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Wenn du viele Fotos, Videos oder wichtige Dateien speicherst, soll nicht gleich alles verloren sein, wenn ein Laufwerk kaputtgeht. Deshalb nutzen Server oft mehrere Laufwerke gemeinsam. RAID legt fest, wie diese Laufwerke ihre Daten teilen.
Was RAID macht
- Du erklärst, warum mehrere Laufwerke zu einem RAID zusammengefasst werden.
- Du unterscheidest RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 und RAID 10.
- Du weißt, warum RAID kein Ersatz für ein Backup ist.
Ein RAID ist ein Zusammenschluss mehrerer Festplatten oder SSDs. Eine SSD ist ein schneller elektronischer Speicher ohne bewegliche Teile. Das Betriebssystem sieht den Zusammenschluss meist als ein logisches Laufwerk: Mehrere echte Laufwerke wirken wie ein gemeinsamer Speicher.
RAID kann verschiedene Ziele haben: Daten schneller lesen, Daten gegen den Ausfall eines Laufwerks schützen oder beides verbinden. Welche Eigenschaft wichtiger ist, entscheidet der RAID-Level. Ein RAID-Level ist die Bauart des Zusammenschlusses.
Ein Schulserver besitzt vier Laufwerke. Für dich erscheint dort nur ein Speicherort für Arbeitsblätter. Im Hintergrund verteilt ein RAID die Dateien nach einer festen Regel auf die vier Laufwerke.
RAID ist kein einzelnes Gerät. RAID ist eine Regel dafür, wie mehrere Laufwerke zusammenarbeiten.
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Daten verteilen oder kopieren
Wenn mehrere Laufwerke gemeinsam arbeiten, gibt es zwei wichtige Ideen. Striping bedeutet, dass eine Datei in kleine Datenstücke aufgeteilt wird. Diese Stücke liegen abwechselnd auf verschiedenen Laufwerken. So können mehrere Laufwerke gleichzeitig arbeiten.
Spiegelung bedeutet, dass dieselben Daten auf mindestens zwei Laufwerken gespeichert werden. Es gibt also eine vollständige Kopie.
Eine Videodatei besteht vereinfacht aus den Teilen A, B, C und D.
Bei Striping mit zwei Laufwerken:
- Laufwerk 1 speichert A und C.
- Laufwerk 2 speichert B und D.
Bei Spiegelung mit zwei Laufwerken:
- Laufwerk 1 speichert A, B, C und D.
- Laufwerk 2 speichert ebenfalls A, B, C und D.
Striping kann beim Arbeiten mit großen Dateien schneller sein. Spiegelung braucht mehr Speicherplatz, schützt aber bei einem einzelnen Laufwerksausfall besser.
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RAID 0 und RAID 1
RAID 0 nutzt Striping, aber keine Spiegelung und keine andere Sicherheitsinformation. Es braucht mindestens zwei Laufwerke. Der gesamte Platz der Laufwerke kann genutzt werden. Fällt jedoch ein Laufwerk aus, fehlen Teile vieler Dateien.
Zwei SSDs mit je 1 TB bilden RAID 0. Vereinfacht stehen ungefähr 2 TB Speicher zur Verfügung. Die Daten werden auf beide SSDs verteilt. Fällt eine SSD aus, ist das RAID nicht mehr vollständig lesbar.
RAID 1 nutzt Spiegelung. Es braucht mindestens zwei Laufwerke. Bei zwei gleich großen Laufwerken ist nur die Größe eines Laufwerks nutzbar, weil das zweite die Kopie speichert. Fällt eines aus, kann das andere weiterarbeiten.
Zwei Festplatten mit je 2 TB bilden RAID 1. Nutzbar sind ungefähr 2 TB. Auf beiden Festplatten liegen dieselben Dateien. Eine defekte Festplatte kann ersetzt werden.
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Parität bei RAID 5 und RAID 6
Bei vielen Laufwerken wäre es teuer, jede Datei komplett zu spiegeln. Deshalb nutzen manche RAID-Level Parität. Parität sind zusätzlich berechnete Informationen. Mit ihnen lassen sich fehlende Daten eines ausgefallenen Laufwerks aus den übrigen Daten wiederherstellen.
RAID 5 verteilt Datenstücke und Paritätsinformationen auf mindestens drei Laufwerke. Es darf ein Laufwerk ausfallen. Ungefähr die Kapazität eines Laufwerks wird für die Parität benötigt.
Drei Laufwerke mit je 4 TB bilden RAID 5. Ungefähr 8 TB sind für Dateien nutzbar. Ungefähr 4 TB entsprechen dem Platz, der durch die verteilte Parität abgesichert wird. Ein Laufwerk darf ausfallen.
RAID 6 arbeitet ähnlich, speichert aber zwei unabhängige Paritätsinformationen. Es braucht mindestens vier Laufwerke und kann den Ausfall von zwei Laufwerken verkraften. Dafür bleibt weniger Platz für Dateien übrig.
Vier Laufwerke mit je 4 TB bilden RAID 6. Insgesamt gibt es 16 TB. Ungefähr 8 TB sind für Dateien nutzbar, denn die Kapazität von zwei Laufwerken wird für die doppelte Parität benötigt. Zwei Laufwerke dürfen ausfallen.
RAID 5 schützt gegen den Ausfall eines Laufwerks. RAID 6 schützt gegen den Ausfall von zwei Laufwerken.
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RAID 10 und der Wiederaufbau
RAID 10 verbindet Spiegelung und Striping. Zuerst entstehen gespiegelte Paare, danach werden die Daten über diese Paare verteilt. RAID 10 braucht mindestens vier Laufwerke. Etwa die Hälfte der Gesamtkapazität ist nutzbar.
Vier SSDs mit je 1 TB bilden zwei gespiegelte Paare. Diese Paare arbeiten anschließend gemeinsam mit Striping. Nutzbar sind ungefähr 2 TB. Fällt eine SSD aus, bleibt ihre gespiegelte Partner-SSD erhalten.
Nach einem Austausch muss das RAID fehlende Daten wieder ergänzen. Dieser Vorgang heißt Rebuild, auf Deutsch Wiederaufbau. Bei einer Spiegelung wird die Kopie auf das neue Laufwerk übertragen. Bei RAID 5 oder RAID 6 berechnet das System die fehlenden Daten aus Daten und Parität neu.
Während eines Rebuilds arbeitet das RAID stärker. Deshalb ist ein Laufwerksausfall nie etwas, das man lange ignorieren sollte.
Wie viel Speicher tatsächlich nutzbar ist, hängt unter anderem von der Größe des kleinsten Laufwerks ab. Unterschiedlich große Laufwerke sind in einem RAID daher oft unpraktisch.
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RAID ist kein Backup
Ein Backup ist eine getrennte Sicherungskopie von Daten. Sie liegt zum Beispiel auf einem anderen Speichermedium oder an einem anderen Ort. RAID schützt vor bestimmten Hardware-Ausfällen. Es schützt aber nicht automatisch vor jedem Problem.
Wenn jemand eine Datei versehentlich löscht, löscht ein RAID die Datei ebenfalls. Auch Schadsoftware, Feuer, Diebstahl oder ein Fehler im ganzen Gerät können alle Laufwerke eines RAID betreffen.
Auf einem RAID 1 liegen zwei gleiche Kopien einer Klassenpräsentation. Wird die Präsentation versehentlich gelöscht, verschwindet sie auf beiden Laufwerken. Eine ältere Sicherung auf einer externen Festplatte kann die Datei dagegen zurückbringen.
RAID verbessert die Verfügbarkeit bei Laufwerksausfällen. Ein Backup hilft, verlorene oder falsch veränderte Dateien zurückzuholen.
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Zusammenfassung
RAID verbindet mehrere Laufwerke zu einem logischen Laufwerk. RAID 0 verteilt Daten für Geschwindigkeit, bietet aber keinen Ausfallschutz. RAID 1 spiegelt Daten. RAID 5 nutzt Parität für einen Laufwerksausfall, RAID 6 zwei Paritätsinformationen für zwei Ausfälle. RAID 10 kombiniert Spiegelung und Striping. Ganz wichtig: Auch ein gutes RAID braucht ein separates Backup.