RAID 0, 1, 5, 6, 10 (exklusiv AP2!), Nutzkapazitäten, URE-Gefahr, DAS/NAS/SAN, iSCSI & ZFS.
Lernfeld 11 behandelt moderne Enterprise-Speichersysteme. Wichtiger ZPA-Hinweis: RAID-Berechnungen wurden in der 2. Auflage vollständig aus AP1 gestrichen und sind nun exklusiv Bestandteil der AP2!
| RAID-Level | Min. Disks | Nutzbare Kapazität | Fehlertoleranz | Einsatz & IHK-Bewertung |
|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 2 | $N \times K$ (100 %) | 0 Platten | Nur Striping, keine Redundanz. Schneller I/O, aber Datenverlust bei 1 Ausfall. |
| RAID 1 | 2 | $1 \times K$ (50 %) | 1 Platte | Spiegelung. Hohe Lesegeschwindigkeit, ideal für Boot-/OS-Laufwerke. |
| RAID 5 | 3 | $(N - 1) \times K$ | 1 Platte | Block-Striping mit verteilter Parität. Guter Kompromiss aus Kosten & Kapazität. |
| RAID 6 | 4 | $(N - 2) \times K$ | 2 Platten | Verteilte Doppelparität (Reed-Solomon). Unverzichtbar bei HDDs > 4 TB gegen URE-Fehler beim Rebuild! |
| RAID 10 (1+0) | 4 (gerade) | $\frac{N}{2} \times K$ (50 %) | Bis zu 1 Platte je Mirror-Paar | Stripe of Mirrors. Höchste IOPS-Performance und schnellster Rebuild (keine Paritätsberechnung nötig). |
Große SATA-Festplatten besitzen typischerweise eine URE-Rate von $10^{14}$ Bit. Das bedeutet: Statistisch tritt alle 12,5 TB gelesener Daten ein nicht lesbarer Sektor auf. Fällt in einem RAID 5 eine Platte aus, müssen beim Rebuild alle verbleibenden Platten zu 100 % fehlerfrei gelesen werden. Tritt dabei ein URE auf, bricht der Rebuild ab und das gesamte RAID ist verloren! Lösung: RAID 6 oder RAID 10.
- DAS (Direct Attached Storage): Intern oder via SAS direkt am Server angeschlossen. Nicht netzwerkfähig.
- NAS (Network Attached Storage): Eigenständiges File-Storage-System im LAN. Dateibasiertes Sharing über SMB (Windows) oder NFS (Linux).
- SAN (Storage Area Network): Dediziertes Hochgeschwindigkeitsnetz für blockbasierten Zugriff. Protokolle: Fibre Channel (FC) über Glasfaser oder iSCSI (Port 3260 TCP) über Ethernet mit IQN-Adressierung und LUN-Masking.
Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem didaktischen Erwartungshorizont:
Berechnen Sie die nutzbare Speicherkapazität für RAID 5 und RAID 6 und begründen Sie die Empfehlung von RAID 6 bei großen Festplatten anhand des URE-Risikos (Unrecoverable Read Error).
Beschreiben Sie den Aufbau eines RAID 10 (Stripe of Mirrors) und berechnen Sie die Nutzkapazität sowie die maximale und minimale Anzahl an Festplattenausfällen, die das Array überlebt.
Vergleichen Sie DAS, NAS und SAN bezüglich Zugriffsebene (Block vs File), Übertragungsmedien/Protokolle und typischem Einsatzzweck.
Vergleichen Sie FC und iSCSI hinsichtlich Hardware-Komponenten, Übertragungsmedium, MTU/Jumbo Frames und Kosten.
Unterscheiden Sie ein Active/Passive-Cluster von einem Active/Active-Cluster und erklären Sie das Phänomen des Split-Brain-Syndroms.