Welche Aufgabe hat das Paritätsbit in einem RAID?

Paritätsbits kommen häufig zum Einsatz, um Fehler in Datenübertragungen und gespeicherten Daten zu finden. Bevor wir darauf eingehen, wie Paritätsbits in einem RAID verwendet werden, sollten wir uns zunächst anschauen, wie man sie generell zur Fehlererkennung einsetzt.

Werden Daten von einem Gerät an ein anderes gesendet, ohne dass dabei irgendeine Art von Fehlerkorrektur greift, muss das Gerät, das die Daten empfängt, annehmen, dass die Daten in Ordnung sind. Bei einer digitalen Datenübertragung ist die Fehlerrate zwar wesentlich niedriger als bei einer analogen Datenübertragung, allerdings ist keine Form der Datenübertragung komplett fehlerfrei. Daher sollte man nicht den Fehler machen, anzunehmen, dass die empfangenen Daten mit den gesendeten Daten exakt übereinstimmen. 

Abhilfe schafft ein Paritätsbit, mit dem sich den Daten eine Prüfsumme hinzufügen lässt. Anhand des Paritätsbit kann das Zielgerät erkennen, ob es die Daten korrekt empfangen hat. Das Paritätsbit ist eine einfache Methode, um Fehler bei der Datenübertragung ausfindig zu machen: An das Ende jeden Datenblocks wird ein Bit gehängt. Dieses Bit kennzeichnet, ob die Anzahl der im Datenblock enthaltenen Bits gerade oder ungerade ist. Wenn also eine gerade Parität verwendet wird, weiß das Zielgerät, dass jeder übertragene Datenblock eine gerade Anzahl von Bits enthalten muss. Andernfalls gab es beim Datentransfer einen Fehler und der Sender muss die Daten erneut schicken. 

In der Praxis nutzt ein RAID-Verbund erweiterte Versionen von Paritätschecks, etwa die horizontale oder die vertikale Parität. Manche RAIDs, etwa RAID 4 oder RAID 5, legen die Paritätsinformationen auf einem oder mehreren Laufwerken ab und können so das RAID wiederherstellen, wenn ein Laufwerk ausfällt. Wenn Daten auf ein RAID geschrieben werden, haben diese immer die korrekte Parität, da sie zuvor diverse Fehlerkorrekturchecks durchlaufen. Fällt ein Laufwerk in einem RAID-Verbund aus, kann das System die verlorenen Daten aus den auf den verbliebenen Laufwerken gespeicherten Informationen und den Paritätsinformationen rekonstruieren und auf ein Spare-Laufwerk schreiben.

Wie funktioniert der Paritätscheck? Nehmen wir an, dass unser RAID-Verbund eine gerade Parität nutzt. In diesem Fall kann das RAID über einen XOR-Vergleich zweifelsfrei feststellen, was sich auf dem defekten Laufwerk befand, indem es die auf den verbleibenden Laufwerken gespeicherten Paritätsbits zusammenzählt. Kommt dabei eine ungerade Zahl heraus, dann müssen sich die auf dem ausgefallenen Laufwerk gespeicherten Informationen zu einer Parität von „1“ addieren, um wieder eine gerade Parität herzustellen. Umgekehrt müssen die Informationen auf dem defekten Laufwerk eine Parität von „0“ haben, wenn der Paritätscheck bei den verbleibenden Laufwerken eine gerade Zahl ergibt.

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