Erklärte RAID-Level: Welche sollten Sie verwenden?

2023/10/21

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 Methoden 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 einer Backup-Lösung durch Spiegelung Ihrer Festplatten, um Festplattenausfällen vorzubeugen .

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

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 eines RAID-Arrays 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, einen RAID-Controller-Treiber und einen 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 : Beim Software-RAID werden die Festplatten in Ihrem Computer installiert und Ihr Betriebssystem verwaltet sie über Software. 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 Striping der Daten über jedes Laufwerk, daher der Name „Striped 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 aufgrund des Problems der Datenverlustvolatilität für unkritische Vorgänge geeignet ist.

Vorteile der Verwendung von RAID 0

Geschwindigkeit – Es bietet eine enorme Geschwindigkeit für Ihren Computer, da mehrere Festplatten gleichzeitig verwendet werden.
Skalierbarkeit – Da Sie mehr als eine Festplatte gleichzeitig verwenden können, können Sie Arrays mit einer beliebigen Anzahl von Laufwerken erstellen.
Speicherkapazität – Da zwei oder mehr Laufwerke verwendet werden, gewinnen Sie zusätzliche Speicherkapazität.
Kosteneinsparungen – 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.
Datenintegritätsprobleme – Diese Probleme treten auf, wenn Daten in einer inkonsistenten Reihenfolge auf die 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 beide Festplatten durchlaufen 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.

Sie können RAID 1 ganz einfach über Ihre Einstellungen-App konfigurieren. Daher ist es keine Überraschung, dass es 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.
Kostengünstig – Aufgrund seiner einfachen Implementierung im Vergleich zu anderen Arten von RAID-Arrays, für deren Implementierung mehr als ein Festplattenlaufwerk erforderlich ist, ist es für die meisten Benutzer eine erste 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 Festplattenaustausch schlägt möglicherweise fehl – Sie können zwar ein Laufwerk austauschen, wenn eines ausfällt, aber das ist 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.
Datenredundanz – Im Falle eines Laufwerkausfalls werden anhand der Paritätsbits berechnet, welche Datenblöcke nach einem Ausfall ersetzt werden müssen.
Effizienter Speicher – Dieser RAID-Typ verschwendet keinen Speicherplatz auf seinen Festplatten. Jedes Byte wird für Speicherzwecke verwendet.
Skalierbarkeit – Ermöglicht eine Erhöhung der Kapazität 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.

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 mehrere Kopien Ihrer Daten auf verschiedenen Laufwerken vorhanden sind. Selbst wenn ein Laufwerk ausfällt, bleiben auf einem anderen Laufwerk genügend Daten übrig, um es automatisch wiederherzustellen.
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.
Nahtloser 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

Leistungseinbußen – 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 Wiederherstellungsprozess – 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 regelmäßige Wartung, um Datenbeschädigungen 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 es Daten auf mehrere Festplatten verteilt, anstatt sie nur einmal auf eine Festplatte zu schreiben.
Unterstützt mehr Laufwerke – Dies ermöglicht die Nutzung größerer Speichermengen, ohne sich über Leistungsprobleme wie Engpässe im System Gedanken machen zu 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, wodurch sie komplexer zu konfigurieren und zu verwalten sind.
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 der Neuaufbauten im Falle eines Festplattenausfalls benötigt RAID 6 mehr CPU-Leistung, um solche Aufgaben zu verarbeiten.
Längere Wiederherstellungszeit – 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

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, aber auch als einzelne Blockstreifen über alle Laufwerke geschrieben werden.

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 Backup-Schutz vor dem 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. Um die Kosten zu senken, können Sie externe Festplatten RAID-fähig machen .
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.

Welchen RAID-Level sollte ich verwenden? (einschließlich Was ist das sicherste RAID-Level?)

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 können Sie über mehr Speicherplatz verfügen , 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 es einfacher zu machen, sodass 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 erfahren. Schreiben Sie uns also im Kommentarbereich unten.