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RAID

RAID Level erklärt

Serverhero  |  16. August 2024

RAID Level

Inhalt

Michael Sowiecki

Ihr persönlicher IT-Berater

Wofür steht RAID?

Redundant Array of Independent Disks (RAID) ist eine Technologie, die entwickelt wurde, um die Leistungsfähigkeit, Redundanz und Sicherheit von Speichersystemen zu verbessern. RAID kombiniert mehrere physische Festplatten zu einem logischen Laufwerk, wodurch sowohl die Datensicherheit als auch die Speicherleistung gesteigert werden können. Für Unternehmen jeder Größe ist die Wahl des richtigen RAID Levels entscheidend, da unterschiedliche RAID Levels verschiedene Vor- und Nachteile in Bezug auf Datensicherheit, Leistung und Speicherplatznutzung bieten.

Die drei grundlegenden Funktionen von RAID Leveln

RAID-Systeme nutzen drei zentrale Funktionen, um eine optimale Mischung aus Leistung, Redundanz und Speichernutzung zu gewährleisten:

Diese Technik kopiert alle Daten auf zwei oder mehr Festplatten. Dies bietet maximale Redundanz, da bei einem Festplattenausfall sofort auf die Daten auf der gespiegelten Festplatte zugegriffen werden kann. Dadurch wird ein hoher Schutz vor Datenverlust erreicht, allerdings geht dabei die Hälfte der Speicherkapazität verloren, da alle Daten doppelt vorhanden sind.

Dabei werden die Daten in Blöcken auf mehrere Festplatten verteilt. Dies führt zu einer erheblichen Leistungssteigerung, da mehrere Festplatten gleichzeitig Daten lesen und schreiben können. Der Nachteil von Striping ist jedoch, dass bei einem Festplattenausfall die Daten vollständig verloren gehen können, es sei denn, es werden zusätzliche Mechanismen wie Parität genutzt.

Parität ist eine Technik, die verwendet wird, um Redundanz ohne vollständiges Spiegeln der Daten zu gewährleisten. Paritätsinformationen werden über mehrere Festplatten verteilt und ermöglichen es, die Daten im Falle eines Festplattenausfalls zu rekonstruieren. Dies bietet eine hohe Sicherheit bei relativ geringem Speicherverlust und ist besonders nützlich für Systeme, bei denen eine Balance zwischen Speicherkapazität und Datensicherheit wichtig ist.

Was sind RAID Level?

RAID-Level bieten unterschiedliche Strategien zur Speicherung und Sicherung von Daten, je nachdem, welche Anforderungen ein Unternehmen an Leistung und Ausfallsicherheit stellt. RAID-Technologien sind besonders relevant, wenn es um große Datenmengen und eine zuverlässige Speicherung geht. RAID kann sowohl die Geschwindigkeit der Datenübertragung als auch die Ausfallsicherheit verbessern. Es ist jedoch wichtig, die verschiedenen RAID-Level und deren spezifische Vor- und Nachteile zu verstehen, um eine fundierte Entscheidung treffen zu können.

Zu den am häufigsten eingesetzten RAID-Leveln gehören RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 und RAID 10. Jeder dieser RAID-Level nutzt eine andere Methode zur Organisation der Daten auf den Festplatten, wodurch sie für spezifische Anwendungsfälle besser geeignet sind.

RAID Level und ihre Einsatzgebiete

Die Wahl des passenden RAID-Levels hängt stark von den individuellen Anforderungen ab. Im Folgenden ein Überblick über die gängigsten RAID-Level:

Mit RAID 0 wird die Lese- und Schreibgeschwindigkeit gesteigert, indem die Daten auf mehrere Festplatten verteilt werden (Striping). Dank des Stripings wird die Leistung erheblich verbessert, da die Arbeitslast auf mehrere Platten verteilt wird. Allerdings bietet RAID 0 keinerlei Redundanz, was bedeutet, dass der Ausfall einer einzelnen Festplatte zu einem vollständigen Datenverlust führt. RAID 0 eignet sich daher besonders für Anwendungen, bei denen die Geschwindigkeit entscheidend ist und die Datensicherheit eine untergeordnete Rolle spielt, wie zum Beispiel temporäre Speicherlösungen oder nicht-kritische Aufgaben.

Vorteile 

  • Sehr hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeit

  • Effiziente Nutzung des gesamten verfügbaren Speicherplatzes

Nachteile

  • Keine Redundanz

  • Hohe Anfälligkeit für Datenverlust bei Festplattenausfall

RAID 1 sorgt für vollständige Redundanz, indem die Daten gespiegelt werden (Mirroring). Bei RAID 1 werden identische Kopien der Daten auf zwei oder mehr Festplatten gespeichert. Das bedeutet, dass, wenn eine Festplatte ausfällt, die Daten weiterhin auf der anderen Festplatte verfügbar sind. RAID 1 eignet sich besonders für kritische Anwendungen, bei denen die Datensicherheit im Vordergrund steht, wie etwa in kleinen Unternehmen oder bei der Speicherung wichtiger Geschäftsdaten.

Vorteile 

  • Hohe Datensicherheit durch Spiegelung

  • Schnelle Wiederherstellung bei einem Festplattenausfall

Nachteile 

  • Halbierte nutzbare Speicherkapazität

  • Höhere Kosten durch die erforderliche Anzahl an Festplatten

RAID 5 bietet eine gute Kombination aus Datensicherheit und Leistung, indem die Daten auf mehrere Festplatten verteilt und Paritätsinformationen gespeichert werden. Die Parität ermöglicht die Wiederherstellung der Daten im Falle eines Festplattenausfalls. RAID 5 benötigt mindestens drei Festplatten und bietet eine gute Balance zwischen Leistung, Redundanz und Speichereffizienz. Diese Eigenschaften machen RAID 5 zu einer beliebten Wahl für viele Unternehmen, die sowohl Leistung als auch Sicherheit benötigen.

Vorteile 

  • Hohe Lesegeschwindigkeit

  • Redundanz bei effizienter Speichernutzung

  • Gute Speicherauslastung durch Paritätsverteilung

Nachteile 

  • Langsamere Schreibgeschwindigkeit durch Paritätsberechnungen

  • Datenwiederherstellung kann zeitintensiv sein, besonders bei großen Festplatten

RAID 6 ähnelt RAID 5, bietet jedoch zusätzliche Sicherheit durch zwei Paritätsblöcke. Dadurch bleibt RAID 6 auch bei einem gleichzeitigen Ausfall von zwei Festplatten funktionsfähig. RAID 6 eignet sich ideal für Unternehmen, die auf eine hohe Datensicherheit angewiesen sind und geringere Schreibgeschwindigkeiten in Kauf nehmen können.

Vorteile

  • Sehr hohe Redundanz, selbst bei Ausfall von zwei Festplatten

  • Gute Lesegeschwindigkeit

Nachteile

  • Langsamere Schreibgeschwindigkeit durch komplexere Paritätsberechnungen

  • Höhere Kosten aufgrund der zusätzlichen Festplatten

RAID 10 kombiniert die Vorteile von RAID 0 und RAID 1, indem es die Daten sowohl streift als auch spiegelt. Das bedeutet, dass RAID 10 sowohl eine hohe Leistung als auch eine gute Datensicherheit bietet. Es benötigt mindestens vier Festplatten, um effektiv zu arbeiten, und ist besonders geeignet für Anwendungen, bei denen sowohl hohe Geschwindigkeit als auch Datensicherheit gefragt sind, wie zum Beispiel bei Datenbanken oder in virtualisierten Umgebungen.

Vorteile 

  • Sehr hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeit durch Kombination von Striping und Mirroring

  • Gute Datensicherheit, da die Daten gespiegelt werden

Nachteile 

  • Hohe Kosten, da viele Festplatten benötigt werden

  • Nur die Hälfte der Speicherkapazität ist effektiv nutzbar

Erweiterte RAID-Level:
Es gibt auch erweiterte RAID-Level wie RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 50 und RAID 60, die in speziellen Szenarien verwendet werden können. Diese Level bieten zusätzliche Optionen für Fehlerkorrektur und höhere Redundanz, sind jedoch weniger verbreitet als die gängigen RAID-Level. Sie kommen meist in sehr spezifischen Anwendungen zum Einsatz, in denen besondere Anforderungen an Datensicherheit oder Leistung bestehen.

Hardware-RAID vs. Software-RAID

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Wahl einer RAID-Konfiguration ist die Entscheidung zwischen Hardware-RAID und Software-RAID:

Software-RAID

  • Wird durch das Betriebssystem gesteuert und benötigt keinen zusätzlichen Controller. Dies macht Software-RAID kostengünstiger, allerdings wird die Haupt-CPU stärker belastet, insbesondere bei RAID-Leveln, die Paritätsberechnungen erfordern. Software-RAID eignet sich oft für kleinere Umgebungen oder bei einer engen Budgetvorgabe.

Hardware-RAID

  • Wird durch dedizierte RAID-Controller-Karten realisiert, die die RAID-Funktionen übernehmen. Diese Karten entlasten die Haupt-CPU und bieten häufig eine bessere Leistung, insbesondere bei komplexeren RAID-Leveln wie RAID 5 oder RAID 6. Zudem verfügen viele Hardware-RAID-Controller über eigene Zwischenspeicher (Cache), die die Leistung zusätzlich steigern können.

Fazit

Welche RAID-Konfiguration am besten zu Ihrem Unternehmen passt, hängt von den spezifischen Anforderungen ab. Faktoren wie Datensicherheit, Leistung, Speicherkapazität und Budget spielen dabei eine wichtige Rolle. Die richtige RAID-Konfiguration kann dazu beitragen, die Effizienz und Sicherheit Ihrer Speicherlösung deutlich zu verbessern. Mit dem passenden RAID-Level können Unternehmen sicherstellen, dass ihre Daten geschützt sind und die Systemleistung den Anforderungen des Geschäfts entspricht.

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