Um das beliebte Prüfungsthema RAID geht es in der einhundertneunundsiebzigsten Episode des IT-Berufe-Podcasts.

Inhalt

RAID: Redundant Array of Independent Disks (bzw. früher „inexpensive“ statt „independent)
Idee: Mehrere Festplatten zu einem Verbund („array“) zusammenschließen
Ziel: Ausfallsicherheit und höhere Verfügbarkeit (durch Einführung von Redundanz)
Bei Ausfall einer Festplatte kann sie getauscht und das RAID-Array wiederhergestellt werden („Rebuild“), in dieser Phase ist das RAID durch die hohe Belastung aber anfälliger für einen weiteren Festplattenausfall.
RAID ersetzt nicht die Datensicherung.
Lösung: Hardware- oder Software-RAID
- Hardware mit speziellen RAID-Controllern
- Software meist schon ins Betriebssystem eingebaut (z.B. in Linux)
Alternative: JBOD (just a bunch of disks)
Es gibt verschiedene RAID-Level
- Kriterien: Mindestanzahl Festplatten, Ausfallwahrscheinlichkeit, maximal verkraftbare ausgefallene Festplatten, Lese-/Schreibgeschwindigkeit, Nettokapazität

RAID 0: Striping

keine Redundanz, Merksatz: „0 Redundanz“, „0 Sicherheit“
mindestens 2 Festplatten nötig
teilt Festplatten in gleich große Blöcke auf und verteilt die Daten darauf (stripes)
Kapazität kann komplett genutzt werden
dadurch kann schneller gelesen werden, da von mehreren Festplatten parallel gelesen wird
auch das Schreiben geht schneller, da Daten parallel auf mehrere Festplatten geschrieben werden (aufgeteilt)
fällt eine Festplatte aus, ist der gesamte Verbund defekt
Ausfallwahrscheinlichkeit steigt, da Einzelwahrscheinlichkeiten multipliziert werden (z.B. bei 1% Ausfallwahrscheinlichkeit 2,97% gesamt)
Einsatz: Streaming (viel Lesen, wenig Schreiben, Datenverlust verkraftbar bzw. anderweitig abgesichert), mehrere kleine zu einem großen Datenträger zusammenbauen
Nachteil: hohe Ausfallwahrscheinlichkeit

komplette Redundanz, Merksatz: „1-zu-1-Kopie“
mindestens 2 Festplatten nötig
Daten werden auf allen Festplatten identisch abgelegt
Kapazität wird halbiert oder gedrittelt usw.
Lesegeschwindigkeit kann erhöht werden, indem Daten parallel von mehreren Festplatten gelesen werden
Schreiben dauert länger, weil Daten auf mehrere Platten geschrieben werden müssen (Redundanz)
Verbund fällt erst aus, wenn alle Festplatten ausfallen
Ausfallwahrscheinlichkeit sinkt deutlich, z.B. bei 1% je Platte auf 0,0001%
auch Mirroring ist keine Datensicherung, Viren werden sofort auf alle Platten geschrieben
Einsatz: Hochverfügbarkeitssysteme
Nachteil: geringe Nettokapazität

Teilredundanz durch Ablage von Paritätsinformationen
mindestens 3 Festplatten nötig
zusätzlich zu den auf mehrere Festplatten verteilten Daten werden auf allen Festplatten Paritätsinformationen (z.B. XOR) je Datenblock abgelegt
Kapazität wird reduziert (z.B. 2/3 bei drei Festplatten)
Lesegeschwindigkeit kann erhöht werden, indem Daten parallel von mehreren Festplatten gelesen werden
Schreiben dauert durch Berechnung der Parität länger
Verbund fällt erst aus, wenn zwei Festplatten defekt sind
Ausfallwahrscheinlichkeit sinkt, z.B. bei 1% je Platte auf 0,0298%
Nachteil: bei häufigen Schreibzugriffen durch Berechnung der Parität langsamer

RAID 2: Striping mit Fehlerkorrektur, nur bei Großrechnern eingesetzt
RAID 3/4: wie RAID 5 nur mit dedizierter Paritätsfestplatte (die dadurch stark belastet und zum Flaschenhals wird), bei RAID 3 wird auf Byte-Ebene und bei RAID 4 auf Block-Ebene gestript
RAID 6: wie 5 nur mit doppelter Parität

best of both worlds aus anderen RAID-Leveln
immer von links nach rechts lesen und im Diagramm von unten nach oben: 01 -> zuerst werden zwei RAID 0 erstellt und dann zu einem RAID 1 zusammengebaut
ein Leg ist das RAID-Array „unten“ im Bild, aus dem das übergeordnete zusammengesetzt wird
es werden mind. 4 Festplatten benötigt
Kapazität wird halbiert
Verbund verträgt zwei Festplattenausfälle, aber es ist wichtig, welche Platten ausfallen

zwei Festplatten im gleichen Leg dürfen ausfallen
es kann nicht erkannt werden, welche Festplatte im RAID 0 ausgefallen ist, da dann das gesamte Array defekt ist
bei Ausfall einer Festplatte muss das gesamte Stripeset des Legs neu aufgebaut werden