Verstehen von RAID und Wie man RAID-Daten sichert

Mit dem Fortschritt der Informationstechnologie und dem wachsenden Speicherbedarf hat sich die RAID-Technologie in modernen Computing-Umgebungen breit etabliert. Sie bietet Vorteile wie Datenschutz, Leistungssteigerung, Kapazitätserweiterung und flexible Verwaltung, wodurch sie ein wichtiges Werkzeug für viele Organisationen und Unternehmen bei der Erstellung zuverlässiger Speicherlösungen darstellt.

Was ist RAID?

Im Jahr 1988 stellte die University of California, Berkeley, erstmals den Begriff RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) in den Raum und definierte ihn. Die grundlegende Idee besteht darin, mehrere kleinere, günstigere Scheiben zu einem organischen Ganzem zusammenzufassen, um bei niedrigeren Kosten eine Kapazität, Leistung und Zuverlässigkeit zu erreichen, die mit teuren Großspeicherscheiben vergleichbar ist.

Da sich die Kosten und Preise für Festplatten weiter verringerten, wurde der Begriff „günstig“ bedeutungslos, da RAID eine Mehrheit der Festplatten nutzen konnte. Daher entschied sich das RAID Advisory Board (RAB), „günstig“ durch „unabhängig“ zu ersetzen, und RAID wurde zu Redundant Array of Independent Disks, was ein aus unabhängigen Festplatten bestehendes Array mit Redundanzfunktionen bezeichnet.

Die RAID-Technologie kombiniert mehrere Festplatten zu einem größeren und sichereren Festplattenarray. Sie teilt Daten in Segmente auf und speichert sie auf unterschiedlichen physischen Festplatten. Durch die Verwendung verteilter Lese- und Schreibtechniken verbessert sie die Gesamtleistung des Festplattenarrays. Zudem synchronisiert sie mehrere Kopien wichtiger Daten auf verschiedene physische Festplatten, wodurch eine ausgezeichnete Datensicherung und -redundanz gewährleistet wird.

RAID verwendet drei Haupttechniken – Datensplitting, Spiegelung und Datenparität – um hohe Leistung, Zuverlässigkeit, Fehlertoleranz und Skalierbarkeit zu erreichen. Je nach Strategien und Architekturen, die auf den drei Techniken basieren, kann RAID in verschiedene Level eingeteilt werden, um den Anforderungen verschiedener Datenanwendungen gerecht zu werden.

Aktuell sind mindestens ein Dutzend RAID-Speicherarray-Lösungen verfügbar. Unter Berücksichtigung von Kosten und technischen Aspekten ist es in der Regel notwendig, zwischen Datensicherheit und Lese/Schreibleistung auf Basis unterschiedlicher Anforderungen zu balancieren und verschiedene Lösungen zu entwickeln, um spezifische Bedürfnisse zu erfüllen. Im Folgenden finden Sie Einführungen in einige gebräuchliche RAID-Konzepte.

Häufig verwendete RAID-Konfigurationen

RAID 0: RAID 0, auch bekannt als Stripe oder Striping, bietet die höchste Speicherleistung unter allen RAID-Stufen. Das Prinzip der Leistungssteigerung im RAID 0 besteht darin, fortlaufende Daten auf mehrere Festplatten zu verteilen, um darauf zuzugreifen. Auf diese Weise können beim Eintreffen von Datenaufträgen durch das System diese von mehreren Festplatten parallel ausgeführt werden, wobei jede Platte ihren Teil der Datenaufträge verarbeitet. Diese parallele Bearbeitung der Daten nutzt die Bandbreite des Busses voll aus und steigert die Gesamtleistung des Festplattenzugriffs erheblich.

Die Vorteile von RAID 0 umfassen geringe Kosten, verbesserte Leistung und Durchsatz des gesamten Festplattenarrays, erhöhte Lese-/Schreibraten und keine Verluste der Gesamtfestplattencode. Es zeichnet sich durch eine herausragende Bearbeitung großer Dateien aus. Der Nachteil ist jedoch, dass bei einem Ausfall einer beliebigen Festplatte im Array alle Daten unwiederbringlich verloren gehen.

RAID 1: RAID 1, auch bekannt als Disk Mirroring, funktioniert indem die Daten von einer Festplatte auf eine weitere kopiert werden. Anders ausgedrückt, wenn Daten auf eine Festplatte geschrieben werden, wird eine gespiegelte Kopie gleichzeitig auf einer weiteren, freien Festplatte erzeugt. Dieser Ansatz maximiert die Zuverlässigkeit und Wiederherstellbarkeit des Systems ohne dabei Leistungseinbußen zu verursachen. Solange mindestens eine Festplatte eines gespiegelten Paares im System funktionsfähig bleibt, kann das System normal operieren, selbst wenn die Hälfte der Festplatten Probleme haben.

Die Vorteile von RAID 1 umfassen verdoppelte Leseleistung und Bereitstellung von Datensicherung. Wenn eine Festplatte ausfällt und Daten verloren gehen, können sie von der anderen Festplatte wiederhergestellt werden. Die Nachteile sind jedoch eine geringe Festplattenausnutzung, höhere Kosten und ein erhöhter Lastaufwand für den Festplattencontroller.

RAID 5: RAID 5 erstellt keine Sicherungen der gespeicherten Daten. Stattdessen speichert es die Daten und die entsprechenden Paritätsinformationen über die Festplatten verteilt, die RAID 5 bilden, insbesondere auf unterschiedlichen Platten. Wenn Daten auf einer Festplatte in RAID 5 beschädigt werden, werden die verbleibenden Daten und die entsprechenden Paritätsinformationen verwendet, um die beschädigten Daten wiederherzustellen.

Die Vorteile von RAID 5 umfassen eine effiziente, blockbasierte gemeinsame Zugriffsmöglichkeit auf Daten, die Anwesenheit eines Prüfsummenmechanismus und eine hohe Speichernutzung. Die Nachteile sind jedoch, dass bei einer größeren Anzahl an in RAID 5 beteiligten Festplatten die Sicherheitsleistung sinkt und so eine Datenverlustanfälligkeit zunimmt. Wenn zwei aufeinanderfolgende Festplatten ausfallen, können die Daten nicht wiederhergestellt werden. Zudem zeigt RAID 5 eine hohe Leseeffizienz, aber nur durchschnittliche Schreibeffizienz.

RAID 10: Auch bekannt als RAID 1 + RAID 0, ist es eine „gespiegelte-streifige“ Konfiguration, was bedeutet, dass die Daten über zwei gespiegelte Arrays verteilt werden. Die Streifung erfolgt zwischen den Arrays, während das Spiegeln innerhalb desselben Arrays stattfindet. Die Kombination dieser beiden Techniken beschleunigt den Wiederherstellungsprozess. Die Anzahl der Festplatten in einem RAID 10-Array sollte ein Vielfaches von vier sein.

Die Vorteile von RAID 10 umfassen hohe Geschwindigkeit und niedrige Fehlertoleranz. Es hat jedoch die Nachteile eines hohen Kostenaufwands und einer geringen Skalierbarkeit.

Vorteile von RAID

Verbesserte Datentransferrate: RAID erhöht erheblich die Datendurchsatzrate eines Speichersystems, indem Daten gleichzeitig über mehrere Festplatten gespeichert und abgerufen werden. Bei RAID können mehrere Festplattentreiber Daten gleichzeitig übertragen und erscheinen dabei als eine einzelne logische Laufwerke. Dadurch kann RAID Geschwindigkeiten erreichen, die several mal oder sogar hundertmal schneller sind als bei einer einzelnen Festplatte.

Fehlertoleranz durch Datenvalidierung: Reguläre Festplatten verfügen nicht über eingebaute Fehlertoleranz, außer über die auf der Festplatte gespeicherten CRC-Codes (Cyclic Redundancy Check). Die Fehlertoleranz von RAID basiert auf der hardwarebasierten Fehlertoleranz jeder einzelnen Festplatte und bietet höhere Sicherheit. Viele RAID-Modi umfassen umfangreiche Maßnahmen für gegenseitige Validierung und Wiederherstellung, einschließlich direkter Spiegelungskopien. Dies erhöht die Fehlertoleranz von RAID-Systemen erheblich und verbessert die Systemstabilität und -Redundanz.

RAID ist keine Sicherung

RAID und Sicherung sind erheblich verschiedene Konzepte, oder man könnte sagen, sie sind nicht einmal dasselbe Konzept. RAID kann als eine Form der Fehlertoleranz betrachtet werden. Sicherung und Fehlertoleranz sind unterschiedliche Konzepte. Eine Sicherung ermöglicht es Ihnen, Daten nach einem Unglück wiederherzustellen, während die Fehlertoleranz die Wahrscheinlichkeit eines Unglücks verringert.

Sie können Fehlertoleranz als das Errichten eines Geländers am Rand einer Klippe betrachten, während ein Backup dem Aufbau eines Krankenhauses am Fuße der Klippe entspricht. Sowohl das Geländer als auch das Krankenhaus sind erwünscht, aber sie sind völlig getrennte Anwendungen.

Obwohl RAID Daten gleichzeitig auf zwei Festplatten schreibt, ist es keine Sicherung. Wenn Ihr Betriebssystem oder eine Software (außer Festplattenausfall) Ihre Daten löscht, wird der Löschvorgang an beide Festplatten gesendet und die Daten auf beiden Laufwerken gleichzeitig gelöscht. Zum Beispiel: In einem einfachen Szenario wird die Datenintegrität nicht gewahrt, wenn jemand einen „drop tables“-Befehl in einer Datenbank ausführt – kein RAID-Modus kann Ihre Daten effektiv schützen. Eine Sicherung hingegen erstellt eine Kopie der Daten, speichert sie an einem anderen Ort und trennt sie von den Originaldaten in Bezug auf Raum und Zeit. Es sei denn, Ihre Sicherungsdaten werden absichtlich gelöscht, können sie nicht beschädigt werden. Kurz gesagt, auch wenn Sie RAID verwenden, müssen Sie weiterhin effektive Backup-Software einsetzen, um Ihre Daten vor Schäden zu schützen.

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Zusammenfassung

RAID ist eine Technologie, die zur Verbesserung der Leistung des Datenspeichers oder zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Festplattendaten eingesetzt wird. Sie gewährleistet die Sicherheit der Daten nach Festplattenausfällen. Aufgrund des sinkenden Preises von Festplatten empfiehlt es sich, für kritische Umgebungen oder wichtige Daten ein RAID zu installieren. Denken Sie jedoch daran, dass RAID kein Backup ersetzen kann. Daher wird empfohlen, eine Backup-Lösung für Ihre kritischen Daten zu verwenden.

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