Bevor man sich dazu entscheidet ein eigenes RAID System anzuschaffen oder zu bauen gilt es im Vorfeld einige Entscheidungen zu treffen.

  • Wie gross - Welche Kapazität wird benötigt ?
  • Wie stark - Welche Fehlertoleranz wird benötigt ?
  • Wie schnell - Welche Performance hinsichtlich der Schreib/Lesegeschwindigkeit wird benötigt ?

Zusätzlich zu diesen Fragestellungen sollte in Betracht gezogen werden ob das RAID über das Netzwerk oder direkt über einen PC angeschlossen werden soll. Bei externen Speichergeräten mit RAID-Funktionalität, die über ein Netzwerk angeschlossen werden, spricht die IT von sogenannten NAS-Geräten (NAS=Network Attached Storage). Beispiele hierfür sind Geräte von den Herstellern Thecus, QNap, Synology oder Buffalo Technologies. Bei sogenannten DAS-Geräten (DAS=Direct Attached Storage) erfolgt der Anschluß der Geräte direkt an der jeweiligen USB, eSATA, FireWire oder Thunderbolt-Schnittstelle des jeweiligen PCs oder Notebooks. Exemplarische Hersteller hierfür sind LaCie, Seagate, Western Digital und weitere. Gleichgültig über welche Anschlußart wir hierbei auch sprechen, eines haben beide Anschlußarten gemeinsam: Sie verfügen über RAID-Funktionalität und beinhalten somit immer mehr als eine physikalische Festplatte. Eine Ausnahme gibt es hierbei jedoch: DIY-Geräte. Bei DIY (Do-it-Yourself) Geräten herrscht in der Regel eine Beschränkung auf einen reinen NAS-Anschluß, also die ausschließliche Datenübertragung über den Netzwerkanschluß, ähnlich wie bei NAS-Geräten.

Die Datenübertragung über den direkten Weg mag zwar schneller sein, insbesondere wenn Daten über die eSATA Schnittstelle übertragen werden, jedoch können diese, ähnlich wie eine externe Festplatte nur jeweils an ein Notebook oder einen PC angeschlossen werden. Der Vorteil eines NAS liegt somit klar auf der Hand; Eine Datenübertragung an mehrere PCs simultan, ähnlich wie bei einem Fileserver, bzw. Dateiserver.

Wenn somit eine Entscheidung über die gewünschte Performance eines RAID (egal ob NAS oder DAS) getroffen werden soll, so sollte man hierbei auch berücksichtigen welche maximalen Geschwindigkeiten die eingesetzten Festplatten bieten, welcher RAID-Level gewählt werden soll und mit welchem maximalen Datendurchsatz die Daten über die jeweilige Schnittstelle übertragen werden sollen.

RAID 0

Um ein Raid im Sinne von Redundanz und Ausfallsicherheit handelt es sich bei einem RAID0 sicherlich nicht, schließt es doch lediglich zwei physikalische Platten zu einem logischem Device zusammen. Ein RAID0 wird gelegentlich auch als Stripeset oder Data-Striping bezeichnet.

Unabhängig von der Tatsache dass dieser RAID-Level sehr häufig eingesetzt wird, gibt es doch nur sehr wenige Einsatzgebiete in denen dieser unsichere RAID-Level auch tatsächlich benötigt wird. Als vernünftiger Einsatzzweck erscheit zum Beispiel die Auslagerung von Berechnungsdaten oder temporären Daten aus Grafikberechnungen / Rendering, Videoschnitt oder wissenschaftlichen Berechnungen. Jedoch selbst für diese Anwendungsbereiche erscheint ein großer RAID0 Verbund, welcher aus mehreren Festplatten besteht in der Praxis schlechter zu laufen als jede Platte einzeln anzusprechen. Es läßt sich sogar eine bessere Leistung erzielen, indem man die Dateien so organisiert, dass jedem Laufwerk ein einzelner I / O-Stream zugewiesen wird. Hierdurch werden Suchvorgänge stark reduziert und die Zugriffsgeschwindigkeit logischerweise gesteigert.

Auch bei NAS-Geräten von der Stange ist ein RAID0 Verbund werkseitig vorkonfiguriert. Eigentlich ein No-Go für Hersteller die Ihre bunten Verpackungen auch noch mit blumigen Versprechungen wie "erhöhte Datensicherheit", "Redundanz", etc. pp. schmücken. Zwar ist das nicht gelogen, wenngleich doch marketingtechnisch etwas geflunkert da die entsprechende Redundanz (Raid-1) nutzerseitig erst separat gesetzt werden muss. Out of the Box ist ein NAS-Device meistens als Raid-0 konfiguriert und bietet somit die komplette Kapazität, jedoch ohne Redundanz und somit ohne Sicherheit, Netz und doppelten Boden.

Fehlertolerante RAID-Verbünde / Arrays - Raid1 / Raid5 / Raid6 / Raid10

In allen anderen Fällen ist es empfehlenswert auf einen fehlertoleranten RAID-Verbund zu setzen. Für gewöhnlich bietet sich hierbei die Auswahl zwischen RAID5, RAID6 oder einem RAID10-Verbund an.

Kurze Übersicht über die gängigsten Raid-Varianten:

  • RAID1 - Die einfachste, kostengünstigste und effizienteste Variante eine echte Datenredundanz herzustellen. Ein RAID1 wird landläufig auch als Spiegelung (Mirroring) bezeichnet, da alle Daten gleichzeitig auf zwei physikalische Festplatten gespeichert werden. Ist eine Festplatte defekt, so kann diese im laufenden Betrieb ausgetauscht werden und die Daten werden sodann automatisch auf die neue Festplatte geschrieben. Diese Funktionalität ist allerding stark vom jeweils eingesetzten RAID-Controller, bzw. Chip abhängig.
  • RAID5 - Sehr weit verbreitet im Unternehmensumfeld. Für den Betrieb eines RAID5-Verbundes werden mindestens drei Festplatten benötigt. Durch die Generierung von Indextabellen, welche über alle drei Festplatten verteilt gespeichert werden wird eine Datenredundanz erzeugt, so dass bei einem Ausfall einer Festplatte, das RAID zwar noch nicht ausfällt, jedoch eine Warnmeldung abgibt, dass eine Festplatte ausgefallen ist und somit ausgetauscht werden muß. Die entsprechenden Informationen zur Parität werden sodann neu berechnet und die Daten sodann auf die neue getauschte Festplatte im RAID5 geschrieben. Kleiner Nachteil: Für die Rekonstruktion der Paritätsinformationen wird in der Regel immer die Kapazität von min. einer Festplatte benötigt. Bei drei 1 TB Festplatten im RAID5-Array bleiben somit effektiv 2 TB an effektiv adressierbarer Speicherkapazität übrig. Für den ordnungsgemäßen Betrieb eines RAID5 empfiehlt es sich immer baugleiche Festplatten mit ein und derselben Kapazität zu verwenden, da sich das RAID5 immer an der maximalen Speicherkapazität der kleinsten Platte im RAID-Verbund orientiert.
  • RAID6 - Die Funktionsweise eines RAID6 Verbundes ähnelt der eines RAID5 jedoch mit dem Unterschied, dass eine RAID6 Konfiguration den Ausfall von bis zu zwei Festplatten verkraften kann. RAID6 organisiert die für eine Wiederherstellung erforderlichen Paritätsinformationen zweifach verteilt über alle Festplatten. Schreib- und Leseoperationen auf ein RAID6 fallen in der Regel im Vergleich zu einem RAID5-Verbund jedoch etwas länger aus. Für den Betrieb eines RAID6-Arrays werden mindestens 4 Festplatten benötigt.
  • RAID10 bzw. RAID0+1- Einen sehr guten Kompromiss zwischen Performance und Redundanz und Flexibilität bietet ein RAID10 Verbund. Die Voraussetzung für ein RAID10 sind immer mindestens vier Festplatten. Hierbei werden zwei Festplatten dann zu einem RAID0-Verbund zusammengefasst und dieser wird wiederum mittels RAID1 auf zwei weitere Festplatten gespiegelt.

Zur Entscheidungsfindung tragen folgende Fragestellungen bei:

Wenn zufällige Schreibzugriffe erforderlich sind empfiehlt sich ein RAID10

Für den Fall das zufällige Schreibzugriffe nicht im Vordergrund stehen, sondern vielmehr eine geringe Anzahl an Festplatten, dann empfiehlt sich der Einsatz von RAID5 und für den Fall das mehr Festplatten/Kapazitäten benötigt werden empfiehlt es sich ab 5-6 Festplatten auf ein RAID6 zurück zu greifen.

Datensicherung

Es gilt zu entscheiden, wo, wann und wie oft Daten im Rahmen einer Datensicherung auf das RAID gespeichert werden sollen, denn auch wenn Sie einen fehlertoleranten RAID-Verbund einsetzen, so benötigen Sie dennoch regelmäßige Datensicherungen des kompletten Verbundes. Eine optimale Voraussetzung ist eine sektorbasierende 1:1 Kopie des kompletten RAID-Verbundes die auch die leeren Bereiche des RAID mit einschließt.

Hot Spare

Wenn man es bei einem RAID mit fünf oder mehr Festplatten zu tun hat, dann empfiehlt sich der Einsatz einer Hot-Spare Festplatte. Die Hot-Spare Festplatte erlaubt es dem RAID im Falle eines Festplatten-Ausfalls diese als Ersatz-Festplatte automatisch einzubinden und somit ohne Zeit- und Datenverlust weiterarbeiten zu können. Es versteht sich von selbst, dass exakt diese Funktionalität regelmäßig überprüft werden sollte und eine ausgefallene Festplatte möglichst zeitnah gegen eine neue Festplatte am besten aus der gleichen Baureihe ausgetauscht werden sollte.

Zurückschreiben des Cache und unterbrechungsfreie Stromversorgung

Das zurückschreiben des Cache verbessert die Leistung und die Performance von RAID5 und insbesondere beim Einsatz eines RAID6 signifikant. Falls jedoch während des Betriebes bei einem Schreibvorgang der Strom ausfällt so können verschiedenste Daten-Inkonsistenzen auftreten, wie fehlerhafte Datenbanken und Beschädigungen am Dateisystem. Vernünftige Hardware Raid-Controller verfügen deshalb über sogenannte BBU´s (Battery Backup Units) die ein ordnungsgemäßes herunterfahren im Falle eines Stromausfalls gewährleisten. Auch der Einsatz einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) ist hilfreich um im Falle eines Stromausfalls dem RAID-System die Möglichkeit zu geben ordnungsgemäß herunterzufahren.

Generell lässt sich sagen, dass der Einsatz einer USV sinnvoller ist, da in solchen Fällen die Wahrscheinlichkeit eines ordnungsgemäßen herunterfahren des Systems wesentlich höher ist. Eine BBU erlaubt es lediglich die im Cache enthaltenen Daten ca. 12-72 Stunden vorzuhalten. Wird in dieser Zeit die Stromversorgung nicht wiederhergestellt, so sind die im Cache enthaltenen Daten komplett verloren.

Do-it-Yourself Lösungen oder doch lieber ein fertig konfiguriertes Raid "von der Stange" ?

Im Allgemeinen wird die Verwendung von Do-It-Yourself Geräten vom Bedarf bestimmt. Hierbei kommt es natürlich darauf an, ob es sich um qualifizierte Personen handelt die nicht nur in der Lage sind einen DIY-Verbund zu bauen, sondern auch in der Lage sind, diesen im Falle eines logischen oder physikalischen Defektes reparieren zu können. Sowohl DIY-Geräte, als auch NAS-Geräte von der Stange benötigen in etwa die gleiche Wartung und je nach Konfiguration oder optional läßt sich in der Regel auch eine Benachrichtigungsfunktion via E-mail zum Hinweis auf evtl. vorherrschende Probleme des RAID einrichten.

Auftretende Fehlerszenarien

Früher oder später erleidet jedes System einen Fehler und auch ein Speichersystem kann irgendwann einmal davon betroffen werden und somit eine Raid Datenrettung erforderlich werden lassen. Falls möglich, sollten Sie schon im Vorfeld klären, wer im Falle eines Systemausfalls die Reparatur des RAIDs oder des entsprechenden NAS verantworten soll. Dies betrifft auch die Auswahl des jeweiligen Betriebssystems zum Management des RAID-Verbundes oder sogar die Auswahl zwischen der Entscheidung hinsichtlich eines DIY-Systems oder einer NAS-Lösung von der Stange.


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