Wichtige Technologien und Begriffe aus der Storage Welt

In diesem Artikel werden Ihnen wichtige Begriffe aus der Storagewelt erklärt, die unter dem Aspekt eines performanten SQL Server Betriebs berücksichtigt werden sollten.

 

RAID Stufen

Häufig wird man in der Datenbanktechnik mit dem Begriff des Festplatten RAID’s konfrontiert. RAID steht hier für Redundant Disk Array und meint eine Technologie die es ermöglicht, Hochverfügbarkeit bzw. schnelles Lesen und Schreiben oder auch beides durch das Zusammenfassen von mehreren Festplatten umzusetzen.

Wenn ich eine große Datenmenge habe und ich kann diese Datenmenge aufteilen in einzelne Datenpakete die ich parallel auf unterschiedliche Platten verteilen kann, bin ich eben schneller, als wenn ich diese auf eine einzelne Platte schreiben muss.

Ebenso könnte ich aber auch einen Teil der Platten dazu verwenden, meine Daten zu duplizieren, dass, sollte eine Platte kaputt gehen, meine Daten noch auf der anderen Platte vorhanden sind und von dort gelesen werden können.

Die einzelnen Aufbau Anordnungen der an einem RAID beteiligten Platten werden als RAID Stufen bezeichnet.

Die eben beschriebenen Vorgänge werden durch die unterschiedlichsten RAID Stufen umgesetzt.

RAID Stufe	Beschreibung
RAID 0	Disk Striping = Daten werden über mehrere Platten verteilt. Demzufolge ist diese Lesestufe sehr schnell für Lese wie auch Schreibvorgänge. Fällt eine Platte aus, sind alle Daten verloren. Auch die auf den noch funktionierenden Platten.
RAID 1	Mirroring / Spiegelung = Daten werden gespiegelt. Gute Leseperformance. Teuer, da  Datenträger doppelt vorhanden sein müssen.
RAID 5	Disk Striping mit Parität = Fehlertoleranz. Daten werden auf mehrere Platten aufgeteilt wobei jedoch, sollte eine Platte kaputt gehen die Daten Gesamtdaten nicht verloren sind. Die Platte kann ausgetauscht werden. Schreibvorgänge sind langsamer, da der Paritätswert immer berechnet werden muss. Lesevorgänge sind sehr schnell.
RAID 10	Disk Striping mit Mirroring = ein fehlertolerantes RAID, welches Spiegelung und Striping miteinander verbindet. Excellente Lese-/ Schreib Leistung. Sehr teuer.

 

Heutzutage gibt es in produktiven Serversystemen unterschiedlichste sogennannte Storage Lösungen.

Damit ist der jeweilige Aufbau bzw. die jeweilige Technologie gemeint die eingesetzt wird um die Daten zu speichern.

Kurzbezeichnung	Bezeichnung	Beschreibung
DAS	Direct Attached Storage	Hiermit sind die direkt im Rechner oder Server eingebauten Platten gemeint, über die durch die entsprechende Software (SQL Server) zugegriffen wird.
SAN	Storage Area Network	Sammlung von performante Festplatten die miteinander verlinkt sind. Teuer. Basierend auf Fibre Channel oder iSCSI (Internet SCSI) Technologie. iSCSI ist hierbei günstiger, da die SCSI (Small Computer System Interface) Commands in IP Paketen übertragen werden. Die Laufwerke werden hierbei als sogenannte LUN (Logical Unit Number) bezeichnet. Einfache Verwaltung, viele Hchverfügbarkeitsfeatures, hohe Leistung, jedoch kann dadurch die Netzwerkbandbreite verschlechtert werden.
WSS	Windows Storage Spaces	Software RAIDvon Windows zur Verfügung gestellt.

 

Das Windows I/O System

Das Windows I/O System ist ein Subsystem des Windows Betriebssystems.

Es bildet einen Standard Layer der zum Zugriff auf die Datenträger verwendet wird.

Es läuft im Kernel Mode (direkter Zugriff auf das System ohne Einschränkungen). Über das Device Drive kommuniziert es mit den Datenträgern.

Applikationen und Windows Services greifen im User Mode auf das Windows I/O System zu und lesen und speichern Daten auf den Datenträgern.

 

DISK Types

Bevor Windows einen Datenträger nutzen kann, müssen  ein oder mehrere Partitions auf dem Datenträger angelegt werden.

1. Partition erzeugen
2. Partition muss mit einem Filesystem (NTFS, FAT,FAT32) formatiert werden.

Windows unterstützt zwei Disk Typen:

Pos	Bezeichnung	Beschreibung
1	Basic Disk	–          Gibt es seit MS DOS –          Enthält primary und extended Partitions –          Eine externe Partition darf mehrere logische Drives enthalten –          Enthält MBR oder GPT (Guid Part. Tabelle) Format
2	Dynamic Disk	–          Unterstützt komplexere Konfigurationen –          MBR u. GPT werden unterstützt –          Supports simple,  spauned, striped, mirrored, RAID 5 Vds
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MOUNT Point’s

Ein Mount Point ist ein spezielles Objekt im NTFS File System. Ermöglicht es ein leeres Verzeichnis auf ein Root eines anderen Volumes zeigen zu lassen.

Ein Verzeichnis wird angeklickt der daraufhin erscheinende Inhalt befindet sich aber auf einer anderen Platte.

Applikationen und Anwender sehen keinen Unterschied gegenüber einem normalen Verzeichnis.

Konfiguriert wird das Gnaze über Mountrol.exe der MMC.

 

Performanceoptimierung durch Partition Alignment (Ausrichtung)

Ideal 1024KB Windows 2008 v 2012

Korreliert bzw. arbeitet bestens mit den verfügbaren Stripe Sizes von 64-512KB oder 1024 KB.

NTFS Allocation Unit Size

Durch das Anpassen der NTFS Allocation Unit Size vom Standardwert 4 KB auf 64KB (entspricht auch einem Extends 8*8KB Pages der Datenbankfiles) wird eine höhere Leseperformance erreicht.