Magnetische Speichermedien(und deren Ausfallsicherheit)

Conrad Kostecki, Oluf Lorenzen

3. April 2008

Copyright © 2008 Conrad Kostecki, Oluf Lorenzen.

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Inhaltsverzeichnis

1 Geschichtsüberblick 4

2 Formfaktoren 6

3 Mechanischer Aufbau 83.1 Spindel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.1.1 Logischer Aufbau der Spindeln . . . . . . . . . . . . . . 83.2 Lese-/Schreibeinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.3 Elektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4 Ausfallfaktoren 104.1 Dateisysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5 Kapazitätssteigerung 11

6 Anbindung der Medien 126.1 P-ATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.2 SCSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146.3 S-ATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.4 SAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

7 RAID 17

8 Bandlaufwerke 20

9 Quellen 21

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1 Geschichtsüberblick

• September 1956: IBM stellt das erste magnetische Festplat-tenlaufwerk mit der Bezeichnung „IBM 350“ vor (5 MB, 24Zoll, 600 ms Zugriffszeit, 1200 rpm, 500 kg, 10 kW). Die Schreib-/Leseköpfe wurden elektronisch-pneumatisch gesteuert, wes-halb die schrankgroße Einheit auch einen Druckluft-Kompressorenthielt. Das Laufwerk wurde nicht verkauft, sondern für ca.10.000 DM pro Monat an Unternehmen vermietet. Ein Exem-plar der IBM350 befindet sich im Museum des IBM-Clubs inSindelfingen.

• 1973: IBM startet das „Winchester“-Projekt, das sich damitbefasste, einen rotierenden Speicher mit einem fest montier-ten Medium zu entwickeln (IBM 3340, 30 MB Speicherka-pazität, 30 ms Zugriffszeit). Beim Starten und Stoppen desMediums sollten die Köpfe auf dem Medium aufliegen, waseinen Lademechanismus überflüssig machte. Namensgeberwar das Winchester-Gewehr 3030. Diese Technik setzte sichin den folgenden Jahren durch. Bis in die 1990er Jahre wardeshalb für Festplatten die Bezeichnung Winchester-Laufwerkgebräuchlich.

• 1979: Vorstellung der ersten 8“-Winchester-Laufwerke. Diesewaren jedoch sehr schwer und teuer (ca. 1000 Euro/MB).

• 1980: Verkauf der ersten 5-1/4“-Winchester-Laufwerke durchdie Firma Seagate Technology (?ST506?, 6 MB, 3600 rpm, Ver-kaufspreis ca. 1000 $). Diese Modellbezeichnung (ST506) wur-de auch über viele Jahre hinaus der Name für diese neue an-gewendete Schnittstelle, welche alle anderen Firmen als neu-en Standard im PC-Bereich übernommen hatten. Zur glei-chen Zeit kam neben den bereits bestehenden Apple-Micro-computern der erste PC von IBM auf den Markt, dadurch

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stieg die Nachfrage nach diesen - im Vergleich zu den Winchester-Laufwerken kompakten - Festplatten rasant an.

• 1997: Erster Einsatz des Riesen-Magnetowiderstands (eng-lisch „Giant Magnetoresistive Effect“ (GMR)) bei Festplatten,dadurch konnte die Speicherkapazität stark gesteigert wer-den. Eine der ersten Festplatten mit GMR-Leseköpfen brach-te IBM im November 1997 heraus (IBM Deskstar 16GP DTTA-351680, 3,5“, 16,8 GB, 0,93 kg, 9,5 ms, 5400 rpm).

• 2005: Prototyp einer 2,5-Zoll-Hybrid-Festplatte (Kurzbezeich-nung H-HDD), die aus einem magnetisch-mechanischen Teilund einem zusätzlichen NAND-Flash-Speicher aufgebaut ist,der als Puffer für die Daten dient. Erst wenn der Puffer vollist, werden die Daten aus dem Puffer auf das Magnetmedi-um der Festplatte geschrieben.

• 2006: Erste 2,5-Zoll Notebook-Festplatte („Momentus 5400.3“,2,5“, 160 GB, 0,1 kg, 5,6 ms, 5400 rpm, 2 Watt) von Seaga-te mit senkrechter Aufzeichnungstechnik (Perpendicular Re-cording). 3,5-Zoll-Festplatten erreichen mit derselben Auf-zeichnungstechnik im April eine Kapazität von 750 GB.

• 2007: Die erste Terabyte-Festplatte von Hitachi. (3,5“, 1 TB,0,7 kg, 8,5 ms, 7200 rpm, 11 Watt)

Zitat: http://de.wikipedia.org/wiki/Festplatte#Chronologische_.C3.9Cbersicht

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2 Formfaktoren

• 24“-Baugröße hatte die erste Festplatte, IBM 350 von 1956.• 8“-Baugrößen kamen Mitte der 1970er Jahre auf. Sie wurden

jedoch recht schnell abgelöst von den wesentlich handlicherenund vor allem leichteren 5,25“-Festplatten.

• 5,25“-Baugrößen wurden 1980 von Seagate eingeführt, jedochist diese Gattung seit 1997 ausgestorben. Einige SCSI-Server-Platten sowie die LowCost-ATA-Platte BigFoot von Quan-tum waren die letzten Vertreter dieser Spezies. Man unter-scheidet Geräte mit voller Bauhöhe (3,5“ bzw. ca. 88 mm), diezwei Steckplätze belegen, und halber Bauhöhe (1,75“ bzw.ca. 44 mm). Andere Höhen gibt es auch, die bereits erwähnteBigFoot beispielsweise hat in der 4-GB-Version eine Bauhö-he von nur 0,75“ (etwa 19 mm). Die Breite beträgt 146 mm,die Tiefe ist variabel und sollte nicht wesentlich oberhalb von200 mm liegen.

• 3,5“-Baugrößen wurden ca. 1990 eingeführt und sind derzeit(2007) Standard in Desktop-Computern und Servern. Die meis-ten Platten haben halbe Bauhöhe (1“ bzw. ca. 25 mm). ImServerbereich gibt es auch Platten bis 1,8“ Höhe (1,8“ bzw.ca. 44 mm). Die Breite beträgt 100 mm, die Tiefe ist variabelund sollte nicht wesentlich oberhalb von 150 mm liegen.

• 2,5“-Baugrößen finden Verwendung in Notebooks oder Spe-zialrechnern. Die traditionelle Bauhöhe war 0,5“ (12,7 mm),mittlerweile gibt es mit 0,375“ (9,5 mm) und 0,25“ (6,35 mm)flachere Festplatten - und auch Notebooks, die diese flachenVarianten benötigen. Die Breite beträgt 68 mm, die Tiefe 100mm. Der Anschluss ist gegenüber den größeren Bauformenmodifiziert, bei ATA wird z. B. ein 44-poliger Anschluss ver-wendet, der gleichzeitig die Betriebsspannung von +5 Volt

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zuführt (Pin 1 ist meist auf der Seite der Jumper). Im Gegen-satz zu den größeren Platten kommen diese Platten auch oh-ne 12-Volt-Betriebsspannung (zusätzlich zu der 5-Volt-Spannung)aus. Seit 2006 bietet Seagate und im Weiteren auch ande-re Hersteller zudem auch 2,5“-Festplatten für den Einsatzin Servern an, die weniger Strom verbrauchen, Platz sparenund die Ausfallsicherheit erhöhen sollen. Weitere Herstellersind Toshiba, IBM, Hitachi und Fujitsu.

• 1,8“-Baugrößen werden seit 2003 bei Sub-Notebooks sowiediversen Industrieanwendungen verwendet. Ebenso in großenMP3-Playern. Hitachi kündigte Ende 2007 an, keine 1,8“-Festplattenmehr herzustellen, da Flash-Speicher diese Baugröße verdrän-ge.

• 1“-Baugrößen sind seit 1999 unter dem Name MicroDrivesim Einsatz. Die meisten MicroDrives wurden bis Mitte 2004als „verkleidete“ CompactFlash-Typ-II-Speichereinheiten fürDigitalkameras eingesetzt. Im Laufe des Jahres 2007 wurdenMicroDrives nahezu vollständig durch günstigeren Flash-Speicherverdrängt, der darüber hinaus auch wesentlich robuster, schnel-ler, leichter, leiser, energiesparender ist und eine Datendichtebis zu 104 GB/cm (microSD) erreicht.

• 0,85“-Baugrößen waren ab Januar 2005 nur in begrenzten Men-gen über die Firma Toshiba verfügbar, welche diese Baugrö-ße im März 2004 mit einer Kapazität von 4 GB (3,73 GiB) zumersten Mal vorgestellt hat. Sie wurde durch Flash-Speicherwie zum Beispiel der SD Memory Card verdrängt, die bereitsab Januar 2007 mit 8 GB erhältlich waren.

Zitat: http://de.wikipedia.org/wiki/Festplatte#Baugr.C3.B6.C3.9Fen

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3 Mechanischer Aufbau

Festplatten bestehen im Großen und Ganzen aus drei Teilen:

• Spindel (Speichermedium)

• Actuator ( I/O )

• Elektronik (Steuerung, Interface)

3.1 Spindel

Die Spindeln einer Festplatte sind heutzutage aus einer speziellen Aluminium-Legierung welche mit einer dünnen Eisenoxid- oder Kobaltschicht überzo-gen wird. Die Alu-Ligierung wurde gewählt, da ein Material benötigt wurde,dass unter gewissen Temperaturen (30-60°C) und starker Geschwindigkeit/ Beschleunigung formstabil bleibt. Zeitweise wurde auch Glas verwendet,welches sich aber vermutlich nicht als Schock-Resistent genug für den brei-ten Einsatz herausstellte.

3.1.1 Logischer Aufbau der Spindeln

In den meisten Festplatten befinden sich mehrere Spindeln, auf diesen Spin-deloberflächen wird vom Lesekopf in tausenden zylindrischen Kreisen ge-schrieben. Alle identischen „Kreise“ aller Spindeln einer Festplatte nennt manZylinder. Jeder Kreis, jede Spur ist in kleine logische Einheiten unterteilt -Sektoren. Ein Sektor enthält im Normalfall 512Byte an Informationen und diedazughörgen Prüfsummen über die die Konsistenz der Daten gewährleistetwird.

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3.2 Lese-/Schreibeinheit

Mit 10-20 nm Abstand schiebt sich der Lese-/Schreibkopfkopf über die ma-gnetische Schicht; dieser Abstand wird nur durch die Reibung der Spindelnan dem umliegenden Gas erreicht. Um den Abstand zwischen dem Lese-kopf und den magnetischen Schichten zu gewährleisten wurden verschei-dene Techniken entwickelt. Am einfachsten ist das parken der Köpfe in ei-ner speziellen Bucht in der Mitte der Spindeln oder außerhalb. In dieser„Landezone“ sind die Leseköpfe weitestgehend imun gegen hohe gegen-/beschleunigungen. Bei älteren Festplatten musste dieser Vorgang explizitvom OS angefordert werden; heute passiert dies in den meisten Fällen auto-matisch durch den Gerätetreiber beim herunterfahren des OS. Kombinierbarist diese Technik noch mit einem Bescheleunigungssensor welcher üblicherWeise in Notebook-Festplatten verbaut wird. Stellt dieser Sensor eine erhöhteBeschleunigung fest, werden die Leseköpfe in die Landezone gefahren unddort fixiert.

3.3 Elektronik

Zu den Aufgaben der Elektronik einer Festplatte gehört die Kommunikati-on mit dem Gerätetreiber des Betriebssystems, die Bewegung der Schreib-/Leseeinheit, eine gewisse Zwischenspeicherung von Daten und die Auf-zeichnung von S.M.A.R.T Ereignissen. Sollte die Elektronik beispielsweisedurch mechanische Einwirkung defekt sein, kann man Sie mit ein wenigGlück mit einem Baugleichen Modell tauschen und auf diesem Weg die Da-ten retten.

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4 Ausfallfaktoren

Ein Ausfall kann durch diverse Faktoren ausgelöst worden sein. Heutzutage- mit immer schneller rotierenden Teilen - tritt das thermische Problem in denVordergrund. Festplatten laufen in einem bestimmten Temperaturbereich ambesten. Unterhalb/Überhalb dieser Werte verändern sich die physikalischenEigenschaften der einzelnen Teile und es tritt eine erhöhte Abnutzung auf.Der Thermik folgen mechanische Probleme die durch unsachgemäße Hand-habung auftreten. Ein weiterer Faktor ist die Nutzung der Festplatte an sich- wenn Sie keine Lese-/Schreiboperationen ausführt verlängert sich die Le-benszeit. Durch Einfluss der einzlenen Faktoren ist es dann möglich, dasseinzelne Blöcke kaputt gehen und durch vorgehaltene Reserver-Blöcke ersetztwerden - dies meldet die Elektronik der Festplatte und „ersetzt“ sie auto-matisch. Begrenzt ist dieser Vorgang auf die Menge an Ersatz-Blöcken; wenndiese aufgebraucht sind tritt Datenverlust auf, da nicht mehr korrekt geschrie-ben werden kann.

4.1 Dateisysteme

Allgemein gibt es bei den einzelnen Dateisystemen nichts besonderes zu sa-gen. Jedoch sind zwei Punkte zu beachten: Übliche Dateisysteme, welche einJournalingsystem einsetzen, wie EXT3 oder NTFS können problemlos nacheinem Stromausfall Dateien aus dem Journal wiederherstellen. Dagegen gibtes Probleme mit Dateisystemen, welche sehr stark den Cache nutzen; ein gu-tes Beispiel hierfür ist das XFS Dateisystem welches u.A. unter Linux ver-wendet werden kann.Wird ein Rechner mit XFS betrieben, sollte in jedem Fall eine USV (Unter-brechnungsfreie Stromversorgung) vorgeschaltet werden, da sonst eine sehrhohe Gefahr von Datenverlust bei einem Stromausfall besteht.

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5 Kapazitätssteigerung

Abbildung 5.1: fortlaufendes Wachstum der Festplattenkapazitäten

Die Kapazitätssteige-rung der Festplatten(Abb.: 5.1 1) erklärtsich weitestgehend mitdem fortschreiten derallgemeinen Wissen-schaft. Mit der Mög-lichkeit immer klei-nere Vorgänge zu tä-tigen ist es auch mög-lich auf immer klei-nerem Platz mehr In-formationen zu spei-chern. Der letzte öf-fentliche Schritt die-ser Art ist das „Per-pendicular Recording“,welches die magneti-schen Momente nicht parallel zur Rotationsrichtung des Datenträgers, son-dern senkrecht dazu ausrichtet. Über diesen Schritt ist eine größere Daten-dichte möglich. Eine Verkleinerung der Abstände zwischen den Spuren derbisherigen Technik („Longitudinal Recording“) ist aus dem Grunde nichtmöglich, da bei kleineren Abständen die Stati der Bits nicht konsistent sindund so Datenverlust auftritt.

1Bildzitat: http://www.pcguide.com/ref/hdd/z_ibm_storageevolution.gif (30.03.08)

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6 Anbindung der Medien

Im laufe der letzen Jahre gab es einige verschiedene Anschlussarten für Fest-platten und andere Massenspeichergeräte. Die wichtigen sind P-ATA (ehe-mals IDE), S-ATA, SCSI und SAS. P-ATA und S-ATA sind primär für denPrivatanwender gerichtet, während SCSI und SAS im professionellem Um-feld in Workstations und Servern wiederzufinden sind. Nicht zuletzt wegendes deutlich höhreren Preises.

6.1 P-ATA

Abbildung 6.1: Foto eines P-ATA Kabels

Parallel Advanced Technology Attachment(Abb.: 6.1 1):Dieses war damals neben SCSIeine sehr weitverbreitete Schnitt-stelle. Eingesetzt wurde diese be-reits in alten 286/386/486 Compu-tern. Im laufe der Zeit wurde die-se Anbindung ebenfalls mehrfachverbessert, was zu deutlichemGeschwindkeitzuwachs half. Umüber P-ATA schnellere Geschwin-digkeit zu erreichen, wurde dasKabel von 40 Adern auf 80 Adernaufgestockt. Die heutige Maximal-geschwindigkeit beträgt 133 MB/s.

1Bildzitat: http://img.tomshardware.com/de/2005/11/16/das_grosse_thg_stecker_kompendium/pata_connector_udma_host.jpg(30.03.08)

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ATA-1 Dies war der allererste Standard, welcher auf dem Markt verfügbarwar. Merkmale sind die Ansteuerung von maximal zwei Festplatten und eineDateitransferleistung von 8.3MB/s

ATA-2 Der Nachfolger von ATA-1. Die Dateitransferleistung wurde verdop-pelt. Diese liegt nun bei 16.6MB/s. Zusätzlich wurden zwei neue Übertra-gungsarten hinzugefügt. Block Transfers und Logical Block Adressing.

ATA-3 Der Nacfolger von ATA-2. Hier wurden die Geschwindigkeit nichtverbessert. Es wurde nur die S.M.A.R.T. Unterstützung hinzugefügt.

ATA-4/ATAPI-4 Mit diesem Nachfolger wurde erstmal der CD-ROM und CD-Brenner Support als Standard eingebunden. Darum wird dieser auch ATA-4/ATAPI-4 genannt. Die Geschwindigkeit wird auf schnelle 33.3MB/s be-schleunigt. Zudem gibt es auch U-DMA Unterstützung.

ATA-5/ATAPI-5 Durch diesen Standard wird zum ersten Mal die Geschwin-digkeit auf 66.6MB/s verstärkt. Um jedoch diese erreichen zu können, wer-den anstatt 40-Pin neue 80-Pin Kabel benötigt. Ohne diese Kakbel ist maximalATA-4/ATAPI-4 realisierbar.

ATA-6/ATAPI-6 Erneut wurde ein neuer Standard eingeführt. Diesmal sindGeschwindigkeit bis zu 100MB/s möglich. Zusätzlich wird das neue Auto-matic Accoustic Management (AAM) unterstüzt, womit man die Lautstärkevon Festplatten untersützt. Zudem wird der 48-Bit LBA Modus eingeführt,damit Festplatten größer 128GB angesprochen werden können.

ATA-7/ATAPI-7 Dies ist der momentan aktuelle Standard. Ab diesem Stan-dard wurde der „P-ATA“-Begriff eingeführt. Dies soll ein Gegenpunkt/Unterscheidungsmerkmalzu „S-ATA“ darstellen. Die Geschwindigkeiten erreichen nun ein Maximumvon 133MB/s.

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6.2 SCSI

Small Computer System Interface (Abb.: 6.2 2:

Abbildung 6.2: Foto einer HDD mit SCSI-Ultra320Anschluss (Fujitsu MAS3735NP,73GB, 15000 U/Min)

Dieses war damals die Luxus-schnittstelle. Der Vorteil war, dassSCSI Geräteunabhängig war undsomit alle Art von Geräten ge-nutzt werden konnte. Oft wird SC-SI über Erweiterungskarten nach-gerüstet und ist eher selten on-board zu finden im Gegensatz zuP-ATA. Wie auch P-ATA, hat SC-SI im laufe der Jahre eine Entwick-lung durchgemacht.

SCSI-1 Der allerste SCSI Stan-dard. Im Gegensatz zu P-ATAkonnte man damit damals bereitseine Kabellänge von sechs Metern erreichen (P-ATA maximal 90cm). Dafürwar maximal eine asyncrone Geschwindigkeit von maximal 3.5MB/s undeine syncrone Geschwindigkeit von maximal 5.0MB/s erreichbar. Ingesamtetwas langsamer als der allerste P-ATA Standard.

SCSI-2 Dieser neue Standard brachte zwei SCSI-Versionen. Fast SCSI undWide SCSI. Fast SCSI erreichte durch verdopplung des Bustaktes 10MB/s.Der Nachteil dafür war, dass die Kabellänge auf drei Meter begrenzt wordenist. Um die volle Kabellänge beibehalten zukönnen, wurde der Wide SCSIStandard geschaffen. Dafür mussten neue 68-Polige Kabel her. Eine Kombi-nierte Version aus beiden, bekannt als Fast Wide SCSI erreicht sogar bis zu20MB/s.

2Bildzitat: http://www.hardwarezone.com/img/data/articles/2003/819/connector.jpg (30.03.08)

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Ultra-SCSI Ein weiterer Standard. Damit entspricht nun die Geschwindig-keit etwa 20MB/s für die normale Version. Die Wide Variante dagegen schaff-te sogar 40MB/s. Dafür bleibt jedoch die maximale Kabellänge bei nur dreiMetern.

SCSI-3 SCSI-3 ist erstmal ein Bündel von eigenständigen Normdokumen-ten, das auch Protokolle für alternative Transfertechniken wie IEEE-1394 (App-les FireWire-Standard) und Fibre-Channel enthält.

Ultra-2 SCSI Dieser SCSI Standard wurde mit einer neuen LVD Technik aus-gestattet. Damit ist es möglich die Kabellänge auf bis zu Zwölf Metern zuerhöhen. Auch ist nun bei Standard SCSI 40MB/s möglich und bei Wide SC-SI sogar 80MB/s. Dafür war dieser Standard nicht sehr lange am Leben. Erwurde recht schnell von Ultra-160 SCSI abgelöst.

Ultra-160 SCSI Neu ist in diesem SCSI Standard, dass die normale SCSI Ver-sion abgeschafft wurde. Es gibt nur noch Wide SCSI. Dementsprechend sindnun bis zu 160MB/s möglich.

Ultra-320 SCSI Der letzte und aktuellerste SCSI Standard. Es wurden damitmaximal 320MB/s erreicht.

6.3 S-ATA

Serial Advanced Technology Attachment (Abb.: 6.3 3): S-ATA ist der neueStandard für Privatanwender. Da P-ATA am Ende seiner Grenzen angekom-men war, wurde S-ATA geschaffen. Das ganze baut auf der SCSI LVD Tech-nik auf. Zudem ist echtes Hot-Plug eingebaut, was das Rein -und Rausziehenvon Geräten im Betrieb erlaubt.

3Bildzitat: http://www.ecnmag.com/uploadedimages/articles/i_chart.jpg (30.03.08)

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Serial ATA 1.5 Gbit/s Der allerste S-ATA Standard. Damit werden Geschwin-digkeiten bis zu 150MB/s ermöglicht. Außerdem steht echtes Hot-Pluggingzur Verfügung. Eingeführt wurde dieser Standard, da technisch keine höhre-ren geschwindigkeiten mit parallel ATA erreicht werden. Dagegen mit SerialATA.

Serial ATA 3.0 Gbit/s Die aktuelle S-ATA Generation. Erreicht werden damitmaximal 300MB/s.

6.4 SAS

Abbildung 6.3: Illustrationen von SAS und S-ATA Anschlüs-sen (li), SAS Backplane (re)

Serial Attached SCSI (Abb.:6.3 4): SAS ist der neue Stan-dard für Workstation und Ser-ver. Es löst das alte SC-SI ab und erreicht höhrereGeschwindigkeiten. Es wirdebenfalls wie S-ATA Seriellübertragen.Bisher ist nur die erste Gene-ration von SAS verfügbar. Mitdieser können Daten mit biszu 300MB/s übertragen werden. SAS-Festplatten haben jedoch zwei Ports,somit ist es durch Caching möglich die Geschwindigkeit bis zu 600MB/s zusteigern.Die zweite Generaton soll mit bis zu 600MB/s Standardmäßig funktionie-ren. Die dritte Generation soll die 1TB Grenze durchbrechen und damit mit1200MB/s Daten übertragen können.

4Bildzitat: http://www.ecnmag.com/uploadedimages/articles/i_chart.jpg (30.03.08)

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7 RAID

Redundant Array of Independent Disks;Urprünglich: Redundant Array of Inexpensive Disks

RAID-Systeme wurden dazu entwickelt, um eine höhrere Datensicherheitbei einem Festplattenausfall zu bieten. Die heutigen typischen Systeme sindRAID0, RAID1, RAID5, RAID0+1.

Abbildung 7.1: Illustration einesRAID-0 Arrays

RAID0 Dieses (Abb.: 7.1 1) ist das einzigeRAID-System, welches nicht auf Sicherheit, son-dern auf Geschwindigkeit optimiert worden ist.Bei diesem System wird parallel auf FestplatteA und Festplatte B geschrieben. Der Vorteil dar-aud resultiert in einer viel höhreren Lese -undSchreibgeschwindigkeit. Dafür ist natürlich eingroßer Nachteil die Ausfallsicherheit. Sollte eineder beiden Festplatten ausfallen, sind sämtlicheDaten verloren und können nicht wiederherge-stellt werden. Um dieses RAID-System einset-zen zu können, sind genau zwei Festplatten vonnöten. Um mehr als zwei Festplatten in einemRAID0 nutzen zu können, ist ein RAID00 nötig,welches von IBM entwickelt wurde.

1Bildzitat: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:RAID_0.png (30.3.08)

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RAID1 Dieses (Abb.: 7.2 2) RAID-System ist aufSicherheit ausgelegt. Jedoch ist es nicht auf dieGeschwindigkeit optimiert. Das System arbeitet, indem es parallel den sel-ben Inhalt auf Festplatte A und Festplatte B schreibt. Damit wird gewähr-leistet, dass im Falle eines Festplattenausfalls keine Daten verloren gehen.Sollte die Festplatte B also ausfallen, genügt es diese einfach auszutauschen.Dannach wird diese vom RAID-Controller wieder auf den selben Stand wieFestplatte A gebracht und ist voll einsatzfähig. Da jedoch parallel auf beidenFestplatten geschrieben wird, ist zu beachten dass es deutlich langsamer ist,als eine einzelne Festplatte. Um dieses RAID-System einsetzen zu können,sind genau zwei Festplatten von nöten. Mehr als zwei Festplatten sind nichtmöglich. Als bessere Alternative gibt es das RAID5-System.

Abbildung 7.2: Illustration eines RAID-1 Arrays

2Bildzitat: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:RAID_1.png (30.3.08)

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Abbildung 7.3: Illustration eines RAID-5 Ar-rays

RAID5 Dieses (Abb.: 7.3 3) RAID-Systemkombiniert Sicherheit und Geschwindig-keit in einem. Es ist als die bessere Va-riante zu RAID0 und RAID1 zu sehen.Um dieses System einsetzen zu können,sind als minimum drei Festplatten nötig.Die maximale Kapazität berechnet sichaus der Anzahl der Festplatten abzüglicheiner Festplatte. Sind also 3x500GB Fest-platten im RAID5-System, sind am En-de etwa 1TB nutzbarer Speicher für denBenutzer. Die restlichen 500GB werdenfür die sogenannten Paritätsinformatio-nen gesichert. Durch diese Paritätsinfor-mationen zeichnet sich das RAID5-System aus. Sollte eine Festplatte ausfal-len, wird die neue eingebaute Festplatte automatisch wieder Befüllt. Sämtli-che Daten werden aus diesen Paritätsinformationen wiederhergestellt. Da beiRAID5 gleichmässig die Dateien verteilt werden inklusive der Paritätsdaten,besteht eine gute Kombination zwischen Sicherheit und Geschwindigkeit.

Abbildung 7.4: Illustration eines RAID-0+1 Ar-rays

RAID0+1 Dieses (Abb.: 7.4 4) RAID-System stellt eine Kombination ausRAID0 und RAID1 da. Dementspre-chend verbindet es beide Merkmalevon RAID0 und RAID1. Es werdengenau vier Festplatten benötigt. ZweiFestplatten werden im RAID0, zweiFestplatten im RAID1 geschaltet. Da-mit will man praktisch die Geschwin-digkeit von RAID0 mit der Sicherheitvon RAID1 kombinieren. Dieses RAID-System ist jedoch heute nicht mehr üb-lich und seltener verwendet.

3Bildzitat: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:RAID_5_new.png (30.3.08)4Bildzitat: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:RAID_01.png (30.3.08)

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8 Bandlaufwerke

Das heutige Problem ist, dass große Menge an Daten irgendwie für alle Not-fälle gesichert werden müssen. Festplatten sind heute schon mit 1TB erhält-lich und können dank RAID viel Speicherplatz bieten. Für eine langfristigeBackuplösung ist das jedoch keine gute Wahl. Festplatten sind Mechanischund können schnell defekt sein.

Hierfür wurden Bandlaufwerke entwickelt. Es kann eine riesiege Menge anDaten gesichert werden. Moderne Bandlaufwerke bieten bis zu einem vier-stelligen GB Bereich an Kapazität. Dabei kostet solch eine Kartusche wenigerals eine moderne 1TB Festplatte. Außerdem bietet ein Bandlaufwerk eine vielhöhere Lebenszeit im Vergleich zu einer Festplatte.

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9 Quellen

• wikipedia.org

– Harddisk– Perpendicular recording– Superparamagnetism

• pcworld.com

• hardwarezone.com

• hitachigst.com

• ibm.com

• quantum.com

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