2x3 Spiegel)

Die Vorteile von RAID-Kombinationen:

• Erhöhte Geschwindigkeit oder Fehlertoleranz;
• Das Array kann in einem degradierten Modus betrieben werden;
• RAID 10 und RAID 0+1 sind die am besten verfügbaren Lösungen (einige integrierte Controller unterstützen diese RAID-Typen).

Die Nachteile von RAID-Kombinationen:

• Eine teure Lösung, da der größte Teil des Speicherplatzes für Spiegel verwendet wird;
• Schwer zu verwalten und zu warten.

Perspektiven der Datenrettung von RAID-Kombinationen:

• Controller-Fehler/zerlegtes Array: Einfache Wiederherstellung aller Informationen;
• Beschädigte Komponente: Die Wiederherstellungschancen liegen nahe bei 100%, wenn mindestens ein Stripe-Satz (RAID 10, RAID 50) oder mindestens eine Spiegelinstanz (RAID 0+1, RAID 51) virtuell zusammengestellt werden kann.

Datenwiederherstellung auf RAID

Die von RAID verlorene Dateien können mithilfe der effizienten Datenwiederherstellungssoftware, die komplexe Speichersysteme rekonstruieren kann, problemlos gerettet werden.  Zu diesem Zweck bietet SysDev Laboratories die UFS Explorer-Produkte an: UFS Explorer RAID Recovery wurde speziell für die Verarbeitung von RAID-Einheiten verschiedener Levels entwickelt, während UFS Explorer Professional Recovery einen professionellen Ansatz für den Prozess der Datenwiederherstellung bietet. Die Software wendet ausgefeilte Techniken an, die es ermöglichen, das maximale Datenrettungsergebnis zu erzielen. Sie ist 100% zuverlässig und garantiert die vollständige Sicherheit von Daten. Zu den von der Software unterstützten Konfigurationen gehören:

• Standard-RAID-Levels: RAID 0, RAID 1, RAID 1E, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6;
• RAID-Kombinationen: RAID 0+1, RAID 10, RAID 50, RAID 51 usw.;
• Benutzerdefinierte RAID-Muster;
• Nicht standardmäßige RAID-Sets: Drobo BeyondRAID, Synology Hybrid RAID, ZFS RAID-Z, Btrfs-RAID.

Hinweis: Detaillierte Informationen zu den unterstützten Technologien finden Sie in den technischen Daten des jeweiligen Softwareprodukts.

Die Programme erkennen automatisch die auf den Mitgliedsfestplatten vorhandenen RAID-Metadaten und verwenden sie zur Rekonstruktion des Arrays.  Im Falle eines schwerwiegenden Metadatenschadens können jedoch die folgenden Informationen erforderlich sein, um den Speicher zusammenzustellen:

• RAID-Level;
• Die Reihenfolge der RAID-Komponenten (außer RAID 1);
• Stripe-Größe (außer RAID 1);
• Paritätsverteilung und andere Parameter (falls zutreffend).

Ausführlichere Anweisungen finden Sie im entsprechenden Tutorial zur RAID-Wiederherstellung:

• Für RAID 1, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6 – Systeme mit Redundanz;
• Für RAID 0 und JBOD – Systeme ohne Redundanz;
• Für RAID 0+1, RAID 10, RAID 50, RAID 50E, RAID 60 usw. – Verschachtelte Layouts.

Letzte Aktualisierung: 06. September 2021