Raid

Ein RAID (Redundant Array of Independent Disks = Redundanter Verbund unabhängiger Festplatten) ist eine Form von Datenspeichern die aus mehreren Festplatten bestehen.

Hintergrund

Einzelne Festplatten sind bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit beschränkt.

Das sind:

Die Geschwindigkeit
Die Kapazität
Die Fehleranfälligkeit

Werden Festplatten mittels eines RAID zusammengefasst, dann lässt sich die Leitungsfähigkeit steigern. Im Idealfall erhöhen sich die Kapazität und Geschwindigkeit und die Fehleranfälligkeit sinkt.

Sind Festplatten in einem RAID zusammengefasst (RAID-Verbund - RAID-System), dann verhalten sie sich wie eine einzelne Festplatte.

Hardware RAID - der RAID-Controller

Um Festplatten effektiv zu einem RAID zusammen zu schließen, werden RAID-Controller verwendet. RAID-Controller sind eine spezielle Hardware, mittels derer die Art und die Leistungsfähigkeit des RAIDs festgelegt wird. Sie besitzen in der Regel eine eigene CPU, um die Berechnungen, die für die Verwaltung der einzelnen Festplatten nötig sind durchführen zu können.

Software RAID

RAID Systeme können auch mittels Software realisiert werden. Windows und Linux bieten dazu spezielle Einstellungen. RAID Systeme auf Softwarebasis belasten aber die CPU des Computers und sind fehleranfällig. Daher kommen sie nur in Ausnahmefällen zum Einsatz.

Ausfall von Festplatten aus dem Raid

RAID Systeme sind überwiegend nicht (nur) auf die Erhöhung der Geschwindigkeit, sondern auch auf die Verringerung des Ausfallrisikos ausgelegt. Daher kann bei den meisten RAID Systemen (außer dem RAID 0) mindestens eine Festplatte ausfallen, ohne dass es zu Datenverlusten kommt. Die ausgefallen Festplatte kann dabei meist im laufenden Betrieb gewechselt werden, ohne, das es zu einer Unterbrechung der Verfügbarkeit kommt.

Diese zusätzlichen Merkmale sind daher bei der Bewertung eines RAIDs wichtig:

Wie viele Platten dürfen ausfallen ohne dass es zu Datenverlusten kommt?
Verringert sich die Geschwindigkeit des gesamten RAID Verbundes nach einem Ausfall?
Wie lange dauert es, bis nach einem Ausfall eine ersetzte Platte integriert ist und das System wieder den vollen Schutz bietet?

Häufigste RAID Typen

RAID 0 - Striping

Beim RAID 0 werden die Daten gleichmäßig auf die Festplatten verteilt.

Vorteile:

Hohe Kapazität (der Platz jeder angeschlossenen Festplatte wird voll genutzt)
Hohe Geschwindigkeit

Nachteile:

Wenn nur eine Festplatte ausfällt, dann sind alle Daten verloren

RAID 1 - Mirroring

Beim RAID 1 werden die Daten einer Festplatte auf die anderen Festplatten gespiegelt.

Vorteile:

Jede Festplatte (bis auf die letzte) darf ausfallen, ohne, dass Daten verloren gehen
Sehr schnelle Wiedereingliederung einer neuen Platte nach einem Ausfall

Nachteile:

Kein Zuwachs an Kapazität (das ganze RAID hat die gleiche Kapazität wie eine einzelne Festplatte des RAIDs)
Kein Geschwindigkeitszuwachs (gleich schnell wie eine einzelne Platte)

RAID 10 - Mirroring und Striping kombiniert

Ein RAID 10 Verbund, der etwa aus vier Festplatten besteht organisiert sich so, dass zwei Festplatten zu einem schnellen RAID 0 verbunden werden, diese werden dann mittels eines sicheren RAID 1 auf die anderen beiden Festplatten gespiegelt.

Vorteile:

Hohe Geschwindigkeit
Eine Festplatte kann ausfallen (im Idealfall auch eine zweite), ohne, dass die Daten verloren gehen
Sehr schnelle Wiedereingliederung einer neuen Platte nach einem Ausfall

Nachteile:

Keine ideale Ausnutzung der Plattenkapazität

RAID 5

Beim RAID 5 werden die Daten nach einem speziellen Algorithmus auf die beteiligten Platten verteilt. Ein RAID 5 muss aus mindestens drei Festplatten bestehen.

Vorteile:

Hohe Geschwindigkeit beim Lesen (wie RAID 0)
Etwas höhere Geschwindigkeit beim Schreiben (im Vergleich zu einer einzelnen Festplatte)
Hohe Kapazität
Eine Festplatte kann ausfallen, ohne, dass die Daten verloren gehen
Schnelle Wiedereingliederung einer neuen Platte nach einem Ausfall

Nachteile:

Keine ideale Ausnutzung der Plattenkapazität
Deutlicher Geschwindigkeitseinbruch nach dem Ausfall einer Festplatte, bis eine neue Festplatte wieder voll eingegliedert ist

RAID 6

Das RAID 6 ähnelt dem RAID 5. Die wesentlichen Unterschiede sind:

Es müssen mindestens vier Festplatten vorhanden sein
Es können maximal zwei Festplatten ausfallen, ohne, dass Daten verloren gehen
Beim Ausfall von zwei Festplatten ist die Geschwindigkeit deutlich herab gesetzt
Die Wiedereingliederung einer oder gar von zwei Festplatten dauert sehr lange

Hot-Spare

In einem RAID-Verbund kann eine Festplatte enthalten sein die nicht in den RAID-Verbund integriert ist - sie ist inaktiv. Im Falle des Ausfalls einer aktiven Festplatte "springt" die Hot-Spare automatisch ein und ersetzt die defekte Festplatte. Der Einsatz einer Hot-Spare minimiert das Risiko eines Datenverlustes.