Was ist RAID?

ÜBERFALL RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist ein Speichersystem, das Daten auf mehrere Laufwerke innerhalb desselben Systems verteilt. Die RAID-Technologie wird häufig in Servern und Speichergeräten eingesetzt und verbessert deren Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit deutlich.

Was sind die gängigsten RAID-Konfigurationen?

RAID 0: Striping

Es werden mindestens zwei Festplatten benötigt. Beispielsweise werden in einer RAID-0-Konfiguration mit zwei Festplatten deren Kapazitäten kombiniert und im Computer als eine einzige Festplatte angezeigt, wobei die Gesamtkapazität der Summe der Kapazitäten beider Festplatten entspricht.

Wie funktioniert RAID 0?

Dabei wird ein vollständiger Datensatz in seine Bestandteile zerlegt und gleichmäßig auf die beiden Festplatten verteilt.

Vorteile

• Dual-Channel-Speicher: Beide Festplatten schreiben und lesen gleichzeitig, wodurch Bandbreite und Geschwindigkeit effektiv verdoppelt werden.
• Theoretisch lässt sich die Leistung mit der Anzahl der verwendeten Festplatten vervielfachen. In der Praxis ist dies jedoch durch die Schnittstelle, das System und die Festplatten selbst begrenzt. Wichtig ist, dass sich dieser Verdopplungseffekt auf die kontinuierliche Lese-/Schreibleistung der Festplatten bezieht, nicht auf deren zufällige Lese-/Schreibleistung.

Nachteile

• Sicherheitslücken:Da die Daten fragmentiert und unstrukturiert auf beiden Laufwerken gespeichert sind, führt der Ausfall eines einzelnen Laufwerks zum Verlust aller Daten. Dies macht es zur unsichersten RAID-Konfiguration.

RAID 1: Spiegelung

Der RAID-1-Modus wird häufig in Dual-Disk-Arrays verwendet. In diesem Modus entspricht die dem Computer angezeigte Festplattenkapazität typischerweise der Kapazität der kleineren Festplatte.

Wie funktioniert RAID 1?

Wenn Daten auf der primären Festplatte gespeichert werden, werden sie gleichzeitig auf beide Festplatten geschrieben, wodurch in Echtzeit eine exakte Kopie erstellt wird. Dies gewährleistet eine automatische Datensicherung in Echtzeit.

Vorteile: Die sicherste RAID-Konfiguration

Der RAID-1-Modus gilt als die sicherste RAID-Konfiguration, da er eine automatische Datensicherung in Echtzeit ermöglicht. Fällt eine Festplatte aus, können die Daten vollständig wiederhergestellt werden, indem die defekte Festplatte einfach durch eine neue ersetzt wird.

Nachteile

Niedrigste Speicherauslastung und Lese-/Schreibgeschwindigkeit

Aufgrund der 100%igen Datenredundanz im RAID-1-Modus weist dieser jedoch die geringste Lese-/Schreibgeschwindigkeit und Speicherauslastung aller RAID-Konfigurationen auf. Die effektive Speicherkapazität beträgt lediglich 50 %, wodurch er hinsichtlich der Speichernutzung am wenigsten effizient ist.

Aufgrund dieser Eigenschaften ist der RAID-1-Modus in den Festplattengehäusen und NAS-Produkten von ORICO auf die Verwendung mit nur zwei Festplatten beschränkt.

RAID 3: Striping mit Parität

Aufgrund der Eigenschaften von RAID 0, das zwar hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeiten bietet, aber geringe Sicherheit gewährleistet, besteht Interesse an der Verbesserung dieses RAID-Modus. Auch die Datensicherungsmethoden wurden gegenüber dem ursprünglichen RAID 1 optimiert, wodurch die Größe der Sicherungsdaten von 100 % auf 50 % reduziert werden konnte.

RAID 3 kann als verbesserte Version von RAID 0 (Striping) betrachtet werden, wobei zusätzlich eine dedizierte Paritätsfestplatte zur Datenwiederherstellung verwendet wird, wodurch eine zusätzliche Sicherheitsebene für die Datenspeicherung geschaffen wird.

Wie funktioniert RAID 3?

Die zu speichernden Daten werden in Blöcke unterteilt und sequenziell auf mehrere Festplatten geschrieben. Nach dem Schreiben jedes Blocks berechnet der RAID-Controller das zugehörige Paritätsbit anhand der Datenkodierung des Blocks. Dieses Paritätsbit dient als Wiederherstellungscode und wird auf einer separaten Festplatte (der Paritätsfestplatte) gespeichert, während die übrigen Festplatten in einem RAID-0-Verbund konfiguriert sind.

Vereinfacht ausgedrückt benötigt RAID 3 mindestens drei Festplatten: eine für den Wiederherstellungscode (Parität) und die restlichen im RAID 0-Verbund.Wenn ein einzelnes Laufwerk im Array ausfällt, können die Daten mithilfe der Paritätsinformationen wiederhergestellt werden.

Vorteile:

• Hohe Speichergeschwindigkeit und verbesserte Sicherheit:Durch die Verdopplung der Lese-/Schreibgeschwindigkeiten von RAID 0 erreicht der integrierte RAID-3-Anteil Geschwindigkeiten, die denen von RAID 0 entsprechen. Trotz der langsameren Paritätsberechnung und der geringeren Lese-/Schreibgeschwindigkeiten bleibt die Gesamtleistung deutlich höher als bei RAID 1. Darüber hinaus erhöht die Paritätsunterstützung die Sicherheit.

Nachteile

• Komplexe Paritäts-Lese-/Schreiboperationen und geringe Leistung bei kleinen Dateien:Bei RAID 3 lösen selbst kleine Schreibvorgänge Aktualisierungen im gesamten Stripe aus, wodurch die Schreibleistung von der Leistung der Paritätsfestplatte abhängt, was insgesamt zu langsameren Lese-/Schreibgeschwindigkeiten führt.

RAID 5: Verteilte Parität

RAID 5 stellt eine Verbesserung gegenüber RAID 3 dar, da jede Festplatte als Wiederherstellungsfestplatte für die anderen dienen kann, während die Speicherkapazität erhalten bleibt. Darüber hinaus übernimmt RAID 5 den verbesserten Paritätscode-Schreibprozess von RAID 4, was die Paritätsberechnung beschleunigt.

Wie funktioniert RAID 5?

Die in einem RAID-5-Verbund gespeicherten Daten dienen zur Berechnung von Paritätsblöcken, die auf separaten Festplatten abgelegt werden. Die Daten werden auf mehrere Festplatten verteilt und gleichzeitig geschrieben. Im Gegensatz zu anderen RAID-Leveln verwendet RAID 5 keine dedizierte Festplatte für die Parität. Stattdessen enthält jede Festplatte im Verbund sowohl Daten als auch Paritätsinformationen, sodass jede Festplatte als Wiederherstellungsfestplatte für die anderen fungieren kann.

Vorteile:

• Hohe Lese-/Schreibgeschwindigkeit:Erreicht nahezu die Leistung von RAID 0.
• Hohe Sicherheit: Vergleichbar mit RAID 1.
• Effiziente Nutzung der Festplattenkapazität: Maximiert die Speichereffizienz.
• Schnelle Datenwiederherstellung:Verbesserte Datenwiederherstellungsraten.
• Vielseitigkeit:Niedrige Einstiegshürde bei hoher Skalierbarkeit.

Nachteile

• Es kann nur den Ausfall einer einzigen Festplatte tolerieren.

RAID 10

RAID 10 ist eine direkte Kombination aus RAID 1 und RAID 0 und bietet die doppelte Lese-/Schreibgeschwindigkeit von RAID 0 bei gleichzeitiger Beibehaltung der Echtzeit-Datensicherung von RAID 1. Es ist eine der am häufigsten verwendeten RAID-Konfigurationen.

Wie funktioniert RAID 10?

Am Beispiel des ORICO 9948RU3 Festplatten-Arrays mit vier Einschüben lässt sich zeigen, dass im RAID-10-Modus die vier Festplatten zu zwei RAID-1-Verbänden (Spiegelung) zusammengefasst werden. Diese beiden RAID-1-Verbände werden dann zu einem einzigen RAID-0-Verbund (Striping) kombiniert, der dem Computer als eine einzige Festplatte mit der doppelten Kapazität der kleinsten Festplatte im Array präsentiert wird.

Vorteile:

• Hohe Lese-/Schreibgeschwindigkeit:RAID 10 bietet im Vergleich zu RAID 0 die doppelte Lese-/Schreibgeschwindigkeit.
• Hohe Datensicherheit:Bietet Datensicherung in Echtzeit über RAID 1.

Der RAID-10-Modus kombiniert den Geschwindigkeitsvorteil von RAID 0 mit der Datensicherheit von RAID 1 und bietet so hohe Leistung und Sicherheit.

Nachteile

• Geringe Speicherkapazität:RAID 10 leidet unter der gleichen Speicherkapazitätsbeschränkung wie RAID 1, wodurch der verfügbare Speicherplatz effektiv halbiert wird.
• Begrenzte Fehlertoleranz:Trotz der Halbierung der Speicherkapazität bietet RAID 10, ähnlich wie RAID 1, nur die Fehlertoleranz eines einzelnen Laufwerks, allerdings mit verbesserter Leistung.

Normalmodus: Traditionelles Festplattenverhältnis

Die Festplattenbeziehung beschreibt die Speicherbeziehung zwischen mehreren Festplatten während Lese- und Schreibvorgängen. Bei der traditionellen Festplattenbeziehung werden Festplatten einfach in einem Festplattengehäuse/NAS ohne RAID-Verbund installiert. In dieser Konfiguration fungiert jede Festplatte als vollständig unabhängiger Datenspeicher, d. h., sie interagieren nicht miteinander.

Bei den Festplattengehäusen/NAS-Produkten von ORICO wird dies als Normalmodus bezeichnet. Dieser eigenständige Modus bietet sowohl Vorteile als auch Nachteile.

Vorteile:

1. Einfache Bedienung ohne besondere Leistungsanforderungen an die Festplatten.
2. Vorhandene Festplatten können direkt verwendet werden, ohne dass sie formatiert werden müssen.

Nachteile

1. Beim Zugriff auf Daten von einer einzelnen Festplatte arbeitet diese mit maximaler Kapazität, während die anderen Festplatten ungenutzt bleiben, was zu einer Verschwendung ihrer potenziellen Leistung führt.
2. Es findet kein Lastausgleich zwischen den Festplatten innerhalb desselben Geräts statt, was zu einem höheren Verschleiß der häufiger genutzten Festplatten führt.
3. Es gibt keine automatische Datensicherung, daher kommt es bei einem Festplattenausfall zu Datenverlust.

Software-RAID vs. Hardware-RAID

Software-RAID bezeichnet RAID-Konfigurationen, die vom Betriebssystem und der Software des Computers verwaltet werden, anstatt vom Speichermedium selbst, wie beispielsweise einem Festplattengehäuse oder einem NAS. Für diese Konfiguration muss das Speichermedium an einen Computer angeschlossen werden, auf dem der RAID-Modus über das System und die Software konfiguriert wird.

Im Gegensatz dazu verwendet Hardware-RAID einen dedizierten RAID-Controller innerhalb des Speichermediums, um verschiedene RAID-Konfigurationen zu verwalten.

Hardware-RAID gilt im Allgemeinen als zuverlässiger und stabiler als Software-RAID. Durch die Weiterentwicklung von Software-RAID hat sich dessen Zuverlässigkeit und Stabilität jedoch zunehmend dem Niveau von Hardware-RAID angenähert.

Eine Einschränkung von Software-RAID ist seine Abhängigkeit von der Rechenleistung des Computers, was häufig zu einer hohen Speicherauslastung im Betrieb führt. Die DAS-Systeme der Serien 98 und 99 von ORICO unterstützen sowohl Hardware- als auch Software-RAID, sodass Anwender die passende Lösung je nach den Fähigkeiten ihres Computers auswählen können.

Mit dem Aufstieg der Streaming-Branche und den sinkenden Kosten der Videoproduktion ist die Zahl der Blogger und kleinen Studios stetig gestiegen. Sie sammeln große Mengen an Videomaterial an, das gespeichert und organisiert werden muss. Die Erweiterung und der Austausch des internen Computerspeichers können aufwendig sein, weshalb viele auf Produkte wie Festplattenschränke und NAS-Systeme zurückgreifen, um ihren Speicherbedarf zu decken.

Nicht nur Videoproduzenten, sondern auch viele Filmbegeisterte, Hardcore-Gamer und Audiophile haben oft mit unzureichendem Speicherplatz zu kämpfen, weshalb Produkte wie Festplatten, Festplattengehäuse und NAS-Systeme notwendig sind.

Das zentrale Problem, das RAID löst, ist die Datensicherheit. Ob es sich um Sammlungen von Spielen, Filmen und Musik oder um aufgezeichnetes Videomaterial handelt, die Datenmengen betragen nicht nur die üblichen Hunderte von Gigabyte, sondern oft Dutzende von Terabyte und möglicherweise sogar Hunderte von Terabyte.

Bei solch riesigen Datenmengen können die Folgen eines Festplattenausfalls und Datenverlusts gravierend sein. Daher sind Geräte wie RAID-Systeme und Festplattengehäuse/NAS nahezu untrennbar miteinander verbunden. Festplatte erforderlich Ob DAS oder NAS, RAID ist definitiv unverzichtbar.

ORICO bringt aktuell drei verschiedene Serien von Festplattengehäusen auf den Markt. (oder DAS): 97 Serie, 98 Serie, und 99 Serie.Darüber hinaus befinden sie sich in der Phase der Einrichtung einer privaten Cloud-Plattform, die die NAS-Systeme der Serien HS200 und HS500 umfasst. Diese Produkte beinhalten anders RAID-Konfigurationen, um den unterschiedlichen Bedürfnissen von Einzelpersonen und Teams gerecht zu werden. Kreative und Fachleute.