Steuerungselement für den Speicherverbund Was ist ein RAID-Controller?

Ein RAID-Controller verbindet mehrere physisch voneinander unabhängige Festplatten zu einem logischen RAID-Verbund. Aufgabe des Controllers ist es, die Kommunikation innerhalb des Festplattenverbunds zu koordinieren und die Lese- und Schreibzugriffe gemäß des konfigurierten RAID-Levels zu steuern. Controller können Software- oder Hardware-basiert sein.

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Sollen mehrere physisch voneinander unabhängige Festplatten zu einem logischen RAID-Festplattenspeicher verbunden werden, um beispielsweise die Ausfallsicherheit zu verbessern, die Geschwindigkeit der Datenübertragung zu erhöhen oder die Speicherkapazität zu steigern, sorgen RAID-Controller für die Organisation und Steuerung des Speicherverbunds. Bei einem sogenannten echten RAID-Controller handelt es sich um eine spezielle Hardware, die diese Aufgabe übernimmt.

Die Controller-Funktionen können aber auch als Software oder Treiberkomponenten auf einem Rechner realisiert sein. Über die Controller lassen sich herkömmliche Festplatten (HDDs) oder Solid State Drives (SSDs) miteinander kombinieren. Die Laufwerke sind mit Schnittstellen und Protokollen wie SATA oder SAS mit dem Controller verbunden, der eine Abstraktionsschicht zwischen dem Rechner mit seinem Betriebssystem und den physikalischen Festplatten bildet.

Je nach konfiguriertem RAID-Level organisiert der Controller die Lese- und Schreibzugriffe der einzelnen Festplatten. Fällt der Controller aus, verliert der komplette RAID-Verbund seine Funktionalität. Daher sind die Controller für den Einsatz im professionellen Umfeld meist redundant ausgelegt, oder es stehen direkt nutzbare Ersatz-Controller zur Verfügung.

Grundsätzliches zu RAID

Die Abkürzung RAID steht für „Redundant Array of Independent Disks“ (oder früher „Redundant Array of Inexpensive Disks“) und beschreibt eine Technik zur logischen Kombination mehrerer physikalischer Laufwerke. Ziel eines RAID-Verbunds ist es, die Ausfallsicherheit, die Speicherkapazität oder den Datendurchsatz zu erhöhen. Die einzelnen Festplattenkapazitäten lassen sich zu einer logischen Gesamtkapazität kombinieren. Ist ein redundanter RAID-Verbund realisiert, können einzelne Festplatten ausfallen, ohne dass Daten verloren gehen oder die Funktion des Speichers beeinträchtigt ist.

Die Controller sorgen für die Spiegelung der Daten. Defekte Festplatten lassen sich im laufenden Betrieb ersetzen und werden anschließend vom Controller wieder automatisch in den Verbund integriert. Die Eigenschaften des Verbunds sind über den RAID-Level definiert. Gebräuchliche RAID-Level sind RAID 0, RAID 1 und RAID 5 sowie die Kombination aus Level 1 und 0: RAID-Level 10.

Hard- und Software-RAID-Controller

Sogenannte echte RAID-Controller sind als Hardware realisiert und besitzen eigene Prozessoren. Darüber hinaus existieren Software-Controller sowie Firmware- oder Host-Controller.

Ein Hardware-Controller erlaubt das direkte Booten des Betriebssystems eines Rechners, da die eigentliche RAID-Funktion dem Rechner verborgen bleibt. Der Hardware-Controller verursacht keine zusätzliche CPU-Belastung für den Rechner und ist für diesen transparent. Oft haben echte Hardware-Controller einen eigenen Cache, der Schreib- und Leseoperationen zusätzlich beschleunigt.

Ein Software-Controller ist vollständig Software-basiert und benötigt keine eigene Hardware. Er nutzt die Ressourcen des Host-Rechners und seines Betriebssystems, um die angeschlossenen Festplatten zu einem RAID-Verbund zu kombinieren. Software-Controller besitzen eine schlechtere Performance und können nicht direkt ohne vorheriges Starten bestimmter Betriebssystemkomponenten ausgeführt werden.

Weitere Controller-Varianten sind Firmware- oder Host-Controller. Sie sind in der Regel direkt auf einem Mainboard implementiert. Die Controller-Funktion übernimmt ein spezieller RAID-Treiber. Allerdings wird der Prozessor des Host-Rechners nach wie vor durch RAID-Operationen belastet.

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