Erklärte RAID-Level: Welche sollten Sie verwenden?

Datenzuverlässigkeit neu definiert, aber nur mit dem richtigen Maß

Eine gute Festplatte ist nicht billig, daher ist es keine Überraschung, dass Benutzer sich für die Erstellung eines RAID entscheiden. Das einzige Problem ist, dass es unterschiedliche RAID-Level gibt. Wenn Sie die Anforderungen, Vorteile und Nachteile der einzelnen Optionen nicht verstehen, werden Sie möglicherweise enttäuscht sein.

Das müssen nicht Sie sein. Wir haben diesen Artikel zusammengestellt, um die verschiedenen RAID-Level zu entlarven, damit Sie den richtigen für Ihre Hardware konfigurieren können.

Was ist RAID?

Hierbei handelt es sich um eine Datenredundanztechnologie, die häufig zur Verbesserung der Leistung einer Festplatte eingesetzt wird. Dies geschieht durch die Erstellung eines Backup-Lösung indem Sie Ihre Festplatten spiegeln, um sie abzufedern Festplattenfehler.

Da mehrere virtuelle Festplatten erstellt werden, wird auch die Speicherkapazität Ihres Laufwerks ohne Leistungseinbußen erweitert.

In diesem Artikel

• Was sind die verschiedenen RAID-Level?
• 1. RAID 0 (Striped Array)
• 2. RAID 1 (gespiegeltes Array)
• 3. RAID 4 (Striping und Parität)
• 4. RAID 5 (Redundantes Array)
• 5. RAID 6 (Double Parity Striping)
• 6. RAID 10 (Spiegelung und Striping)
• Welchen RAID-Level sollte ich verwenden?

Was sind die verschiedenen RAID-Level?

Bevor wir zu den RAID-Levels kommen, müssen Sie verstehen, dass Sie RAID auf zwei Arten konfigurieren können: Hardware oder Software.

• Hardware-RAID: Bei dieser Art von Speicherkonfiguration wird dedizierte Hardware verwendet, um die Datenspeicher- und -abruffunktionen auszuführen. Der einzige Nachteil besteht darin, dass der Controller möglicherweise in das Motherboard integriert oder als Zusatzkarte installiert ist. Sie benötigen daher ein kompatibles Motherboard. RAID-Controller-Treiber und Chipsatz. Positiv zu vermerken ist, dass ein Hardware-RAID sehr schnell ist, wenn alle Systeme funktionieren, da es das gleichzeitige Lesen und Schreiben von Daten auf mehreren Laufwerken ermöglicht.
• Software-RAID: Software-RAID ist, wenn die Festplatten in Ihrem Computer installiert sind und Ihr Betriebssystem sie über Software verwaltet. Es nutzt Virtualisierungstechnologie, um mehrere physische Festplatten zu einer virtuellen Festplatte zu kombinieren. RAID-Software verbraucht weniger CPU-Leistung als Hardware-RAID, da keine separate Verarbeitungseinheit erforderlich ist. Es ist jedoch langsamer als ein hardwarebasiertes RAID, da es Systemspeicher anstelle von dediziertem Speicher für die Festplattenverarbeitung verwendet.

1. RAID 0 (Striped Array)

Übersicht über RAID 0

In diesem Array empfängt jedes Laufwerk die gleiche Datenmenge. Dies geschieht durch Strippen der Daten auf jedes Laufwerk, daher der Name Gestreiftes Array. Das Ergebnis ist, dass alle Laufwerke gleichzeitig lesen und schreiben können, was die Leistung erhöht.

Wenn Sie diese RAID-Stufe verwenden möchten, stellen Sie sicher, dass sie wegen der Volatilität von Datenverlusten für unkritische Vorgänge geeignet ist.

Vorteile der Verwendung von RAID 0

• Geschwindigkeit – Es bietet eine enorme Geschwindigkeit für Ihren Computer, da es mehrere Festplatten gleichzeitig verwendet.
• Skalierbarkeit – Da Sie mehr als eine Festplatte gleichzeitig verwenden können, können Sie Arrays mit einer beliebigen Anzahl von Laufwerken erstellen.
• Speicherkapazität – Durch den Einsatz von zwei oder mehr Laufwerken gewinnen Sie zusätzliche Speicherkapazität.
• Einsparmaßnahmen – Zwei oder mehr Festplatten können zu einem einzigen logischen Laufwerk kombiniert werden, ohne dass spezielle Hardware oder Software erforderlich ist.

Nachteile der Verwendung von RAID 0

• Keine Redundanz – Wenn die Festplatte ausfällt, gehen alle darauf gespeicherten Daten für immer verloren. Wenn Sie also zwei Festplatten in RAID 0 haben und eine davon ausfällt, sind alle Ihre Daten für immer verloren.
• Probleme mit der Datenintegrität – Diese Probleme treten auf, wenn Daten in einer inkonsistenten Reihenfolge von den Festplatten geschrieben oder gelesen werden, was zu Inkonsistenzen innerhalb des Systems selbst führt.
• Die Leistungsstufen hängen von der Lese-/Schreibgeschwindigkeit der Laufwerke ab – Wenn Sie über langsame Laufwerke verfügen, ist die Leistung gering, da jeder Schreibvorgang über beide Festplatten erfolgen muss, bevor er abgeschlossen wird.

2. RAID 1 (gespiegeltes Array)

Übersicht über RAID 1

Diese Speichertechnologie bietet Fehlertoleranz, indem zwei oder mehr Festplatten zum Speichern identischer Daten verwendet werden.

Wenn eine Festplatte ausfällt, kann die andere Festplatte an ihrer Stelle nahtlos weiterarbeiten. Solange mindestens eine Festplatte im Array weiterhin ordnungsgemäß funktioniert, bleiben alle Daten verfügbar.

Das können Sie ganz einfach Konfigurieren Sie RAID 1 Daher ist es nicht verwunderlich, dass dies der am häufigsten verwendete RAID-Typ ist.

Vorteile der Verwendung von RAID 1

• Zuverlässigkeit – Da jedes Laufwerk über einen eigenen Controller verfügt und von seiner eigenen physischen Festplatte liest und darauf schreibt, kann es bei Ausfall eines Laufwerks ausgetauscht werden, ohne dass die Integrität Ihrer Daten beeinträchtigt wird.
• Datenschutz – Wenn ein einzelnes Laufwerk ausfällt, gehen keine Daten verloren, da diese auf einem anderen Laufwerk gespiegelt werden. Sie können mit dem anderen weiterarbeiten, bis Sie Ihr Ersatzlaufwerk installiert haben.
• Kosteneffizient – Seine einfache Implementierung im Vergleich zu anderen Arten von RAID-Arrays, die mehr als ein Festplattenlaufwerk für die Implementierung erfordern, macht es für die meisten Benutzer zur ersten Wahl.

Nachteile der Verwendung von RAID 1

• Speicherverschlechterung – Sie verlieren die Hälfte Ihrer verfügbaren Speicherkapazität, da jedes Laufwerk identische Daten speichert.
• Reduzierte Leistung – Da jederzeit auf beide Laufwerke in einem gespiegelten Array zugegriffen werden muss, ist die Leistung geringer, als wenn Sie zwei separate Festplatten verwendet hätten.
• Skalierbarkeit – Wenn Sie mehr Speicherplatz für Ihre Daten benötigen, ist es nicht einfach, mehr Kapazität hinzuzufügen, da diese auf zwei Laufwerke beschränkt ist. Sie können nur das fehlerhafte Laufwerk ersetzen, aber keine weitere Festplatte zu Ihrem Array hinzufügen.
• Der Austausch der Festplatte schlägt möglicherweise fehl – Obwohl Sie ein Laufwerk austauschen können, wenn eines ausfällt, ist das nicht so einfach, wie Sie denken. Wenn Sie einen großen Server betreiben, müssen Sie möglicherweise das gesamte System herunterfahren, was zu Unterbrechungen führt.

3. RAID 4 (Striping und Parität)

Übersicht über RAID 4

RAID 4 ist ein bisschen wie RAID 1, aber mit Striping. Der Unterschied besteht darin, dass RAID 4 Daten auf allen Laufwerken im Array verteilt. Dadurch erhalten Sie einen höheren Durchsatz als bei RAID 1.

Wenn ein Laufwerk im Array ausfällt, können die anderen Laufwerke zum Wiederherstellen der Daten auf einem Ersatzlaufwerk verwendet werden. Es wird im Allgemeinen in Servern verwendet, bei denen eine hohe Leistung erforderlich ist.

Vorteile der Verwendung von RAID 4

• Leistungsverbesserungen – Verbessert die Leistung durch die Verteilung der Schreiblast auf mehrere Festplatten.
• Daten Redundanz – Im Falle eines Laufwerksausfalls berechnet es anhand der Paritätsbits, welche Datenblöcke nach einem Ausfall ersetzt werden müssen.
• Effiziente Lagerung – Dieser RAID-Typ verschwendet keinen Speicherplatz auf seinen Festplatten. Jedes Byte wird für Speicherzwecke verwendet.
• Skalierbarkeit – Ermöglicht eine Kapazitätserhöhung durch das Hinzufügen zusätzlicher Laufwerke nach Bedarf.

Nachteile der Verwendung von RAID 4

• Langsame Lese-/Schreibgeschwindigkeiten – Das Schreiben ist weniger effizient, da die Paritätsblöcke auf eine separate physische Festplatte geschrieben werden müssen.
• Erfordert große Datenblöcke – Obwohl es Daten in kleinen Mengen entfernen kann, ist es nicht sinnvoll, da die Kosten den Nutzen überwiegen können.
• Verfügbarkeit – Die RAID 4-Technologie ist heute nicht in allen Speicherkonfigurationen verfügbar.

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4. RAID 5 (Redundantes Array)

Übersicht über RAID 5

RAID 5 ähnelt RAID 4, weist jedoch einige Unterschiede auf. Das Array besteht aus mehreren Festplatten, die in Blöcke, sogenannte Stripes, unterteilt sind. Die Anzahl der Festplatten in einem Array und der auf jeder Festplatte zugewiesene Speicherplatz bestimmen die Kapazität des Arrays.

Es sorgt außerdem für schnellere Zugriffszeiten und eine konsistentere Leistung. Dies liegt daran, dass auf alle Laufwerke gleichzeitig zugegriffen werden kann, anstatt darauf zu warten, dass ein Laufwerk seinen Vorgang abschließt, bevor ein anderes darauf zugreifen kann.

Dies ist eine häufige Wahl für Server, die ein hohes Maß an Datenschutz und mehr Leistung benötigen.

Vorteile der Verwendung von RAID 5

• Leistungssteigerung – Da RAID 5 Paritätsinformationen auf alle Laufwerke verteilt, kann die Leistung gesteigert werden, indem die Daten gleichmäßig auf alle Laufwerke im Array verteilt werden.
• Redundanz – Das Risiko eines Ausfalls ist gering, da sich mehrere Kopien Ihrer Daten auf verschiedenen Laufwerken befinden Selbst wenn ein Laufwerk ausfällt, bleiben auf einem anderen Laufwerk genügend Daten übrig, um es wiederherzustellen automatisch.
• Flexibel – Sie haben eine größere Flexibilität bei der Nutzung Ihres Festplattenspeichers, da Sie später weitere Laufwerke hinzufügen oder entfernen können, wenn sie nicht mehr benötigt werden.
• Reibungsloser Laufwerksaustausch – Wenn ein Laufwerk ausfällt, können Sie es problemlos durch ein neues austauschen, ohne den gesamten Server herunterfahren zu müssen.

Nachteile der Verwendung von RAID 5

• Leistungsabfall – Wenn Sie Ihrem Array weitere Laufwerke hinzufügen, nimmt die Leistung ab, da jedes Laufwerk über ein eigenes, einzigartiges Arbeitslast- und Leistungsprofil verfügt. Dies führt mit der Zeit dazu, dass das Array im Vergleich zu einem einzelnen Laufwerk weniger effizient und langsamer wird.
• Komplexer Umbauprozess – Der Wiederherstellungsprozess erfordert im Vergleich zu anderen RAID-Leveln mehr Schritte. Es kann mehrere Tage oder sogar Wochen dauern, bis Ihr Computer nach dem Verlust einer Festplatte in Ihrem Array wieder normal läuft.
• Hoher Wartungsaufwand – RAID 5 erfordert nach einem Laufwerksausfall einen Neuaufbau und erfordert außerdem eine regelmäßige Wartung, um eine Datenbeschädigung zu verhindern.

5. RAID 6 (Double Parity Striping)

Übersicht über RAID 6

Dieser RAID-Typ bietet sowohl Datenredundanz als auch Leistungsvorteile. Es verwendet zwei Paritätsfestplatten zum Schutz vor Datenverlust und kann bis zu zwei gleichzeitige Laufwerksausfälle überstehen.

Die zusätzlichen Paritätsinformationen erhöhen die Leistung, indem sie das gleichzeitige Lesen und Schreiben von Blöcken ermöglichen, anstatt zuerst auf den Abschluss der Paritätsberechnungen warten zu müssen.

Vorteile der Verwendung von RAID 6

• Verbesserte Leistung – RAID 6 verbessert die Leistung, indem Daten auf mehrere Festplatten verteilt werden, anstatt sie nur einmal auf eine Festplatte zu schreiben.
• Unterstützt mehr Laufwerke – Dies ermöglicht die Nutzung größerer Speichermengen, ohne dass Leistungsprobleme wie Engpässe im System befürchtet werden müssen.
• Datenschutz – RAID 6 bietet ein hohes Maß an Schutz vor Festplattenausfällen. Wenn ein Laufwerk ausfällt, kann ein anderes verwendet werden, um das Array wiederherzustellen und Ihre Daten wiederherzustellen.

Nachteile der Verwendung von RAID 6

• Komplexer zu konfigurieren und zu verwalten – RAID 6-Arrays verwenden komplexere Algorithmen als RAID 5-Arrays, was ihre Konfiguration und Verwaltung komplexer macht.
• Langsame Schreibgeschwindigkeiten – Aufgrund der Paritätsdaten, die parallel zu Ihren Daten berechnet und geschrieben werden müssen, weist RAID 6 langsamere Schreibgeschwindigkeiten auf als andere RAID-Konfigurationen.
• Benötigt mehr CPU-Leistung – Aufgrund der RAID-Berechnungen in Parität und Neuaufbauten im Falle eines Festplattenausfalls benötigt RAID 6 mehr CPU-Leistung, um solche Aufgaben zu verarbeiten.
• Längere Erholungszeit – Nach einem Laufwerksausfall ist die Wiederherstellungszeit im Vergleich zu anderen RAID-Levels aufgrund der Wiederherstellungszeit für die Wiederherstellung und das Zurückschreiben der Paritätsinformationen auf die Festplatte erheblich länger.

6. RAID 10 (Spiegelung und Striping)

Übersicht über RAID 10

RAID 10 ist ein RAID-Level, das die Leistung und Redundanz von RAID 0 mit der Spiegelung von RAID 1 kombiniert. Das bedeutet, dass Daten auf mehrere Laufwerke geschrieben werden, sie werden aber auch als Streifen einzelner Blöcke über alle Laufwerke hinweg geschrieben.

Auf diese Weise können die anderen Festplatten weiter funktionieren, wenn ein Laufwerk ausfällt, und Sie können die Daten von den verbleibenden Festplatten im Array wiederherstellen.

Es ist eine ausgezeichnete Wahl für leistungsempfindliche Anwendungen, bei denen Sie schnelle Lese- und Schreibvorgänge benötigen, ohne auf den Schutz vor Laufwerksausfällen verzichten zu müssen.

Vorteile der Verwendung von RAID 10

• Flexibilität – RAID 10 bietet Ihnen hohe Leistung ohne Einbußen bei der Fehlertoleranz – oder umgekehrt. Es kann auch als hardwarebasiertes oder softwarebasiertes RAID konfiguriert werden.
• Bessere Skalierbarkeit – Sie können zu einem späteren Zeitpunkt weitere Festplatten hinzufügen, um Ihre Speicherkapazität zu erweitern, ohne das Array neu erstellen zu müssen.
• Leistung – Striping allein kann bei mehreren Laufwerken eine hervorragende Leistung liefern. In Kombination mit der Spiegelung erhalten Sie jedoch das Beste aus beiden Welten.
• Zuverlässigkeit – Da jedes Laufwerk seine eigene Kopie der Daten verwaltet, bietet RAID 10 einen Sicherungsschutz gegen den Ausfall eines Laufwerks.

Nachteile der Verwendung von RAID 10

• Zusätzliche Kosten – Ein RAID 10-Array erfordert mindestens vier Festplatten mit der gleichen Kapazität und Geschwindigkeit. Festplatten sind nicht billig, daher kann das Ihren Geldbeutel belasten. Sie können die Kosten senken Externe RAID-Festplatten.
• Erhöhter Stromverbrauch – Ein RAID 10-Array benötigt mehr Strom als andere Arrays, da jedes Laufwerk beim Schreiben von Daten in das Array mehr Arbeit leisten muss.

Eine Zusammenfassung der RAID-Level in tabellarischer Form:

Ebene	Typ	Anzahl der Festplatten	Redundanz	Leistung	Flexibilität	Aufbau	Kosten
RAID 0	Streifen	2	NEIN	Gute Lektüre und gutes Schreiben	Niedrig	Sehr leicht	Niedrig
RAID 1	Spiegelung	2	Ja	Gut zu lesen und gut zu schreiben	Mäßig	Einfach	Niedrig
RAID 5	Striping mit Parität	3	Ja	Ordentliches Lesen und gutes Schreiben (kann langsam sein)	Hoch	Mäßig	Mäßig
RAID 6	Doppeltes Paritäts-Striping	4	Ja	Hohe Lesegeschwindigkeit und langsames Schreiben	Hoch	Mäßig	Niedrig
RAID 10	Spiegeln und Streifen	4	Ja	Hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeit	Extrem hoch	Komplex	Hoch

Welchen RAID-Level sollte ich verwenden?

Jedes RAID-Level bietet unterschiedliche Vor- und Nachteile. Daher ist es wichtig, die Kompromisse zu verstehen, bevor Sie eine Entscheidung treffen. Ihre Antwort sollte sich an einigen Faktoren orientieren: Kosten, Kapazität, Redundanz und Leistung.

Wenn Leistung Ihr Hauptanliegen ist, wählen Sie RAID 10, RAID 6, wenn Datenredundanz wichtiger ist, und RAID 5, wenn Kapazität wichtiger ist als Leistung oder Datenredundanz.

Achten Sie bei der Auswahl des sichersten RAID-Levels auf eines mit Festplattenspiegelungseigenschaften. Je nach Bedarf können Sie sich für RAID 1 oder RAID 10 entscheiden.

Welches RAID-Level Sie letztendlich wählen, hängt von Ihren spezifischen Anforderungen ab. Mit der richtigen Auswahl ist das möglich mehr Stauraum haben ohne befürchten zu müssen, dass Ihre Daten verloren gehen.

Wir hoffen, dass Ihnen dieser Artikel dabei geholfen hat, die Funktionsweise der verschiedenen RAID-Level zu verstehen, und dass Sie sich der Aufgabe gewachsen fühlen, diese Fähigkeiten in die Praxis umzusetzen.

Wir würden uns freuen, von Ihren Erfahrungen mit einem der oben genannten RAID-Level zu hören. Schreiben Sie uns also im Kommentarbereich unten.