Welches RaidLvl für einen reinen Backupserver?

1 Viel Spaß beim Lesen:

2 Die RAID-Levels im Einzelnen:

2.1 RAID 0: zusammengeschlossene Festplatten ohne Fehlertoleranz (Redundanz)
2.2 JBOD: Just a Bunch Of Disks
2.3 RAID 1: Spiegelung
2.4 RAID 2:
2.5 RAID 3:
2.6 RAID 4:
2.7 RAID 5: Performance + Parität
2.8 RAID 6:
2.9 RAID 7:
2.10 Weitere:
2.11 Vergleich der Varianten:

Die RAID-Levels im Einzelnen:

RAID 0: zusammengeschlossene Festplatten ohne Fehlertoleranz (Redundanz)
RAID 0 bietet gesteigerte Transferraten, indem mehrere Festplatten zusammengeschlossen werden und Schreiboperationen auf allen parallel durchgeführt werden (striping). Die Performance-Steigerung (insbesondere bei sequentiellen Zugriffen) beruht darauf, dass die zu schreibenden Daten zunächst auf die Caches der verschiedenen Platten verteilt werden und jede einzelne Platte so weniger zu tun hat. Umgekehrt wird auch der Lesevorgang beschleunigt. Die Zugriffszeiten sind dagegen bestenfalls auf dem Niveau einer einzelnen Festplatte. Fällt jedoch eine der Festplatten durch einen Defekt aus, lassen sich die Daten nicht mehr rekonstruieren, da die Teildaten, aus denen der RAID-Controller nachher die ursprüngliche Datei zusammensetzt, jeweils nur auf einer Platte liegen. Streng genommen ist dies gar kein RAID, da es keine Redundanz gibt.

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JBOD: Just a Bunch Of Disks
Bei JBOD werden, wie bei RAID 0, mehrere Festplatten zusammengeschlossen. Im Gegensatz zu RAID 0 bietet JBOD aber keinen Performance-Gewinn. Dafür kann man Festplatten unterschiedlicher Größe ohne Speicherverlust miteinander kombinieren (Beispiel: eine 10 GB-Festplatte und eine 30 GB-Festplatte ergeben in einem JBOD eine virtuelle 40 GB Festplatte, während in einem RAID 0 nur 20 GB (2 x 10 GB) angesprochen werden könnten). Der Ausfall einer Platte führt zum Datenverlust, jedoch wäre es möglich einen Teil der Daten wieder zu restaurieren, solange sie komplett auf der funktionierenden Platte liegen. JBOD ist weder einer der nummerierten RAID-Levels, noch bietet es Redundanz. Man kann es aber durchaus als entfernten Verwandten von RAID 0 betrachten. JBOD macht aus mehreren Festplatten eine einzige Partition, dabei wird die Partition so groß wie alle Platten zusammen.

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RAID 1: Spiegelung
RAID 1 bietet Redundanz der gespeicherten Daten, da diese immer auf mindestens zwei Festplatten in identischer Form vorliegen (mirroring). Fällt eine Platte aus, kann eine andere für sie einspringen. Obwohl RAID 1 die optimale Ausfallsicherheit bietet, wird es meist nur in kleinen Servern eingesetzt, da das Doppelte der nutzbaren Festplattenkapazität benötigt wird, was schnell recht teuer werden kann.

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RAID 2:
RAID 2 spielt in der Praxis keine Rolle. Die Daten werden hierbei in Bitfolgen fester Größe zerlegt und mittels eines Hamming-Codes auf größere Bitfolgen abgebildet. Die einzelnen Bits des Hamming-Codeworts werden dann über einzelne Platten gestripet, was prinzipiell einen hohen Durchsatz erlaubt. Ein Nachteil ist jedoch, dass die Anzahl der Platten ein Vielfaches der Hamming-Codewortlänge sein muss. Ein weiterer ist, daß bei Ausfall nur einer Platte das gesamte Raid-Array unbrauchbar wird, da keine Redundanz vorhanden ist.

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RAID 3:
RAID 3 ist inzwischen fast vom Markt verschwunden. Hierbei werden die Nutzdaten byteweise über einzelne Festplatten gestripet. Auf einer zusätzlichen Festplatte wird die sogenannte Paritätsinformation gespeichert, die sich durch XOR-Verknüpfung aus den einzelnen Datenbytes ergibt.

RAID 3 ist aus zwei Gründen ineffizient: zum einen stellt die dedizierte Paritätsfestplatte einen Flaschenhals dar, zum anderen werden in modernen Systemen Ein-/Ausgabe-Operationen mit größeren Blockgrößen bis hin zu mehreren Megabytes aus Performance-Gründen bevorzugt, wie sie in den RAID-Levels 4 und 5 realisiert sind.

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RAID 4:
RAID 4 ist ebenfalls nicht sonderlich weit verbreitet und steht gewissermaßen zwischen RAID 3 und RAID 5. Es werden ebenfalls Paritätsinformationen berechnet, die auf eine dedizierte Festplatte geschrieben werden. Allerdings sind die Einheiten, die geschrieben werden, größere Chunks und nicht einzelne Bytes, was die Gemeinsamkeit zu RAID 5 ausmacht.

Wegen der fest definierten Paritätsplatte, die wie bei RAID 3 einen Flaschenhals darstellt, wird statt RAID 4 fast immer RAID 5 bevorzugt.

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RAID 5: Performance + Parität
RAID 5 bietet sowohl gesteigerte Performance als auch Redundanz und ist damit die beliebteste RAID-Variante. Darüber hinaus ist es die kostengünstigste Möglichkeit, Daten auf mehr als 2 Festplatten mit Redundanz zu speichern. Es werden mindestens 3 Platten benötigt. Bei n Platten sind (n-1)/n der Gesamtkapazität nutzbar; das restliche 1/n wird für die Paritätsdaten (Redundanz) benötigt. Zum Vergleich: bei RAID 1 lassen sich nur 1/2 der realen Kapazität wirklich verwenden. Die Daten werden wie bei RAID 0 auf alle Festplatten verteilt. Die Paritätsinformationen werden jedoch nicht wie bei RAID 4 auf einer Platte konzentriert, sondern verteilt. Die Berechnung der Parität erfordert leistungsfähige RAID-Controller und führt beim Schreiben zu leichter bis erheblicher Veminderung der Datentransferrate im Vergleich zu RAID 0. Da die Paritätsinformationen beim Lesen nicht benötigt werden, stehen alle Platten zum parallelen Zugriff zur Verfügung. Bei RAID 5 ist die Datensicherheit beim Ausfall einer Platte gewährleistet.

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RAID 6:
RAID 6 funktioniert ähnlich wie RAID 5, verkraftet aber den Ausfall von bis zu zwei Festplatten. Hier werden nicht ein, sondern zwei Fehlerkorrekturwerte berechnet und so über die Platten verteilt, so dass Daten und Paritätsblöcke auf unterschiedlichen Platten liegen.

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RAID 7:
RAID 7, eine kaum verwendete Variante, hat RAID 5 zur Grundlage. Allerdings läuft hierbei im Controller ein lokales Echtzeitbetriebssystem, welches die Lese- und Schreiboperationen steuert. RAID 7 unterstützt zusätzlich die Verwendung mehrerer Paritätsinformationen gemäß RAID 6.

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Weitere:
Außerdem gibt es noch "RAID-Kombinationen", bei denen mehrere Platten zu einem parallelen RAID 0 zusammengefasst werden, und aus mehreren dieser RAID-0-Arrays z.B. ein RAID-5-Array gebildet wird. Man bezeichnet diese Kombinationen dann z.B. als RAID 50 (5+0). Die beliebteste Kombination ist allerdings das RAID 10, bei dem je zwei Platten parallel arbeiten und dabei von zwei anderen Platten gespiegelt werden (insgesamt 4 Platten).

Aktuell verwendet werden vor allem die RAID-Level 0, 1, 5 und 10.

Inzwischen hat sich eine weitere Schreibweise für die RAID-Kombinationen eingebürgert: RAID (n,m) oder RAID n+m. Dabei steht n für die Gesamtzahl der Festplatten im Verbund während m für die Zahl der Platten steht, die ohne Datenverlust ausfallen dürfen. RAID (8,2) bedeutet also, dass insgesamt 8 Platten verwendet werden und beim Ausfall von 2 Platten noch kein Datenverlust droht.

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Vergleich der Varianten:
RAID0 RAID1 RAID2 RAID5 RAID51 RAID(10,3)
Anzahl Platten 10 10 10 10 10 10
Nutzkapazität 10 5 8 9 4 7 (n-m)
Redundanz keine
Geschwindigkeit max. n-fach erhöht