Was ist RAID 6

Written By: Ontrack

Date Published: 6. November 2023 02:36:28 EST

Was ist RAID 6

Healthy RAID 6 Array

RAID 6
RAID 6 - Eine Mischung aus Fehlertoleranz und Leistung zum Schutz Ihrer Daten.

Ein RAID-Array besteht aus mehreren Speichermedien, also zumeist Festplatten (HDDs) oder Solid-State-Drives (SSDs), die entweder durch Software oder über einen speziellen Hardware-Controller miteinander verbunden werden, um die Daten zu schützen oder die Leistung des Storage zu verbessern. RAID steht für „redundant array of independent disks“, also eine redundante Anordnung von unabhängigen Festplatten. RAID6 ist eine von vielen verschiedenen Arten von RAID-Arrays, die sich sowohl auf die Lese- und Schreibgeschwindigkeit als auch auf die Fehlertoleranz durch Redundanz auswirken.

RAID 6 wurde wie auch RAID 5 in den 1980er Jahren entwickelt. Ein mit einem Hardware-Controller aufgebauter RAID-6-Verbund wird häufig als guter Kompromiss zwischen Redundanz und Geschwindigkeit verwendet. Ein RAID 6-Array erfordert mindestens vier Festplatten und bietet höhere Lesegeschwindigkeiten bei minimalen Auswirkungen auf die Schreibleistung. Dieser RAID-Level kann zwei Festplattenausfälle verkraften.

 

RAID 6
Wie sieht eine RAID-6-Konfiguration aus?

RAID 6 ähnelt RAID 5 insofern, als beide Arrays Paritäts- und Datenstriping verwenden. Der Unterschied besteht darin, dass RAID 5 eine Paritätsinstanz hat, während RAID 6 zwei Paritätsstripes hat. Dadurch ist ein RAID 6-Array in der Lage, zwei Laufwerksausfälle zu überstehen, anstatt nur einen. Bei den meisten RAID 6 Konfigurationen sind die Daten im ersten Paritätsstripe ein XOR der Daten aus den anderen Stripes, der zweite Paritätsstripe ist in der Regel ein proprietärer Algorithmus.

Bei RAID 6-Arrays werden zwei Festplatten für die Parität verwendet. Das bedeutet, dass ein RAID 6-Array immer noch deutlich günstiger zu implementieren ist als ein RAID 10-Array der gleichen Größe, da nur zwei Festplatten für die Parität verwendet werden. Raid 6 bietet außerdem mehr Flexibilität und größere Volumen als RAID 1.

Healthy RAID 6 Array

Im obigen Beispiel handelt es sich um ein RAID 6-Array mit fünf Laufwerken, wie Sie es in einem Dell PowerEdge-Server sehen würden. Der erste Paritätsblock (Parity 1) auf Laufwerk 4 für den ersten Stripe ist das XOR der Daten aus den Blöcken Data 1 (Laufwerk 1), Data 2 (Laufwerk 2) und Data 3 (Laufwerk 3).

Der zweite Paritätsblock (Parity 2), der sich auf Laufwerk 5 für den ersten Datenstreifen befindet, ist eine Kombination aus den Daten von Data1, Data2 und Data 3 und kann je nach Hersteller und Controller auch Parity 1 enthalten. Diese Paritätsberechnungen werden für alle Datenstripes mit verschiedenen Laufwerkskombinationen wiederholt.

 

Welche Funktion hat die Parität in einem RAID-6-Array?

Parität ist eine mathematische Funktion, die zusätzlichen Schutz bietet, da sie die Rekonstruktion verlorener Daten ermöglicht. Ein Paritätsblock als Teil eines jeden Daten-Stripes ermöglicht es dem System, die Daten wiederherzustellen, falls ein oder mehrere Laufwerke ausfallen oder offline gehen. Der RAID-Controller oder die RAID-Software kann praktisch jedes fehlende Datensegment mit Hilfe der Parität wiederherstellen.

Im folgenden Beispiel ist das Laufwerk 2 ausgefallen.

RAID 6 with One Failed Drive

Beim Verlust eines Laufwerks wechselt das Array in den „degraded Mode“. Im degraded Mode kombiniert der RAID-Controller die Datenstripes mit Parität, um dem Betriebssystem gute Daten zu liefern. In unserem Beispiel kombiniert der Controller Data 1, Data 3 und Parity 1 für den ersten Stripe, um die fehlenden Daten in Data 2 zu ersetzen. Im zweiten Stripe werden Data 4, Data 6 und Parity 1 verwendet, um Data 5 zu ersetzen. Im dritten und vierten Stripe wird keine Parität benötigt, da alle Datenlaufwerke vorhanden sind.

Mit zwei Paritätsblöcken pro Stripe können bei RAID 6 zwei Laufwerke ausfallen. In dem Beispiel unten sehen wir, dass die Laufwerke 2 und 4 ausgefallen sind.

RAID 6 with Two Failed Drives

Wenn zwei Laufwerke ausfallen, verwendet der Controller die Datenstripes in Kombination mit Parity 1 und Parity 2, um die fehlenden Daten wiederherzustellen. In unserem Beispiel kombiniert der Controller Data 1, Data 3 und Parity 2 für den ersten Stripe, um die fehlenden Daten in Data 2 zu ersetzen. Im zweiten Stripe werden Data 4, Data 6 und Parity 1 verwendet, um Data 5 zu ersetzen. Im dritten Stripe werden Data 7, Data 9 und Parity 2 verwendet, um Data 8 zu ersetzen.

 

Wie funktioniert ein Hot Spare in einem RAID 6 Array?

RAID 6 Healthy Array with Hot Spare

Unter Hot Spare versteht man ein oder mehrere zusätzliche Laufwerke, die zu einem RAID 6-Array hinzugefügt werden können, um eine schnelle Wiederherstellung im Falle eines ausgefallenen Laufwerks zu ermöglichen. Im obigen Beispiel sehen wir ein gesundes RAID 6-Array mit einem einzelnen Hot-Spare. Beachten Sie, dass das Hot-Spare-Laufwerk noch keine Daten enthält, bis ein Fehler auftritt und das Laufwerk benötigt wird.

Wenn dem System Hotspare Laufwerke zur Verfügung stehen, beginnt der Controller im Falle eines Ausfalls automatisch mit der Wiederherstellung der fehlenden Daten vom ausgefallenen Laufwerk auf einem Hotspare.

RAID 6 One Failed Drive with Hot Spare

Im obigen Beispiel ist das Laufwerk 2 ausgefallen. Das System hat das Hot Spare verwendet und alle fehlenden Daten von Laufwerk 2 auf dem Hot Spare wiederhergestellt. Laufwerk 2 kann nun aus dem System entfernt und durch ein neues Laufwerk ersetzt werden, entweder als neues Hot Spare oder als neues Laufwerk 2, auf dem die Daten wiederhergestellt werden können.

Warum werden Hot Spares verwendet? Wenn ein Laufwerk ausfällt, ist die Zeit für den Wiederaufbau der Daten von entscheidender Bedeutung. Der Betrieb im degraded Mode belastet die verbleibenden Laufwerke zusätzlich und kann zu weiteren Ausfällen führen, wenn der Ausfall nicht schnell behoben würde. Es ist auch möglich, dass Laufwerke aus einer ähnlichen Fertigungs-Charge ähnliche Defekte aufweisen, so dass es möglich ist, dass auch andere Laufwerke bald ausfallen könnten. Die Verfügbarkeit von einem oder mehreren Hot Spares ermöglicht somit eine schnellere Wiederherstellung.

 

Was verursacht Ausfälle in RAID 6-Arrays?

Es gibt verschiedenste Gründe, warum ein RAID 6-Array ausfallen kann. Hier sind einige der häufigsten Ursachen, die wir bei Ontrack sehen.

 
  • Der Ausfall mehrerer Festplatten
  • Stromversorgungsprobleme (Stromspitzen oder Unterspannung)
  • Ausfall des RAID-Controllers oder der RAID-Software
  • RAID-Daten Korruption (einschließlich logischer Beschädigung)
  • Überschwemmungs-/Wasser- oder Brandschäden
  • Fehlgeschlagene oder partielle Rebuilds

 

Ist eine Datenwiederherstellung von RAID 6 möglich?

Die Wiederherstellung von Daten aus einem RAID 6-Array ist möglich. Obwohl die Datenwiederherstellung bei einem RAID-6-Array komplexer und schwieriger sein kann, wird sie im Allgemeinen erfolgreich durchgeführt. Die größte Herausforderung ist oft der proprietäre Algorithmus, der zur Erstellung des zweiten Paritätsblocks verwendet wird, da jeder Hersteller diesen anders implementiert wird bei der Datenrettung oft eine kundenspezifische Entwicklung erforderlich sein, um angepasste Software Tools zu entwickeln.

Es gibt verschiedenste Gründe für einen Datenverlust, und der Wiederherstellungsaufwand ist für jeden von ihnen unterschiedlich. Nachstehend sind einige Beispiele aufgeführt:

Datenrettung mit einem defekten Laufwerk

RAID 6 with One Failed Drive

Wie bei einem RAID-5-Array kann beim Ausfall eines Laufwerks in einem Array die Parität verwendet werden, um die fehlenden Daten wiederherzustellen. In diesem Szenario ist Ontrack normalerweise in der Lage, 100 % der Daten wiederherzustellen. Nach Erhalt eines nicht funktionsfähigen Arrays werden alle Laufwerke des Arrays im Reinraum gesichert (wenn möglich einschließlich des ausgefallenen Laufwerks). Anschließend wird das Array anhand dieser Images virtuell wiederhergestellt. Sobald das RAID zusammengesetzt ist, wird das Dateisystem oder Volume auf Beschädigungen gescannt, virtuell repariert und die Daten extrahiert. Das ausgefallene Laufwerk wird oft dabei nicht benötigt, da alle fehlenden Datenstripes mit Hilfe der Parität wiederhergestellt werden können.

Datenrettung mit zwei ausgefallenen Laufwerken

RAID 6 with Two Failed Drives

Im Gegensatz zum RAID-5-Array, bei dem alle Festplatten bis auf eine für das Funktionieren erforderlich sind, ist RAID 6 so konzipiert, dass der Ausfall von bis zu zwei Festplatten ohne Auswirkungen auf die Daten möglich ist. Das Verfahren zur Wiederherstellung bei mehreren ausgefallenen Festplatten ist ähnlich wie bei einem Ausfall einer einzelnen Festplatte. Nach Erhalt eines nicht funktionierenden Arrays werden die Laufwerke im Reinraum in ein Image kopiert, einschließlich der ausgefallenen Laufwerke. Wenn die Daten auf den Laufwerken aktuell sind, werden die ausgefallenen Laufwerke möglicherweise nicht benötigt, um eine vollständige Wiederherstellung des Arrays zu erreichen. Anschließend wird das Array mit diesen Images virtuell wiederhergestellt.

Im obigen Beispiel werden Data 1, Data 3 und Parity 2 aus Stripe 1 verwendet, um Data 2 wiederherzustellen. Data 4, Parity 1 und Data 6 werden verwendet, um Data 5 im zweiten Stripe wiederherzustellen. Data 7, Parity 2 und Data 9 werden verwendet, um Data 8 im dritten Stripe wiederherzustellen.

Sobald das RAID-Array virtuell wieder zusammengesetzt ist, wird das Dateisystem oder das Volume auf Beschädigungen untersucht. Neben der Beschädigung des Dateisystems suchen die Experten auch nach Daten, die nicht konsistent oder veraltet sind. Dies ist der Fall, wenn zwischen zwei Laufwerksausfällen eine Zeitspanne liegt und eines der Laufwerke beschädigt ist. Die Datenrettungsexperten brauchen Erfahrung, um diese Art von Schäden zu erkennen, damit sie den Datenträger virtuell reparieren und gute Datensätze extrahieren können.

Datenrettung bei mehreren ausgefallenen Laufwerken

Es ist möglich, eine vollständige Wiederherstellung von einem RAID 6-Array zu erhalten, selbst wenn mehr als zwei Laufwerke ausgefallen sind.

RAID 6 Multiple Failed Drives

Im obigen Beispiel handelt es sich um ein RAID 6-Array, bei dem einige Bereiche auf allen fünf Festplatten beschädigt sind. Wenn es nicht mehr als zwei defekte Blöcke pro Stripe gibt, ist es möglich, die fehlenden Daten wiederherzustellen. Ontrack wird so viele Daten wie möglich von jedem Laufwerk rekonstruieren.

Dann wird das Array mit diesen Images virtuell wiederhergestellt. Im obigen Beispiel werden Data 1, Data 3 und Parity 2 von Stripe 1 verwendet, um Data 2 wiederherzustellen. Für Stripe 2 wird keine Parität benötigt, da Data 4, Data 5 und Data 6 alle intakt sind. Data 7, Parity 2 und Data 8 werden verwendet, um Data 9 im dritten Stripe wiederherzustellen.

Sobald der RAID-Verbund virtuell wiederhergestellt ist, wird das Dateisystem oder das Volume auf Beschädigungen gescannt. Wiederherstellbare Daten werden aus dem virtuell wiederhergestellten Array auf neue Medien extrahiert, um wieder verwendet zu werden.

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