Raid5 für den Sparfuchs

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    RAID 5 ohne Controller: Geheime Freischaltung in Win XP






    Wem Datensicherheit wichtig ist, kommt an einem Verbund von zwei oder mehreren Festplatten - so genannten RAID-Arrays - nicht vorbei. Diese stellen sicher, dass beim Ausfall eines Geräts die Daten erhalten bleiben. Professionelle Arrays haben jedoch einen entscheidenden Haken: Sie gehen schnell ins Geld.

    Während viele Hauptplatinen bereits ab Werk mit einfachen RAID-Controllern bestückt sind, taugen diese nicht immer für den Betrieb eines Fileservers. Das Problem dabei ist, dass meist nur die simplen RAID-Modi 0 und 1 sowie deren Kombination RAID 0+1 (Striping & Mirroring) unterstützt werden. Vier Festplatten im RAID 0 führen zwar zu hohen Kapazitäten und bestechender Performance, doch das Defektrisiko vervierfacht sich ebenfalls. Ein RAID 0+1 spiegelt zwei RAID-0-Arrays und sorgt für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Datensicherheit, doch die Nettokapazität halbiert sich dabei.

    Als Alternative bei hohem Kapazitätsbedarf kommt daher nur noch ein RAID 5 in Frage, welches alle im Array vorhandenen Festplatten im Reißverschlussverfahren bedient und bei jedem Vorgang Paritätsinformationen rotierend auf die Festplatten schreibt. Die Nettokapazität ergibt sich aus der Gesamtkapazität aller Festplatten minus der eines einzelnen Laufwerks.

    Das scheint nur auf den ersten Blick eine einfache Lösung zu sein, denn die Errechnung der Paritätsinformationen bzw. die Rückberechnung der eigentlichen Information bei Ausfall einer Festplatte in Echtzeit benötigt ordentlich Rechenleistung. Aus diesem Grund muss entweder ein vergleichsweise teurer RAID-Controller mit eigener XOR-Einheit angeschafft werden, oder aber man verlässt sich auf günstigere Modelle, die den Systemprozessor in die Pflicht zur XOR-Berechnung nehmen. Wenn dieses aufgrund eines knappen Budgets jedoch grundsätzlich in Frage kommt, kann man auch ein RAID 5 komplett in Software erstellen, das von Windows Server 2003 betrieben wird und jegliche vorhandenen Festplatten einbeziehen kann - der RAID-Controller ist somit überflüssig. Wenn lediglich Fileserver-Dienste gefragt sind, können Sie sich sogar den Windows Server sparen, denn Windows XP bietet nach ein paar Modifikationen ebenfalls höhere RAID-Funktionalität.


    So geht's: RAID 5 unter Windows XP freischalten

    Um Windows XP fit für RAID 5 zu machen, benötigt man einen Hex-Editor sowie die Windows-XP-CD. Zuerst werden die folgenden Dateien in einen beliebigen, temporären Ordner kopiert:

    C:\windows\system32\drivers\dmboot.sys
    C:\windows\system32\dmconfig.dll
    C:\windows\system32\Dmadmin.exe

    Nun öffnen wir diese Dateien und editieren folgende Stellen:


    dmboot.sys:
    Vorher:
    0000f1f0h: 74 00 54 00 79 00 70 00 65 00 00 00 57 49 4E 4E ; t.T.y.p.e...WINN
    0000f200h: 54 00 00 00 53 45 52 56 45 52 4E 54 00 00 00 00 ; T...SERVERNT....
    Nachher:
    0000f1f0h: 74 00 54 00 79 00 70 00 65 00 00 00 53 45 52 56 ; t.T.y.p.e...SERV
    0000f200h: 45 52 4E 54 57 49 4E 4E 54 00 00 00 00 00 00 00 ; ERNTWINNT.......

    dmconfig.dll:
    Vorher:
    00005140h: 4C 41 4E 4D 41 4E 4E 54 00 00 00 00 53 45 52 56 ; LANMANNT....SERV
    00005150h: 45 52 4E 54 00 00 00 00 57 49 4E 4E 54 00 00 00 ; ERNT....WINNT...
    Nachher:
    00005140h: 4C 41 4E 4D 41 4E 4E 54 00 00 00 00 57 49 4E 4E ; LANMANNT....WINN
    00005150h: 54 00 00 00 00 00 00 00 53 45 52 56 45 52 4E 54 ; T.......SERVERNT

    dmadmin.exe:
    Vorher:
    00001c30h: 73 65 72 76 65 72 6E 74 00 00 00 00 6C 61 6E 6D ; servernt....lanm
    00001c40h: 61 6E 6E 74 00 00 00 00 50 72 6F 64 75 63 74 54 ; annt....ProductT
    Nachher:
    00001c30h: 77 69 6E 6E 74 00 00 00 00 00 00 00 6C 61 6E 6D ; winnt.......lanm
    00001c40h: 61 6E 6E 74 00 00 00 00 50 72 6F 64 75 63 74 54 ; annt....ProductT

    Die Originaldateien müssen nun im System32-Verzeichnis durch unsere geänderten Versionen ersetzt werden. Dies funktioniert jedoch nicht im normalen Betrieb, da Windows die Modifikation sogleich bemerkt und die Dateien eigenständig mit Sicherungsversionen wieder ersetzt.

    Sofern das Systemlaufwerk mit FAT32 arbeitet, greifen die Sicherheitsrichtlinien von Windows nicht. In diesem Fall würde es genügen, ein DOS-Betriebssystem zu starten, und die Dateien von Hand in das System32-Verzeichnis zu kopieren.

    Unter NTFS benötigen wir in jedem Fall die Windows XP Installations-CD und booten in die Wiederherstellungskonsole. Im ersten Auswahlfenster bringt uns der Druck auf die R-Taste in den Konsolenmodus.

    Die geänderten Dateien sollte man zu diesem Zeitpunkt auf eine Diskette kopiert haben und kann nun den Kopiervorgang beginnen. Wechseln wir zuerst in das Windows-Verzeichnis

    C: [ENTER]
    cd\windows [ENTER]

    Anschließend werden die Dateien kopiert. Achten Sie darauf, sie auch in die angegebenen Unterverzeichnisse zu kopieren:

    copy a:\dmboot.sys system32\drivers
    copy a:\dmboot.sys system32\dllcache
    copy a:\dmconfig.dll system32
    copy a:\dmconfig.dll system32\dllcache
    copy a:\dmadmin.exe system32
    copy a:\dmadmin.exe system32\dllcache


    Ein RAID 5 in der Datenträgerverwaltung erstellen


    Nun wird das System wie gewohnt neu gestartet. In der Computerverwaltung wechseln wir sogleich in die Datenträgerverwaltung und wandeln zuerst alle für das RAID-5-Array vorgesehenen Festplatten in dynamische Datenträger um. Ein Rechtsklick auf eine der Festplatten genügt, um ein neues Volume zu erstellen:



    Nach unserer Modifikation beherrscht selbst Windows XP ein RAID 5.


    Wir verwendeten für dieses Projekt vier Laufwerke vom Typ Western Digital WD740 Raptor. Alle gewünschten (freien) Festplatten werden hier hinzugefügt.

    Die folgenden Optionsfenster...

    ... gleichen den Möglichkeiten, die dem Anwender beim erstellen einer einfachen Partition geboten werden.

    Windows erstellt nun das Array, was einige Zeit in Anspruch nimmt. Danach steht das RAID 5 wie gewohnt als normales Laufwerk unter Windows zur Verfügung, das natürlich auch freigegeben werden kann.

    Worst-Case: Was passiert im Fall eines Festplattendefektes?
    Das ausgefeilteste System nützt bekanntlich herzlich wenig, wenn es sich im Fehlerfall nicht bewährt. Aus diesem Grund haben wir neben einer Reihe von Benchmarks (siehe unten) auch den Defekt einer Festplatte simuliert, indem wir das SATA-Datenkabel entfernten.

    Dieses Screenshot zeigt die Datenträgerverwaltung, nachdem eine Festplatte abgezogen und gleich wieder eingesteckt wurde. Windows zeigt das "neue" Laufwerk an und kennzeichnet die anderen mit "Failed Redundancy".


    Ein Klick auf "Repair Volume" startet den Wiederherstellungsprozess.


    Dazu muss ein freies Laufwerk ausgewählt werden.


    Anschließend beginnt das Rebuild



    Fazit: Nicht schnell, aber extrem vielseitig

    Das Handling eines RAID-5-Arrays unter Windows XP sorgte im Testlabor für größtes Erstaunen, da die Verlagerung der RAID-Verwaltung weg vom Controller und hin zum Betriebssystem für eine im Storage-Bereich kaum gekannte Flexibilität sorgt: Ein beliebiges Windows-System kann vorhandene Windows RAID-Arrays betreiben, sofern alle nötigen Festplatten technisch in Betrieb genommen sind. Lediglich wenige Änderungen an ein paar Systemdateien sind dazu nötig. Welche Hardware dabei zum Einsatz kommt, spielt keine Rolle.

    Auch die Simulation eines Laufwerksdefektes konnte die Softwarelösung mit Bravour bestehen, denn der Wiederherstellungsprozess gelang innerhalb der Zeit, die auch ein Hardware-RAID-Controller benötigt hätte und gelingt auch wenig erfahrenen Anwendern. Wichtig ist jedoch die Windows-Sicherheit, denn der Zugang zum Betriebssystem ermöglicht es Unbefugten, das Array in Windeseile zu zerstören.

    Weiterhin ist der in der Praxis wichtige Vorteil eines reinen Software-RAID der unschlagbar günstige Preis, denn neben den Festplatten muss nur für die notwendigen Controller-Anschlüsse gesorgt werden. Die Anschaffung eines oft mehrere hundert Euro teuren RAID-Controllers entfällt.

    Letztlich bleibt jedoch noch ein Manko: So richtig schnell arbeitet das RAID 5 nicht. Allerdings muss das kein KO-Kriterium sein, da in vielen Fällen die Storage-Performance ohnehin nicht hoch sein muss bzw. nicht ausgereizt wird. Wer erstmalig einen Fileserver aufsetzen will und diesen möglichst ausfallsicher gestalten will, kann das Windows-RAID sicherlich in Betracht ziehen. Doch Vorsicht: Die Portierung auf einen Hardware-Controller verlangt ein Neuaufsetzen des Arrays.


    mfg
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    The price of freedom is eternal vigilance!
  • Na da hat sich einer aber mit seinem aktuellen Lieblingsthema Server ausgiebig beschäftigt. ;) Ich meine, RAID-5 kam bisher auf ca. 0.0001% aller Home-PCs zum Einsatz, daher sehe ich das vom Grundsatz her als Serverthematik.

    Nettes Tutorial - hast dus selber verfasst?

    Danke jedenfalls. :cool:

    edit: mal ne Frage zu RAID-5, müssen die Platten gleich groß sein? Und, müssen die vorher komplett platt gemacht werden, also Partitionstabelle zerstören etc?
  • ne platt werden die sowieso beim erstellen des array gemacht
    clever ist das schon wenn die gleich gross sind denn wenn du zb 2*160 und 1*80 gig nimmst dann hast du 3*80 minus 1 platte also gesamt nur 160gig bei 3*160gig hast du 320

    mfg
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