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Festplatten-Mix im RAID: Kann das gutgehen?
Häufig fragen sich Admins, ob ein RAID-Verbund mit einem Festplattenmix problemfrei funktionieren kann. Toshiba führte dazu einen umfassenden und aufklärenden Test durch.
IT-Verantwortliche stehen immer wieder vor der Frage, ob sie RAID-Systeme mit Festplatten (HDDs) unterschiedlicher Kapazität sowie nativen und emulierten 512-Byte-Sektoren ausstatten können. In einem Labortest hat Toshiba untersucht, ob diese verschiedenen HDD-Modelle innerhalb eines RAID-Systems gemischt werden können und welche Auswirkungen dies auf die Performance und Zuverlässigkeit hat. Die Resultate überraschen.
RAID-Systeme sorgen für Resilienz in der IT-Infrastruktur. Sie vereinen mehrere Festplatten zu einem logischen Speicher, der mehr Leistung bringt und zuverlässiger ist als einzelne HDDs. Dabei steht, wie bei jedem System die Frage im Raum, wie flexibel IT-Verantwortliche vorgehen können, wenn HDDs im laufenden Betrieb ausfallen: Muss exakt das gleiche Festplattenmodell eingesetzt werden? Funktioniert auch ein Mix aus verschiedenen Blockgrößen, Kapazitäten und von mehreren Herstellern? Gerade die Kombination und Auswechselbarkeit von HDDs mit nativen und emulierten 512-Byte-Sektoren hat hier immer wieder zu Unsicherheiten geführt.
In einem Labortest hat Toshiba untersucht, ob sich 512n-HDDs in RAID-Systemen durch 512e-HDDs ersetzen lassen. Dabei wurden gängige RAID-Konfigurationen auf Basis von Hardware-RAID-Controllern sowie integrierten Network-Attached-Storage- (NAS) und Direct-Attached-Storage-Boxen (DAS) analysiert. Zunächst simulierten die Tester den Ausfall eines Laufwerks durch das Entfernen einer HDD im laufenden Betrieb (Hot-Removal). Anschließend setzten sie das Ersatzlaufwerk ebenfalls im laufenden Betrieb ein (Hot Swap).
Volle Austauschbarkeit von 512n und 512e im RAID
In allen Testkonfigurationen zeigt sich, dass 512n- ohne Einschränkungen durch 512e-Modelle ersetzt werden können – und umgekehrt. Die Kombination von 512n- und 512e-Laufwerken ist also bei allen RAID-Konfigurationen möglich, auch wenn sich die Wiederherstellungsstrategien der getesteten RAID-Engines unterscheiden. Der Ersatz eines ausgefallenen Laufwerks durch eine HDD mit höherer Kapazität ist ebenfalls problemlos möglich, allerdings wird die zusätzliche Kapazität dann nicht genutzt.
In den Tests zeigte sich auch, dass Festplatten mit derselben Schnittstelle (SATA), derselben Blockgröße (512 Byte, unabhängig davon, ob emuliert oder nativ) und derselben oder größeren Kapazität unabhängig vom Hersteller gemischt werden können. Nicht kompatibel sind hingegen, das haben frühere Tests ergeben, Laufwerke mit unterschiedlicher Blockgröße (512 Byte und 4k Byte) und Schnittstellentechnologie (SATA und SAS).
Sicherer Austausch einzelner HDDs im laufenden Systembetrieb
Auch wenn die hohe Tauschkompatibilität die Wartung von RAID-Systemen und den Austausch von Festplatten vereinfacht, so gibt es dennoch Aspekte, die beachtet werden sollten. Eine rechtzeitig angeschaffte SATA-Ersatzplatte mit der identischen Blockgröße und Kapazität gibt die volle Sicherheit eines problemlosen Austausches im Falle eines Ausfalls. Nach dem physischen Wechsel der Laufwerke sollte die Wiederherstellung des RAID-Systems automatisch oder manuell starten. Je weniger Last im System ist, umso schneller kann die Wiederherstellung durchgeführt werden, was die Gefahr eines Datenverlustes verringert. Denn aufgrund fehlender Redundanz können erneute Laufwerksausfälle während eines Wiederherstellungsprozesses zu Datenverlusten führen.
Die erneute Verwendung einer ausgefallenen HDD verbietet sich von selbst, da die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Ausfalls äußerst hoch ist. Dazu kommt, dass RAID-Systeme schwerwiegende Probleme mit der Konfiguration des RAIDs haben, wenn auf einem Laufwerk bereits alte Metadaten existieren: Sie versuchen dann möglicherweise, das Laufwerk erneut in den bestehenden RAID-Satz einzufügen, oder nehmen an, dass es zu einem anderen RAID gehört.
RAID-Konfigurationen und kontinuierliche Systemchecks
Die Konfiguration des RAID-Verbunds sorgt auch für Unterschiede im Wiederherstellungsprozess und bei der Speicherkapazität. Ein übliches System mit vier Laufwerken kann in verschiedenen RAID-Konfiguration betrieben werden. Dabei müssen IT-Verantwortliche festlegen, ob Sie alle vier Festplatten in einer RAID-5- (einfache Parität) oder RAID-10-Konfiguration (Striping und Spiegelung) verwenden oder ob Sie nur zwei Festplatten mit der doppelten Kapazität kaufen und in RAID-1 (einfache Spiegelung) betreiben. Diese Konfigurationen wirken sich deutlich auf die Kapazität und Performance von RAID-Systemen aus, beispielsweise bietet Raid-10 im Vergleich zu Raid-5 eine höhere Performance aber weniger nutzbare Speicherkapazität.
„In allen Testkonfigurationen zeigt sich, dass 512n- ohne Einschränkungen durch 512e-Modelle ersetzt werden können – und umgekehrt. Die Kombination von 512n- und 512e-Laufwerken ist also bei allen RAID-Konfigurationen möglich, auch wenn sich die Wiederherstellungsstrategien der getesteten RAID-Engines unterscheiden.“
Rainer W. Kaese, Toshiba Electronics Europe
Ein RAID-System sollte nie als Backup-Lösung verstanden werden. Die Ausfallsicherheit ist keine Datensicherung, sondern schützt nur im Falle eines Festplattendefekts. Sollte der RAID-Controller ausfallen oder weitere Speicherfehler auftreten, sind die Daten verloren. Neben einem Backup-System ist daher die regelmäßige Prüfung der Anzeige-LEDs an RAID-Systemen wichtig, um Ausfällen vorzubeugen. Aufgrund ihrer kurzen Punkt-zu-Punkt-Verbindung stehen DAS-RAID-Boxen in der Regel in der Nähe des Host-Computers und sind somit leicht zu beobachten. NAS-Systeme und Server mit RAID-Controllern können hingegen überall stehen: Verantwortliche sollten diese deshalb regelmäßig überprüfen und automatische Benachrichtigungen über auftretende Fehler aktivieren, zum Beispiel in Form von System-E-Mails.
Positive Resultate mit gemischten HDDs
Das Testergebnis zeigt klar, dass die wechselseitige Kompatibilität von Festplatten mit nativen und emulierten Blöcken in RAID-Systemen gegeben ist, solange die Blockgröße gleich ist. Das gilt sogar für ältere RAID-Systeme. In den Tests gab es zudem keine erkennbaren Auswirkungen auf die Leistung von RAID-Systemen, wenn HDDs mit nativen und emulierten Blöcken in einem System gemischt wurden. Die Tests bestätigen, dass die Leistung lediglich von der Festplattengeschwindigkeit und der RAID-Konfiguration abhängt. Für IT-Verantwortliche bedeutet das: Wenn bewährte Austausch- und Wiederherstellungsverfahren von RAID-Systemen eingehalten werden, gibt es keine Einschränkungen bei der Wahl der Festplatte.
Über den Autor:
Rainer W. Kaese ist Senior Manager ist Senior Manager für HDD Business Development bei der Toshiba Electronics Europe GmbH.
Die Autoren sind für den Inhalt und die Richtigkeit ihrer Beiträge selbst verantwortlich. Die dargelegten Meinungen geben die Ansichten der Autoren wieder.
