Dieses Dokument beschreibt die RAID-Systeme, die verschiedenen Konfigurationstypen oder -ebenen, ihre Vor- und Nachteile sowie die für die Implementierung dieser Technologie erforderlichen Elemente.
Bemerkung:
Es sei darauf hingewiesen, dass diese Technologie, die eine Erhöhung des Schutzes des Systems gegen Datenverluste zum Ziel hat, üblicherweise nur in kritischen Geräten wie etwa Dateiservern, oder Festplatten-Racks, die in Speichernetzwerken SAN (Storage Area Network) verwendet werden, installiert ist.
Was ist RAID?
Raid bedeutet "Redundant Array of Independent Disks", oder in Deutsch "Redundante Anordnung unabhängiger Festplatten".
Prinzip
Die von Patterson, Gibson und Katz der Berkeley Universität Kalifornien gemachte Publikation "A Case of Redundant Arrays of Inexpensive Disks (Raid)" beschreibt die Basistechnologie der RAID Technologie. Mehrere Festplatten werden zu einem Cluster kombiniert (mindestens zwei Festplatten) und erscheinen im Informationssystem als ein einziges Speichermedium. Für die Anwender ist lediglich eine Festplatte sichtbar.
Ziele
Diese Technologie wurde vor allem entwickelt, um:
-
Fehlertoleranzen für Festplatten anbieten zu können, je nach Raid-Niveau, wie folgt beschrieben.
-
Die Leistung der Maschinen zu erhöhen.
Raid 0 - Striping
Eigenschaften
Raid 0, oder Striping (Beschleunigung ohne Redundanz) erlaubt es, Schreibaufgaben auf mehrere Festplatten gleichzeitig zu verteilen (ohne Redundanz).
Vorteile
Diese Technologie erhöht die Leistung des Systems erheblich, da die zu schreibenden Daten auf verschiedene Festplatten aufgeteilt werden, was die Übertragung vom Speicher zur Festplatte erheblich verkürzt.
In einem Raid 0 mit n Festplatten, muss jede Festplatte nur 1/n der Daten lesen/schreiben, was eine deutliche Steigerung der Übertragungsrate zur Folge hat.
Nachteile
Raid 0 bildet keine Datenredundanzen und bietet also keinen Schutz gegen Datenverlust. Der Verlust einer Festplatte bedeutet also den Verlust der gesamten Daten.
Fazit
Angesichts der Gefahr eines Datenverlustes wird RAID 0 nicht für kritische Anwendungen in einem Unternehmen / einer Verwaltung oder für den persönlichen Gebrauch empfohlen, dafür aber umso mehr für Anwendungen, bei denen die Bearbeitungszeit kritisch ist (Retuschieren von Bildern, Video, usw.).
Raid 1 - Mirroring
Eigenschaften
Raid 1, oder mirroring (Spiegeln der Festplatten), liest und schreibt die Daten gleichzeitig auf alle Festplatten des Clusters. Die Festplatten müssen die gleiche Speicherkapazität haben.
Vorteile
Diese Technologie der Spiegelung bietet einen hervorragenden Datenschutz (durch perfekte Redundanz) und gewährleistet Datensicherheit im Falle des Ausfalls einer Festplatte, bietet jedoch keinen Performance-Gewinn. In der Tat sind alle Festplatten im RAID-System jederzeit austauschbar, beim Ausfall eines Laufwerks wird die Arbeit der Maschine nicht beeinträchtigt.
Sobald die ausgefallene Festplatte ersetzt wurde, synchronisiert der RAID-Controller automatisch die neue Festplatte mit den noch aktiven Festplatten.
Nachteile
Der Hauptnachteil von RAID 1 ist, dass es keine Erhöhung der Leistung im Vergleich zu einer einzelnen Festplatte gibt. Zusätzlich, da alle Festplatten gespiegelt sind, wird der Speicherplatz gleich groß wie bei einer einzelnen Festplatte sein.
Fazit
Diese Art von RAID wird für Anwender empfohlen, die eine maximale Zuverlässigkeit bei der Speicherung von kritischen Daten benötigen, ohne jedoch Performance-Anforderungen zu haben.
Raid 5 und 6
Eigenschaften
RAID 5 und 6 bieten einen besseren Kompromiss zwischen Sicherheit und Speicherkapazität. Sie bestehen aus der Verteilung der Daten auf mehrere Festplatten (mindestens 3), so dass mindestens eine Festplatte redundant ist (eine redundante Festplatte für RAID 5 und zwei für Raid 6).
Beispiel
Die Verwendung von vier 500GB Festplatten im RAID 5 ergibt insgesamt 1500GB Speicher (statt 2000GB) aber gibt auch die Gewissheit, dass eine Festplatte ohne Auswirkungen auf das System ausfallen kann.
Vorteile
RAID 5 und RAID 6 bieten einen guten Datenschutz, ohne dabei so viel Platz wie RAID 1 zu benötigen und stellen somit einen guten Kompromiss zwischen Sicherheit und Kapazität bei der Verwendung von vielen Festplatten dar.
Nachteile
Verlust der Kapazität von mindestens einer Festplatte, je nachdem welches RAID benutzt wird.
Fazit
Diese Art von RAID ist für anspruchsvolle Anwendungen gedacht und kombiniert Leistung und Kritikalität der Daten. Diese Technologie wird für jeden wichtigen oder kritischen Server empfohlen (z.B. Fileserver, WEB-Server, usw.).
Raid 10
Eigenschaften
RAID 10 ist eigentlich die Verbindung zwischen RAID 1 und RAID 0: Man erstellt mehrere RAID-1-Spiegelungen über welche man ein RAID-0-Striping legt. Ein Minimum von vier gleichgroßen Festplatten wird benötigt.
Vorteile
Diese Technik erlaubt es, sich gegen mehrere Festplattenfehler zu schützen, solange es sich um jeweils nur eine Festplatte eines RAID 1 Clusters handelt. So werden sowohl eine hervorragende Leistung wie auch ein sehr guter Datenschutz geboten.
Nachteile
Wie die RAID-1-Technologie, verbraucht sie sehr viel Speicherplatz:man muss die zur Verfügung stehende Festplattenkapazität durch zwei teilen.
Fazit
Diese Lösung, welche die teuerste der RAID-Lösungen ist, wird insbesondere in den Fällen, in denen die Leistung aber auch Zuverlässigkeit gefordert werden, eingesetzt.
Die Komponenten eines RAID
Die allgemeinen Komponenten einer RAID-Architektur sind natürlich Festplatten und ein RAID-Controller, der diese Technologie verwaltet. Man spricht von Software-RAID, falls der Controller im Betriebssystem integriert ist und von Hardware-RAID, falls die Technologie von einer dedizierten Hardwarekomponente verwaltet wird. Die Wahl zwischen Software- und Hardware-RAID ist genau so wichtig wie die Wahl zwischen den verschiedenen RAID-Typen.
Der Software-RAID
Der Software-RAID ist die kostengünstigste Variante, kann aber einen höhere Last für die CPU bedeuten. Der Software-RAID ist normalerweise ins Betriebssystem integriert, es gibt aber auch spezifische Programme.
Der Hardware-RAID
Kostenintensiver, wird er die Technologie ohne zusätzliche Belastung für die CPU unterstützen und erlaubt es, normalerweise alle RAID-Niveaus einzurichten.
Ein anderer Vorteil ist die Sicherheit. Ein instabil gewordenes Betriebssystem wird keinen Einfluss auf das RAID-Sysetm und somit auf die Sicherheit der Daten haben.
Der Hauptvorteil besteht in der Leistung. Durch das Hinzufügen eines Hardware-RAID wird nicht nur die CPU entlastetet, sondern es werden normalerweise auch noch schnelle Pufferspeicher oder andere Datenverarbeitungsbeschleuniger angeboten.