Was ist RAID? – Ein Guide für Anfänger

RAID steht für “Redundant Array of Independent Disks” oder auch “Redundant Array of Inexpensive Disks” und ist eine Technologie, die der Virtualisierung von Datenspeichern dient. Dabei werden mehrere physische Festplattenkomponenten zu einer oder mehreren logischen Einheiten zusammengefasst, um Datenredundanz, Leistungssteigerung oder beides zu erreichen. Das Konzept steht im Gegensatz zu dem früheren Begriff der hochzuverlässigen Mainframe-Festplattenlaufwerk, diese wurden damals als “Single Large Teasury Disk” (SLED) bezeichnet.

Was versteht man unter RAID?

Beim RAID werden mehrere Speicherlaufwerke, also einzelne Festplatten, zu einem einzigen Volumen zusammengefasst. Dieser Zusammenschluss dient verschiedenen Zwecken, wie der Erhöhung der Datensicherheit, der Verbesserung der Leistung oder der Maximierung der Speicherkapazität. Durch die Kombination mehrerer Festplatten können Daten redundant gespeichert und somit vor Verlust geschützt werden, während gleichzeitig die Zugriffsgeschwindigkeit erhöht wird.

Warum nutzt man RAID?

Ein RAID-System bietet die Möglichkeit, mehrere physische Massenspeicher, wie Festplattenlaufwerke oder Solid-State-Drives, zu einem einzigen logischen Laufwerk zu organisieren. Diese Organisation ermöglicht eine verbesserte Ausfallsicherheit und einen höheren Datendurchsatz im Vergleich zu einem einzelnen physischen Speichermedium. Durch die Integration mehrerer Speicherlaufwerke in ein RAID-System können Daten redundant gespeichert und die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten deutlich gesteigert werden, was besonders in Umgebungen mit hohem Datenaufkommen von großem Vorteil ist.

Wie funktioniert ein RAID?

RAID nutzt verschiedene Techniken wie Plattenspiegelung (Mirroring) und Platten-Striping, um die Leistung und Datensicherheit zu optimieren. Bei der Plattenspiegelung werden identische Daten auf mehreren Laufwerken gespeichert, was eine hohe Redundanz und damit eine erhöhte Datensicherheit gewährleistet. Diese Methode stellt sicher, dass die Daten auch bei einem Laufwerksausfall weiterhin verfügbar bleiben. Platten-Striping hingegen verteilt die Daten über mehrere Laufwerke, was den Datendurchsatz erheblich verbessert. Diese Technik sorgt für schnellere Lese- und Schreibgeschwindigkeiten, da die Daten gleichzeitig von mehreren Laufwerken abgerufen oder auf diese geschrieben werden können.

Was ist das sicherste RAID?

Unter den verschiedenen RAID-Systemen gilt RAID 5 aufgrund seiner Kombination aus Geschwindigkeit und Sicherheit als eine der besten Optionen. Diese Beliebtheit verdankt es seiner speziellen Struktur und Speichermethode. Bei RAID 5 werden die Daten nach dem Paritätsverfahren auf mehreren Festplatten verteilt und abgesichert. Dieses Verfahren ermöglicht eine effiziente Nutzung des Speicherplatzes und bietet gleichzeitig eine hohe Fehlertoleranz. Dank der Paritätsinformationen, die ebenfalls über die Festplatten verteilt werden, können Daten im Falle eines Laufwerksausfalls wiederhergestellt werden, ohne die Gesamtleistung des Systems erheblich zu beeinträchtigen. Dies macht RAID 5 zu einer besonders zuverlässigen und leistungsstarken Lösung für viele Anwendungsbereiche.

Ein kurzer Überblick über die verschiedenen RAID Level

Daten können auf ganz unterschiedliche Arten auf Festplatten verteilt werden. Zur berücksichtigen sind dabei das gewünschte Niveau von Redundanz und Leistung. Diese unterschiedlichen Arten werden als RAID-Level bezeichnet. Die verschiedenen Layouts der Datenverteilung werden durch das Wort “RAID” gefolgt von einer Zahl bezeichnet, z. B. RAID 0 oder RAID 1. Jedes Level bietet ein anderes Gleichgewicht zwischen den wichtigsten Zielen: Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Leistung und Kapazität. RAID-Levels größer als RAID 0 bieten Schutz vor nicht wiederherstellbaren Sektor-Lesefehlern sowie vor Ausfällen ganzer physischer Laufwerke.

RAID 0 (Striping)

Bei RAID 0 wird eine beliebige Anzahl von Festplatten zu einem großen Volumen zusammengeführt. Dadurch wird die Geschwindigkeit maßgeblich erhöht, da von mehreren Festplatten gleichzeitig gelesen und geschrieben wird. Eine einzelne Datei kann dann die Geschwindigkeit und Kapazität aller Festplatten des Arrays nutzen. Der große Nachteil von RAID 0 ist jedoch, dass es NICHT redundant ist. Der Verlust einer einzelnen Festplatte führt daher zu einem vollständigen Datenverlust. Dieser RAID-Typ ist sehr viel weniger zuverlässig als eine einzelne Festplatte.

In einer Serverumgebung sollten Sie RAID 0 fast nie nutzen. Sie können es für den Zwischenspeicher oder andere Zwecke verwenden, bei denen die Geschwindigkeit wichtig ist und die Zuverlässigkeit bzw. der Datenverlust überhaupt keine Rolle spielt. RAID 0 ist aber wirklich nur in Ausnahmefällen empfehlenswert.

RAID 1 (Mirroring)

Fast jeder Anwendungsfall von RAID 1 besteht darin, dass ein Paar identischer Festplatten die Daten gleichmäßig auf die Laufwerke im Array spiegelt/kopiert. Der Sinn von RAID 1 liegt in erster Linie in der Redundanz. Wenn ein Laufwerk komplett ausfällt, können Sie immer noch mit dem zusätzlichen Laufwerk weiterarbeiten.

Sollte eine der beiden Festplatten ausfallen, können Sie die defekte Festplatte mit geringer oder gar keiner Ausfallzeit ersetzen. RAID 1 bietet auch den zusätzlichen Vorteil einer höheren Leseleistung, da Daten von jeder der Festplatten im Verbund gelesen werden können. Der Nachteil ist, dass die Schreiblatenz etwas höher ist. Da die Daten auf beide Laufwerke geschrieben werden müssen, haben Sie nur die verfügbare Kapazität eines einzigen Laufwerks, brauchen aber effektiv zwei Laufwerke.

RAID 2

Raid 2 wird in der Praxis kaum verwendet. Es unterscheidet sich von den anderen RAID-Levels, da es nicht die Standardmethoden Mirroring, Striping oder Parität verwendet. Es implementiert diese Methoden, indem es die Daten auf Bitebene trennt und dann die Bits über eine Reihe verschiedener Datenplatten und Redundanzplatten speichert.

RAID 3

Auch Raid 3 findet in der Praxis wenig Anwendung. RAID 3 kombiniert Parität und Striping mit gespeicherten Paritätsbits auf einer eigenen Festplatte. Für diese Konfiguration sind mindestens drei separate Festplatten erforderlich – zwei für das Striping der Daten und eine für die Speicherung der Paritätsbits. Zufällige Schreib-/Lesevorgänge können jedoch zu erheblichen Leistungseinbußen führen.

RAID 4

Bei RAID 4 befinden sich alle Paritätsbits auf einem einzigen Laufwerk. Daten oder Dateien können auf mehrere, unabhängig voneinander arbeitende Laufwerke verteilt werden. Diese Konfiguration erleichtert die Leistung bei parallelen Ein-/Ausgabeanforderungen. Die Systemleistung hängt jedoch oft von der Leistung des Paritätslaufwerks ab.

RAID 5/6 (Striping + verteilte Gleichgewicht)

RAID 5 erfordert mindestens 3 Laufwerken, RAID 6 erfordert mindestens 4. Basierend auf der Idee von Raid 0 werden die Daten auf verschiedene Laufwerke aufgeteilt. So kann die Leistung erhöht werden. Es fügt jedoch auch den Aspekt der Redundanz hinzu, indem es die Paritätsinformationen auf die Festplatten verteilt. Zusammengefasst, mit RAID 5 kann eine Festplatte und mit RAID 6 zwei Festplatten ausfallen und trotzdem werden Ihr Betrieb und Ihre Daten erhalten bleiben.

Mit RAID 5 und 6 können Sie außerdem die Leseleistung erheblich verbessern. Die Schreibleistung ist allerdings vom RAID-Controller abhängig. Für RAID 5 oder 6 benötigen Sie einen speziellen Hardware-Controller, weil Paritätsdaten berechnet und auf alle Festplatten geschrieben werden müssen. RAID 5 und RAID 6 sind oft gute Optionen für Standard-Webserver, Dateiserver und andere Allzwecksysteme, bei denen die meisten Transaktionen Lesevorgänge sind, und bieten ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Das liegt daran, dass Sie nur ein zusätzliches Laufwerk für RAID 5 (oder zwei zusätzliche Laufwerke für RAID 6) kaufen müssen, um Geschwindigkeit und Redundanz hinzuzufügen.

RAID 5 oder RAID 6 ist nicht die beste Wahl für eine Umgebung mit hohem Schreibaufkommen, wie z. B. einen Datenbankserver, da es wahrscheinlich die Gesamtleistung beeinträchtigt. Es ist wichtig zu erwähnen, dass Sie bei einem RAID 5 oder RAID 6 im Falle eines Festplattenausfalls ernsthafte Einbußen in der Leistung erwarten müssen, wenn Sie Ihren Betrieb funktionsfähig halten wollen.

RAID 10 (Mirroring + Striping)

RAID 10 erfordert mindestens 4 Laufwerke und ist eine Kombination aus RAID 1 (Mirroring) und RAID 0 (Striping). Dadurch erhalten Sie sowohl erhöhte Geschwindigkeit als auch Redundanz. Bei einer Konfiguration mit vier Laufwerken halten zwei gespiegelte Laufwerke die Hälfte der Striping-Daten und zwei weitere spiegeln die andere Hälfte der Daten. Das bedeutet, dass Sie jedes einzelne Laufwerk und dann möglicherweise sogar ein zweites Laufwerk verlieren können, ohne dass Daten verloren gehen. Genau wie bei RAID 1 steht Ihnen nur die Kapazität der Hälfte der Laufwerke zur Verfügung, aber die Lese- und Schreibleistung wird verbessert. Außerdem haben Sie die schnelle Wiederherstellungszeit von RAID 1.

Wann und welche Art von RAID Systeme sollten Sie verwenden?

Backups schützen Sie zwar vor einem katastrophalen Datenverlust. Die Wiederherstellung großer Datenmengen, z. B. nach einem Festplattenausfall, kann jedoch viele Stunden dauern. Diese Sicherungen können aber bereits älter sein und Sie alle Daten kosten, die seit der letzten Sicherung gespeichert oder geändert wurden. Mit RAID können Sie den Ausfall eines oder mehrerer Festplatten ohne Datenverlust und in vielen Fällen sogar ohne Ausfallzeiten überstehen.

• Kein RAID – Wenn Sie in der Lage sind, mehrere Stunden Ausfallzeit und/oder Datenverlust zu ertragen, während Sie Ihre Website aus Backups wiederherstellen.
• RAID 0 – Wenn Daten unwichtig sind und verloren gehen können, aber die Leistung entscheidend ist
• RAID 1 – Wenn Sie kostengünstig zusätzliche Datenredundanz und/oder Lesegeschwindigkeiten erreichen möchten. (Dies ist eine gute Basisstufe für diejenigen, die eine hohe Betriebszeit erreichen und die Leistung von Backups erhöhen möchten).
• RAID 2,3,4 – Werden nur in Ausnahmefällen verwendet.
• RAID 5/6 – Wenn Sie Webserver, Umgebungen mit hohem Leseaufkommen oder große Speicher-Arrays als ein einziges Objekt haben.
• RAID 10 – Eine gute Allround-Lösung, die sowohl zusätzliche Lese- und Schreibgeschwindigkeit als auch zusätzliche Redundanz bietet.

Wie Sie sehen, haben die unterschiedlichen RAID Level unterschiedliche Vorteile. Je nach Bedarf sollten Sie das für sie richtige Modell wählen.