RAID – Verbund von Festplatten

RAID was ist das eigentlich? Die Abkürzung RAID steht für Redundant Array of Independent Disks was übersetzt so viel bedeutet wie Redundanter Verbund unabhängiger Festplatten. Im Prinzip dient ein RAID System dazu mit 2 oder mehr Festplatten bestimmte Vorteile zu erzeugen.

RAID – Vorteile

Ein RAID-System besteht aus mindestens 2 Festplatten die im Verbund miteinander betrieben werden. Vorteile durch die verschiedenen Formen der RAID-Systeme können sein:

  • Höhere Transferraten – bessere Performance
  • größere Ausfallsicherheit – Redundanz
  • Kosteneinsparung da mehrere kostengünstige Festplatten verwendet werden können
  • einfache Steigerung der Leistungsfähigkeit des Systems

Die verschiedenen Methoden nach denen die einzelnen Festplatten im RAID-System zusammenarbeiten werden RAID-Level genannt. Die am häufigsten vorkommenden sind RAID-0, RAID-1 und RAID-5. Deshalb werde ich hier auch nur auf diese Systeme näher eingehen.

Hardware-RAID und Software-RAID

Generell wird bei RAID-Systemen zwischen Hardware-RAID und Softwae-RAID unterschieden. Bei der Hardwarelösung gibt es einen extra Controller der den Verbund der Festplatten kontrolliert und organisiert. In der Ausführung kann es sich um separate Controller-Karten handeln oder aber auch als integrierter Controller direkt auf dem Mainboard.

Bei den RAID-Controllern die auf Mainboards integriert sind handelt es sich oft aber nicht um vollwertige Controller. Teilweise werden nur bestimmte RAID-Level unterstützt, meist nur RAID-0 und RAID-1.

Beim Software-RAID gibt es keinen separaten Controller zur Steuerung der Festplatten, sondern das Zusammenwrken der Festplatten wird komplett von einer Software gesteuert. Entweder nutzt man eine separate Softwarelösung oder aber man verwendet die im Betriebssystem integrierte Funktion ein Software-RAID aufzubauen.

Vorteil einer Softwarelösung ist natürlich das kein Hardware-Controller benötigt wird. Das ist insbesondere im Heimbereich von Vorteil da Kosten gespart werden können. Allerdings kann nicht jedes Betriebsystem von Hause aus ein Software-RAID aufbauen.

Welche RAID-Level git es und welche Unterschiede bestehen zwischen ihnen bzw. welche Vorteile bringt ihr Einsatz. Raid-Systeme gibt es viele verschiedene, doch die auch im Heimgebrauch am häufigsten verwendet sind RAID-0 und RAID-1.

RAID-0

RAID-0 ist ein RAID-System das nicht auf Redundanz, also Sicherheit gegen Datenverlust, ausgelegt ist, sondern die Performance steigern soll. Doch wie funktioniert ein RAID-0 Verbund? Beim RAID-0 System werden 2 oder mehr Festplatten quasi parallel geschaltet. Dabei werden die Daten geteilt und abwechselnd auf die Festplatten verteilt. Dieses Striping ( heißt soviel wie in Streifen schneiden ) bringt eine Leistungssteigerung mit sich.

Die Daten werden in die Cache-Speicher der Festplatten geschrieben und von dort aus dann auf die Festplatte. Da sich die Daten ja aufteilen, liegt es auf der Hand das die einzelnen Festplatten weniger zu tun haben.

Das Prinzip wird in folgendem Bild noch mal verdeutlicht:

RAID - Verbund von Festplatten

Die Daten werden abwechselnd auf unsere beiden im RAID-0 Verbund zusammengeschalteten Festplatten geschrieben. Block 0 auf Festplatte 1, Block 1 auf Festplatte 2, dann Block 2 wieder auf Festplatte 1 und Block 3 auf Festplatte 2 usw. Das dies schneller geht als wenn alle Daten nacheinander auf Festplatte 1 geschrieben werden müßten ist klar.

Allerdings hat dieses System einen Nachteil. Fällt eine der Festplatten aus, dann gibt es einen Datenverlust. Es ist nicht möglich die Daten wiederherzustellen, da ja jedes zweite Fragment fehlt. Und die Wahrscheinlichkeit eines Datenverlustes steigt ja mit wachsender Anzahl der Festplatte.

Daher sollte das RAID-0 System nur dort eingesetzt werden wo Datensicherheit eine untergeordnete Rolle spielt und es mehr auf die Performance ankommt.

Außer dem vorher besprochenen RAID-0 Verbund gibt es auch noch den RAID-1 Verbund recht häufig im Einsatz. Doch was unterscheidet nun RAID-1 von den anderen RAID-Systemen?

RAID-1

Anders als beim RAID-0 Verbund ist das RAID-1 System ein Verbund aus zwei oder mehr Festplatten dessen Hauptaufgabe es ist die maximale Datensicherheit zu gewährleisten. Deshalb werden hier die Daten nicht nur auf einer Festplatte gespeichert, sondern gleichzeitig auf alle zusammengeschlossenen Festplatten gespiegelt.

Auch hier wieder ein Bild zur Erklärung :

RAID - Verbund von Festplatten

Die Daten werden, wie im Bild zu sehen sowohl auf Festplatte 1, wie auch in gleichem Maße auf Festplatte 2 und falls vorhanden auch noch auf Festplatte 3 und 4 usw. geschrieben. Fällt eine der Festplatten durch einen Defekt aus, dann kann der Controller problemlos die Daten von den anderen Festplatten holen. Um zu einem Datenverlust zu führen, müßten schon alle angeschlossenen Festplatten ausfallen und das ist ja recht unwahrscheinlich.

Allerdings hat dieses System auch seine Nachteile. Die Lese- und Schreibzugriffe dauern natürlich etwas länger. Beim Lesen wird von 2 Festplatten gleichzeitig gelesen und die Daten verglichen. Treten dort Abweichungen auf, dann werden die Daten korrigiert und dann erst ausgegeben. Beim Schreiben muß natürlich jeder Datensatz doppelt oder noch öfter geschrieben werden. Das kostet natürlich auch Zeit.

Auch der verwendbare Speicherplatz stellt ein kleines Hindernis dar. Ein RAID-1 System kann nur so viel Speicherplatz nutzen wie die kleinste Einzel-Festplatte aufweist. Also es bringt nichts eine 80 GB Festplatte mit einer 300 GB Festplatte im RAID-1 Verbund zu betreiben.RAID - Verbund von Festplatten



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