RAID Level

RAID 10

In diesem Artikel möchte ich auf die für den Heimgebrauch wesentlichen RAID Level eingehen. Diese RAID Level sind unabhängig davon in welchem RAID Typ (Hardware RAID, Software RAID, etc.) sie implementiert werden. In einem weiteren Artikel beschreibe ich diese verschiedenen Typen von RAIDs. Der Artikel RAID Prinzipien geht darüber hinaus auf die Grundprinzipien von RAID-Architekturen ein.

Bei den Vergleichstabellen unten gehe ich davon aus, dass die Platten im Verbund alle die gleiche Größe und dieselben Leistungsdaten haben.

JBOD

JBOD ist im eigentlichen Sinne kein RAID Level, wird allerdings oft in diesem Zusammenhang erwähnt. Die Abkürzung steht für Just a Bunch Of Disks, auf deutsch: einfach ein paar Platten. Ein JBOD bietet weder verbesserte Lese-/Schreibleistung noch Datensicherheit, sondern fasst Platten für den Anwender einfach zusammen, so dass sie wie eine große Platte aussehen.

JBOD

JBOD

Merkmal Eigenschaft
Zugriffszeit entspricht einer Festplatte
Übertragungsrate entspricht einer Festplatte
Schreibleistung entspricht einer Festplatte
Ausfallrisiko entspricht einer Festplatte
Gesamtkapazität Summe der Kapazität aller Festplatten

RAID Level 0

RAID 0 ist nichts anderes als einfaches Striping. Die Daten werden abwechselnd auf mindestens 2 Festplatten geschrieben – optimalerweise ist die Anzahl der Platten gerade.

RAID Level 0

RAID Level 0

Merkmal Eigenschaft
Zugriffszeit entspricht einer Festplatte
Übertragungsrate Addierte Übertragungsrate aller Platten im Verbund
Schreibleistung Addierte Schreibleistung aller Platten im Verbund
Ausfallrisiko Ausfallrisiko einer Platte multipliziert mit Anzahl aller Platten im Verbund
Gesamtkapazität Summe der Kapazität aller Festplatten

RAID Level 1

RAID 1 ist die Umsetzung von einfachem Mirroring – 2 Platten sind hierfür mindestens notwendig – optimalerweise ist die Anzahl der Platten gerade. Die Daten werden wie bei RAID Prinzipien: Mirroring beschrieben auf alle Platten im Verbund kopiert.

RAID Level 1

RAID Level 1

Merkmal Eigenschaft
Zugriffszeit entspricht einer Festplatte
Übertragungsrate entspricht einer Festplatte
Schreibleistung entspricht einer Festplatte (mit minimalen Abstrichen)
Ausfallrisiko Ausfallrisiko einer Platte dividiert durch Anzahl aller Platten im Verbund
Gesamtkapazität Hälfte der Kapazität aller Festplatten

RAID Level 5

RAID 5 setzt das Prinzip der einfachen Parität um. Hierfür werden mindestens 3 Festplatten benötigt. Mehr sind auch möglich, doch 3 Platten sind die am meisten genutzte Kombination.

RAID Level 5

RAID Level 5

Merkmal Eigenschaft
Zugriffszeit entspricht einer Festplatte
Übertragungsrate Anzahl der Datenbits pro Parität mal Leistung einer Festplatte
Schreibleistung Auf Grund der Paritätsberechnung abhängig vom Controller / CPU
Ausfallrisiko 1 Platte kann ohne Datenverlust ausfallen
Gesamtkapazität 2/3 der Summe der Kapazität aller Festplatten

RAID Level 6

Falls die einfache Parität eines RAID 5 nicht genügt, was im professionellen Bereich, aber auch zunehmend im Heimgebrauch der Fall ist, dann schafft das RAID 6 mit doppelter Parität mehr Sicherheit. Doppelte Parität bedeutet, dass über eine Anzahl von Bits 2 Paritäten berechnet und gespeichert werden. Damit kann ein RAID 6 den Ausfall von 2 Festplatten ohne Datenverluste hinnehmen.

RAID Level 6

RAID Level 6

Merkmal Eigenschaft
Zugriffszeit entspricht einer Festplatte
Übertragungsrate Anzahl der Datenbits pro Parität mal Leistung einer Festplatte
Schreibleistung Auf Grund der Paritätsberechnung abhängig vom Controller / CPU
Ausfallrisiko 2 Platten können ohne Datenverlust ausfallen
Gesamtkapazität Hälfte der Kapazität aller Festplatten

RAID Level 10

RAID 10 steht für eine Kombination eines RAID 1 mit einem RAID 0. Dabei werden zwei RAID 1-Verbünde zu einem RAID 0 zusammengefasst. Es gibt darüber hinaus auch noch den umgekehrten Fall: Die Zusammenfassung von zwei RAID 0-Verbünden zu einem RAID 1. Diese Variante wird RAID 0+1 genannt. Man benötigt für einen RAID 10 Verbund normalerweise eine gerade Anzahl von Festplatten – und davon mindestens 4 Stück (mit ein paar Tricks lässt sich ein RAID 0+1 auch auf 3 Platten realisieren, aber diesen Spezialfall beachte ich an dieser Stelle nicht).

RAID Level 10

RAID Level 10

Merkmal Eigenschaft
Zugriffszeit entspricht einer Festplatte
Übertragungsrate Addierte Übertragungsrate der Hälfte aller Platten im Verbund
Schreibleistung Addierte Schreibleistung der Hälfte aller Platten im Verbund
Ausfallrisiko Die Hälfte des Verbunds kann ohne Datenverlust ausfallen
Gesamtkapazität Hälfte der Kapazität aller Festplatten

Zusammenfassung

Die folgende Tabelle zeigt die zusammengefassten Eigenschaften der vorgestellten RAID-Level. Bei der Gesamtkapazität gehe in von der Summe der Bruttokapazität aller Platten im Verbund aus. Bei den übrigen Vergleichswerten gehe ich jeweils von der Relation zu einem System mit einer einzigen Festplatte aus. Die Anzahl der Platten bezieht sich auf die übliche Minimalausführung des jeweiligen Verbundes. Die Prozentwerte sind theoretische Werte und werden in der Praxis mit Sicherheit leicht abweichen.

Merkmal JBOD RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 6 RAID 10
Anzahl Platten 2 2 2 3 4 4
Gesamtkapazität 100% 100% 50% 67% 50% 50%
Zugriffszeit 100% 100% 100% 100% 100% 100%
Übertragungsrate 100% 200% 100% 200% 200% 200%
Schreibleistung 100% 200% 100% ca. 150% ca. 133% 200%
Datensicherheit 100% 50% 200% 150% 200% 200%

Die Werte für die Schreibleistung für RAID 5 und 6 Systeme sind nicht einfach ermittelbar, weil sie von vielen Faktoren, wie zum Beispiel der Größe der Festplatten und der Sektorgröße abhängen. Daher sind diese Werte nur als ungefähre Richtwerte zu betrachten.

Das richtige RAID-Level für alle Fälle gibt es nicht – auch an dieser Stelle kommt es wieder auf die persönlichen Anforderungen an. Je nachdem was man optimieren möchte, eignet sich das eine oder andere RAID-Level mehr oder weniger. Allerdings kann man lediglich die Lese- und Schreibleistung sowie die Datensicherheit mit einem RAID im Vergleich zu einer einzigen Festplatte erhöhen. Die Zugriffszeit auf eine Festplatte läßt sich auch mit RAID-Systemen nicht verbessern.

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Kommentare (5) Schreibe einen Kommentar

  1. Hallo, eine super Seite ist das, ich hatte bisher vom Thema NAS keine Ahnung und fühle mich jetzt gut informiert. Eine Frage zum Rais 1o habe ich. Wenn die Darstellung wie gezigt richtig ist, käme es hinsichtlich der Datensicherheit sehr darauf an welche zwei Platten ausfallen. Fallen 1&2 oder 3&4 aus käme es doch zu Datenverlust. Was habe ich übersehen?

    Antworten

    • Hi Christian,

      danke für das Lob!

      Mit den Festplatten hast du recht, du hast nichts übersehen. Er dürfen bei RAID 10 zwei Platten ausfallen, aber es dürfen nicht 2 beliebige gleichzeitig sein, das stimmt schon. Ich arbeite das im entsprechenden Abschnitt noch ein wenig raus.

      Viele Grüße
      Kai

      Antworten

  2. Super Zusammenstellung! RAID 6 oder Raid-Z2 haben aber noch den Vorzug, dass sie wachsen können, im Gegensatz zum Raid5. Das müsste eventuell noch in die Gegenüberstellung rein.

    Antworten

  3. Die Angabe der Datensicherheit in % finde ich etwas irreführend.
    Zum einen ist die Sicherheit der Gesamtheit aller Daten beim JBOD nicht 100% sondern auch nur 100%/n. Nur bei Betrachtung einzelner Dateien steht es besser da als das Raid 0.
    Und die Werte für Raid1, 5 und 6 stimmen nur, wenn man sie über einen festgelegten Zeitraum betrachtet, was aber nicht praxisrelevant ist. Der Sinn des ganzen ist doch, dass mein Raid-System mich rechtzeitig über den Ausfall einer einzelnen Platte informiert, damit ich reagieren kann, bevor tatsächlich Daten verloren gehen. Der Fall, dass zwei Platten gleichzeitig* abrauchen (von äußeren Einflüssen abgesehen -aber da ist es dann egal, was für ein Raid man verwendet) ist doch in erheblich höherem Maße unwahrscheinlicher als der Ausfall einer einzelnen Platte.

    * „gleichzeitig“ bedeutet natürlich nicht „in der selben Sekunde“, denn dann ginge die Wahrscheinlichkeit gegen 0, sondern „vom Ausfall einer Platte bis zur Umsetzung entsprechender Maßnahmen“.

    Antworten

    • Hi Stefan,

      du hast recht – die Angabe der Datensicherheit ist natürlich nicht akademisch korrekt. Um das 100% korrekt zu machen müsste ich viele Szenarien angeben und am Schluss als Fazit sagen: „Es kommt darauf an“. Damit hätte kein Leser etwas gewonnen. Daher nehme ich in Kauf, nicht vollständig korrekte Werte anzugeben, dafür dem Leser aber ein Gefühl für die Unterschiede zwischen den RAID-Leveln zu vermitteln.

      Grüße
      Kai

      Antworten

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