RAID

Überblick

RAID (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks) ist eine Methode bei welcher mehrere physische Disks in eine logische Einheit verbunden werden um Performance, Redundanz oder beides zu verbessern.

RAID 0 – Striping

Daten werden in Blöcke aufgeteilt und auf allen Disks parallel geschrieben.

• Mindestanzahl Festplatten: 2
• Performance: Höchste Read/Write Geschwindigkeit (Skaliert mit Festplattenanzahl)
• Redundanz: Keine, ein Festplattenversagen führt zu Verlust von allen Daten
• Nutzbare Kapazität: 100%

Am besten für: Temporäre Daten, Caching, oder andere Szenarien wo Geschwindigkeit wichtiger ist als Zuverlässigkeit.

Vorteile:

• Maximale Read und Write Performance
• Volle Speicherkapazität nutzbar
• Einfach einzurichten

Nachteile:

• Keine Redundanz, ein Festplattenausfall zerstört alle Daten

RAID 1 – Mirroring

Daten werden identisch auf alle Disks geschrieben.

• Mindestanzahl Festplatten: 2
• Performance: Schnellere Reads (Kann von jeder Disk gelesen werden), selbe Write Geschwindigkeit wie mit einer einzelnen Festplatte
• Redundanz: Kann Festplattenversagen von allen Disks außer einer verkraften
• Nutzbare Kapazität: 50%

Am besten für: OS Laufwerke oder kritische Daten wo Zuverlässigkeit die erste Priorität ist.

Vorteile:

• Hohe Redundanz, einfache Wiederherstellung
• Schnelle Read Performance
• Einfach zu verstehen und zu verwalten

Nachteile:

• 50% der Speicherkapazität geht durch das Mirroring verloren
• Writes sind nicht schneller als mit einer einzelnen Festplatte

RAID 5 – Striping mit Distributed Parity

Daten und Paritätsinformationen werden über alle Festplatten verteilt. Parität erlaubt Datenwiederherstellung wenn eine Festplatte ausfällt.

• Mindestanzahl Festplatten: 3
• Performance: Gute Read Geschwindigkeit, Write Geschwindigkeit aufgrund der Paritätsberechnung reduziert
• Redundanz: Toleriert 1 Festplattenversagen
• Nutzbare Kapazität: (n - 1) / n (z.B. 3 Festplatten → 66%)

Am besten für: Allzweck Dateiserver, die Kapazität, Leistung und Redundanz ausgleichen.

Vorteile:

• Gute Balance aus Kapazität, Performance und Redundanz
• Nur eine Festplatte an Kapazität geht durch Parität verloren

Nachteile:

• Write Performance durch Paritätsberechnung reduziert
• Wiederherstellung kann bei großen Festplatten sehr lange dauern
• Array ist während der Wiederherstellung anfällig für einen zweiten Ausfall

RAID 6 – Striping mit doppelter Parität

Wie RAID 5, aber mit zwei unabhängigen Paritätsblöcken, wodurch zwei gleichzeitige Festplattenausfälle möglich sind.

• Mindestanzahl Festplatten: 4
• Performance: Leicht langsamere Write Geschwindigkeit als RAID 5 wegen der doppelten Parität
• Redundanz: Toleriert 2 Festplattenversagen
• Nutzbare Kapazität: (n - 2) / n (z.B. 4 Festplatten → 50%)

Am besten für: Große Arrays oder Umgebungen, in denen die Wiederherstellungszeit das Ausfallrisiko erhöht.

Vorteile:

• Überlebt zwei gleichzeitige Festplattenausfälle
• Sicherer für große Arrays, bei denen die Wiederherstellung Tage dauern kann

Nachteile:

• Höhere Write-Einbußen als RAID 5
• Zwei Festplatten an Kapazität gehen durch Parität verloren
• Mindestens 4 Festplatten erforderlich

RAID 10 – Striping + Mirroring

Kombiniert RAID 1 (Mirroring) und RAID 0 (Striping): Daten werden in Paaren gespiegelt und dann in Paaren gestriped.

• Mindestanzahl Festplatten: 4
• Performance: Hohe Read & Write Geschwindigkeiten
• Redundanz: Toleriert 1 Versagen pro gespiegeltem Paar
• Nutzbare Kapazität: 50%

Am besten für: Datenbanken und Workloads mit hohem Durchsatz, die sowohl Geschwindigkeit als auch Redundanz erfordern.

Vorteile:

• Hervorragende Read und Write Performance
• Schnelle Wiederherstellung im Vergleich zu Parity-basierten RAID Leveln
• Einfacher Wiederherstellungsprozess

Nachteile:

• 50% der Speicherkapazität geht durch das Mirroring verloren
• Mindestens 4 Festplatten erforderlich, Kosten skalieren schnell

Vergleich

Level	Min. Festplatten	Fehlertoleranz	Nutzbare Kapazität	Performance
RAID 0	2	0 Festplatten	100%	Sehr hohe Reads & Writes
RAID 1	2	n-1 Festplatten	50%	Schnelle Reads, Writes wie 1 Disk
RAID 5	3	1 Festplatte	(n-1)/n	Schnelle Reads, langsame Writes
RAID 6	4	2 Festplatten	(n-2)/n	Schnelle Reads, langsamere Writes
RAID 10	4	1 pro Paar	50%	Sehr hohe Reads & Writes

Wichtige Hinweise

• RAID ist kein Backup, es schützt vor Festplattenausfällen, nicht versehentlicher Löschung, Korruption oder Katastrophen
• Wiederherstellung bei großen Festplatten kann Stunden oder Tage dauern, während derer das Array anfällig ist
• Hardware RAID Controller bieten höhere Performance und Cache, aber kosten extra und führen zu Anbieterabhängigkeit
• Software RAID (z.B. Linux mdadm, Windows Storage Spaces, ZFS) ist eine kostengünstigere Alternative