RAID-Ratgeber Ein RAID für alle Fälle

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Ein RAID schützt vor Datenverlusten durch Festplattenausfälle, doch bei der Auswahl und Konfiguration der Systeme und Laufwerke haben Unternehmen viele Optionen. Tests von Toshiba zeigen, wie sich diese hinsichtlich Ausfallsicherheit, Performance, verfügbarem Speicherplatz und Kompatibilität unterscheiden.

In einem RAID-System werden mehrere Festplatten in einem Verbund zusammengefasst, der eine höhere Ausfallsicherheit als einzelne Laufwerke bietet. Je nachdem, wie viele HDDs zum Einsatz kommen und wie das RAID konfiguriert ist, können Anwender auch dann noch auf die gespeicherten Daten zugreifen, wenn eine oder sogar mehrere Festplatten ausfallen. Allerdings gibt es reichlich Optionen, ein RAID einzurichten, sowohl was die Auswahl der Systeme und Festplatten als auch die Entscheidung für ein RAID-Level betrifft.

Die einfachste Möglichkeit stellen NAS-Systeme (Network Attached Storage) dar, da sie als fertige Datenspeicherlösungen sehr zuverlässig sind und sich über komfortable Management-Oberflächen vergleichsweise einfach bedienen lassen. Das macht sie zu einer guten Lösung für Privathaushalte, Bürogemeinschaften und kleine Unternehmen, die keinen großen Verwaltungsaufwand stemmen wollen oder können. Gerade günstige NAS-Systeme sind jedoch häufig nur mit einer Schnittstelle für Gigabit Ethernet (GbE) oder 2,5 GbE ausgestattet, die den Datendurchsatz auf etwa 100 beziehungsweise 250 MB/s limitiert. Dabei könnte ein NAS mit vier HDDs, die als RAID 5 oder 10 konfiguriert sind, bei sequentiellen Schreib- und Leseoperationen mehr als doppelte liefern, wie Labortests von Toshiba zeigen.

Um die Performance eines RAID 5 oder 10 tatsächlich auszunutzen, müssen NAS und Netzwerk daher 10 GbE unterstützen. Ist nur eines von beiden zu langsam, können zwei große HDDs in einem RAID 1 eine kostengünstige Alternative zu vier kleinen HDDs in einem RAID 5 oder 10 sein. Die beiden höheren RAID-Level lohnen lediglich dann, wenn der gegenüber RAID 1 höhere Datendurchsatz bei gemischten Arbeitslasten benötigt wird – oder die etwas höhere Ausfallsicherheit von RAID 10. Während bei RAID 1 und 5 maximal eine Festplatte ausfallen darf, können es bei RAID 10 mit vier HDDs bis zu zwei sein, vorausgesetzt diese stecken nicht im selben RAID-1-Paar (ein RAID 10 besteht aus mehreren RAID 1, die in einem RAID 0 verbunden sind).

Ein Festplatten-Mix ist möglich

Für ein NAS mit vier Laufwerken sind spezielle NAS-HDDs in der Regel die beste Wahl. Diese sind für einen Betrieb rund um die Uhr und eine jährliche Arbeitslast von 180 TB ausgelegt, was für die meisten Haushalte, Büros und Kleinunternehmen ausreichen sollte. Außerdem verfügen sie über Schwingungssensoren und Steuerungsmechanismen, die verhindern, dass sich die Rotationsschwingungen der Festplatten im NAS-Gehäuse gegenseitig verstärken und die Leistung beeinträchtigen.

In größeren Unternehmen, in denen sehr viele Anwender und Anwendungen auf die zentralen Speichersysteme zugreifen, können die Arbeitslasten höher sein, sodass dort häufig Enterprise- statt NAS-HDDs zum Einsatz kommen – nicht selten in normalen Servern, bei denen ein RAID-Controller oder eine Storage-Software die Organisation des RAID-Verbundes übernimmt. Ein solcher Server bietet mehr Flexibilität bei der Hardware-Ausstattung und Skalierung, ist aber aufwendiger zu verwalten als ein NAS.

Enterprise-HDDs verkraften eine jährliche Arbeitslast von 550 TB und ermöglichen dank der längeren Garantiezeit von fünf Jahren auch längere Systemlaufzeiten. Sie sind mit unterschiedlichen Sektorgrößen verfügbar, wobei Laufwerke mit nativen und emulierten 512 Byte großen Sektoren (512n und 512e) Untersuchungen von Toshiba zufolge problemlos gemischt werden können. Lediglich ein Mischbetrieb mit Laufwerken, die native 4-kByte-Sektoren (4Kn) aufweisen, ist nicht möglich.

„Speicherhungrig“ – der Storage-Insider-Podcast, Folge 6

„Unternehmensdaten speichern und nutzen – leichter gesagt als getan“

Auch HDDs verschiedener Hersteller und unterschiedlicher Kapazität lassen sich ohne Schwierigkeiten in einem RAID einsetzen. Unternehmen sind also sehr flexibel, wenn sie ein ausgefallenes Laufwerk austauschen müssen und das ursprüngliche Modell nicht mehr verfügbar ist. Allerdings kann die zusätzliche Kapazität eines neueren Modells nicht genutzt werden, da stets die kleinste Festplatte in einem RAID-Verbund über die zur Verfügung stehende Kapazität bestimmt. Generell bietet ein RAID 5 mit vier HDDs höhere Kapazitäten als ein RAID 10 mit vier ebenso großen HDDs.

Bei vier Platten in einem RAID 5 stehen 75 Prozent der Gesamtkapazität zur Verfügung, da aus drei Datenblöcken auf drei Laufwerken ein Block mit Paritätsinformationen errechnet und auf dem vierten Laufwerk gespeichert wird. Bei RAID 10 stehen unabhängig von der Plattenzahl hingegen nur 50 Prozent der Gesamtkapazität bereit, da die Daten innerhalb der RAID-1-Paare jeweils gespiegelt sind. Dafür bietet ein RAID 10 neben der bereits erwähnten höheren Ausfallsicherheit auch Performance-Vorteile bei Workloads mit zufälligen Zugriffen beziehungsweise gemischten Schreib- und Leselasten.

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