Grundlagen der Datenspeicherung und RAID-Systeme

Features von Festplatten

• Zugriffszeit: Die Zeit wird durch die Positionierung des Schreib-Lese-Arms bestimmt.
• Transferrate: Die Geschwindigkeit, mit der Bits von einem Sektor übertragen werden, abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit.
• Speicherkapazität: Die Menge an Informationen, die auf dem Medium gespeichert werden kann.
• Drehzahl: Die Geschwindigkeit, mit der sich die Scheibe dreht.
• Cache: Ein Pufferspeicher, der auf der Festplatte integriert ist.

ECC (Error Correction Code)

Alle Festplatten verwenden Algorithmen zur Fehlerkorrektur. Dabei werden zusammen mit den Daten in den Sektoren Prüfbits gespeichert, um Fehler bei der Erkennung automatisch zu korrigieren.

S.M.A.R.T.

Diese von IBM entwickelte Technologie implementiert Routinen, die ständig die wesentlichen Parameter des Laufwerks überwachen:

• Disk-Temperatur: Ein Temperaturanstieg kann auf Probleme mit dem Motor hindeuten.
• Datenübertragungsfehler: Können ein Zeichen für interne Probleme sein.
• Reallocated Sector Count: Wenn das Gerät viele Sektoren aufgrund von Fehlern neu zuweist, kann dies auf einen drohenden Defekt hindeuten.
• Leiter-Flughöhe: Ein Abwärtstrend bei der Flughöhe kündigt oft einen Head-Crash an.

Disketten

Disketten wurden vor der Verbreitung von Festplatten zur Installation kleiner Programme und für Backups genutzt, sind heute jedoch in Vergessenheit geraten. Es gibt verschiedene Arten:

• Konventionell: Die Schreib-/Lese-Köpfe haben direkten Kontakt zur Oberfläche, was zu Verschleiß führt (z. B. 1,22 MB und 2,88 MB).
• HiFD: Als Ersatz für herkömmliche Disketten konzipiert, mit einer Kapazität von bis zu 200 MB.
• Flopticals: Nutzen einen Laser zur präzisen Positionierung der Köpfe auf einem flexiblen Substrat, wobei das Lesen und Schreiben magnetisch erfolgt.

Magnetbänder

Magnetbänder sind ein seit 1950 von IBM entwickeltes Speichersystem. Moderne Bänder sind in Patronen oder Kassetten verpackt. Obwohl sie teurer als andere Speichermethoden sein können, werden sie heute primär zur Datensicherung eingesetzt. Sie bieten Kapazitäten von über 1 TB und arbeiten mit sequentiellem Zugriff.

RAID-Systeme

RAID steht für Redundant Array of Independent Disks. Ein RAID ist ein Speichersystem, das mehrere Festplatten nutzt, um Daten zu verteilen oder zu replizieren.

Vorteile

• Verbesserte Integrität
• Verbesserte Fehlertoleranz
• Verbesserte Leistung
• Erhöhung der Kapazität

RAID-Level

• RAID 0: Daten werden gleichmäßig auf zwei oder mehr Festplatten verteilt (Striping). Es gibt keine Paritätsinformationen, daher keine Redundanz.
• RAID 1: Erstellt eine exakte Kopie (Spiegelung) der Daten auf zwei oder mehr Festplatten. Erhöht die Zuverlässigkeit und ermöglicht 24/7-Betrieb.
• RAID 5: Benötigt mindestens 3 Festplatten. Die Parität wird auf Blockebene berechnet und über alle Einheiten verteilt. Bietet hohe Leistung und Fehlertoleranz.
• RAID 0+1: Eine Kombination aus Striping und Spiegelung. Es werden zwei RAID-0-Gruppen erstellt und diese gespiegelt.
• RAID 1+0: Das Gegenstück zu 0+1 (Spiegelung von Stripes). Oft die beste Wahl für Hochleistungs-Datenbanken, da es eine hohe Schreibgeschwindigkeit bietet.