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ARTIKEL FAQ SSD

Grundlagen des Computer-RAID-Speichers

Crucial Support Team | 22. März 2022

Grundlagen der Durchsuchung

Ein RAID ist ein Datenspeichergerät. RAID ist ein Akronym, das für Redundant Array of Independent Disks oder Redundant Array of Billensive Disks steht. 

Was sind RAID-Arrays?

Ein RAID-Array ist eine Sammlung von SSDs oder Festplatten, die so konfiguriert wurden, dass sie als ein großer Speicherpool fungieren. Dadurch können Speichersysteme weitaus größer aufgebaut werden als jede einzelne Festplatte.   

Die Laufwerke, aus denen das RAID-Array besteht, können auf verschiedene Weise konfiguriert werden, was bedeutet, dass Systeme für Zuverlässigkeit oder Leistung optimiert werden können. RAID kann Hardware- oder softwarebasiert sein. 

Hardware-RAID

Hardware RAID verwendet einen dedizierten RAID-Controller, um die installierten Laufwerke zu verwalten. Dies könnte ein separates Gerät im Computer sein, aber sie können in Motherboards eingebaut werden. Ein RAID-System, das einen Hardware-Controller verwendet, hängt vollständig vom Controller ab, um den Datenfluss und die Datenspeicherung mit dem RAID zu verwalten. Wenn der RAID-Controller außer Betrieb ist, ist es möglicherweise nicht möglich, das RAID-Array wiederherzustellen, und Sie könnten Daten verlieren.  

Die Investition in dedizierte RAID-Hardware-Controller bietet eine bessere Leistung als Software-RAID, da sie das Hostsystem von der Arbeit entlasten, aber im Allgemeinen mehr kosten.  

Software RAID

Software RAID verwendet Software in Ihrem installierten Betriebssystem, um das RAID zu konfigurieren und zu verwalten. Software RAID ist im Allgemeinen günstiger zu konfigurieren und zu verwenden als Hardware RAID. Die Schritte zur Konfiguration von RAID variieren je nach dem genauen Typ, der eingerichtet wird, aber im Allgemeinen wird ein Array im Firmware-Dienstprogramm eines RAID-Adapters oder im UEFI oder BIOS Ihres Systems konfiguriert. Danach betrachtet ein Betriebssystem das Array als Ziel für die Partition und beginnt mit dem Schreiben von Daten, um entweder ein Betriebssystem auf dem RAID zu installieren oder es als sekundäres Volume zu verwenden. Ausführliche Anweisungen zur Einrichtung und Verwaltung finden Sie in der Unterstützung Ihres Motherboards, Betriebssystems oder dedizierten RAID-Adapters. 

RAID für Leistung

Eine RAID-Konfiguration kann verwendet werden, um die Speicherleistung zu optimieren, indem die Daten auf mehrere Laufwerke im Array in einem Prozess verteilt werden, der als Striping bezeichnet wird. Wenn Daten auf einem einzelnen Laufwerk gespeichert werden, müssen sie in Serie oder ein Bit nach dem anderen auf das Gerät geschrieben werden. Festplatten haben eine begrenzte Einschränkung, wie schnell sie Daten lesen und schreiben können. Bit 1 muss zuerst geschrieben werden, dann Bit 2, dann Bit 3 usw., bis die Daten vollständig sind.   

In einem RAID-Array können diese Daten je nach Konfiguration parallel auf mehr als ein Laufwerk geschrieben werden. Bit 1 kann auf Laufwerk 1 geschrieben werden, Bit 2 kann auf Laufwerk 2 geschrieben werden und Bit 3 kann auf Laufwerk 3 geschrieben werden usw. Jedes Laufwerk speichert nur ein Fragment der Gesamtdaten, was bedeutet, dass die gesamte Schreibzeit reduziert wird. Das Gleiche gilt für Daten, die gelesen werden. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeitsbegrenzung jedes einzelnen Laufwerks gemeinsam genutzt, was den Betrieb beschleunigt.  

Da jedes Laufwerk nur einen Teil der Gesamtdatei enthält, müssen alle Laufwerke betriebsbereit sein, um zuverlässig auf die Daten zugreifen zu können.  

RAID für Zuverlässigkeit

RAIDs können so konfiguriert werden, dass sie die Zuverlässigkeit mithilfe eines Spiegelungsprozesses verbessern. In dieser Konfiguration werden die Daten auf mehreren Laufwerken gleichzeitig gespeichert. Dies erhöht die Schreibzeit, da die Daten mehr als einmal gespeichert werden müssen, bedeutet jedoch, dass der Ausfall eines einzelnen Laufwerks keinen Datenverlust verursacht.  

Diese Arrays funktionieren am besten, wenn alle angeschlossenen Laufwerke identisch sind, aber in vielen RAID-Umgebungen können verschiedene Festplatten verwendet werden. Leistungs- und Kapazitätsunterschiede zwischen verbundenen Laufwerken reduzieren die Leistung und die nutzbare Kapazität in jeder Festplatte im Array auf die des leistungsschwächsten Teils.  

RAID als Backup

RAID-Arrays können als wichtiger Bestandteil Ihrer gesamten Backup-Strategie funktionieren, sollten aber nicht ausschließlich verwendet werden. RAIDs können immer noch fehlschlagen, und da sie normalerweise große Datenmengen enthalten, kann dieser Verlust katastrophal sein. RAID sollte als Teil Ihrer 3-2-1-Backup-Strategie verwendet werden: 3 Kopien Ihrer Daten, an mindestens 2 Standorten und 1 außerhalb des Standorts. 

Arten der RAID-Konfiguration

Die Verwendung von RAID für Leistung oder Zuverlässigkeit ist ein allgemeines Prinzip, aber RAID-Arrays können auf verschiedene Arten konfiguriert werden. Einige Technologieanbieter haben proprietäre RAID-Versionen entwickelt, aber die folgenden Konfigurationen sind die gängigen Branchenstandards. 

RAID 0

Damit werden alle Laufwerke als ein großes Speichervolumen behandelt. Dies bietet die maximal mögliche Kapazität, es wird jedoch keine Redundanz bereitgestellt. Der Verlust eines einzelnen Laufwerks kann dazu führen, dass das gesamte Volumen verloren geht. 

RAID 1

Dies spiegelt die Daten auf zwei oder mehr Laufwerke wider. Dies bietet Redundanz, da auf jedem Laufwerk im Satz eine vollständige Kopie der Daten vorhanden ist. 

RAID 2

Dadurch werden Daten über mehrere Laufwerke hinweg mit Hamming-Code zur Fehlerkorrektur entfernt. RAID 2 ist jetzt veraltet, da moderne Laufwerke über eine integrierte Fehlerkorrektur verfügen.  

RAID 3

Dies ist im Prinzip ähnlich wie RAID 2, verwendet jedoch Byte-Level Byte-Striping (8 Bits) anstelle von Bit-Level-Striping auf einer dedizierten Paritätsfestplatte. Leistungseinschränkungen machen es zu einer unbeliebten Wahl für moderne Speicherlösungen. 

RAID 4

Dies funktioniert wie RAID 2 und RAID 3, jedoch auf Block- und nicht auf Bit- oder Byte-Ebene. Es verwendet auch eine dedizierte Paritätsfestplatte. 

RAID 5

Wie RAID 4 funktioniert dies auf Blockebene, aber die Paritätsdaten werden auch über das RAID verteilt, anstatt über eine dedizierte Festplatte zu verfügen, die zu einem Engpass werden könnte. RAID 5 toleriert den Verlust eines einzelnen Laufwerks, bevor Datenverlust auftritt. 

RAID 6

Dies ist im Prinzip ähnlich wie RAID 5, verwendet jedoch Doppelparität für zusätzliche Fehlertoleranz. In diesem Array könnten bis zu zwei Laufwerke ausfallen, aber das Array könnte weiterhin funktionieren. 

In Bezug auf die tägliche Nutzung funktioniert RAID ähnlich wie eine einzelne Festplatte, aber Diagnosetools lesen Daten aus einer RAID-Konfiguration anders als Daten von einer einzelnen SSD oder Festplatte. Crucial Storage Executive ist beispielsweise nicht vollständig mit einigen RAID-Controllern und Konfigurationen kompatibel, und bestimmte Funktionen wie SMART-Reporting oder Firmware-Updates funktionieren möglicherweise nicht in diesen nicht unterstützten Umgebungen, sodass das RAID vorübergehend für Updates oder Fehlerbehebung einzelner Laufwerke demontiert werden muss.  

Auch wenn moderne Betriebssysteme und RAID-Treiber die Ausführung von Trimmbefehlen auf SSDs in RAID ermöglichen, unterstützen ältere Betriebssysteme und Treiber sie möglicherweise nicht ordnungsgemäß, was bedeutet, dass Funktionen wie Garbage Collection für die Aufrechterhaltung der höchsten Leistung von verbundenen SSDs wichtiger werden. 



Häufig gestellte Fragen (FAQs)

RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist eine Technologie, die mehrere physische Festplattenlaufwerke in einer einzigen logischen Einheit kombiniert, um die Datenredundanz und Leistung zu verbessern. Die Hauptzwecke von RAID sind die Verbesserung des Datenschutzes durch Redundanz, die Erhöhung der Speicherkapazität und die Erhöhung der Lese-/Schreibgeschwindigkeit. Durch die Verteilung von Daten auf mehrere Festplatten kann RAID Fehlertoleranz bieten und sicherstellen, dass Daten auch dann zugänglich bleiben, wenn eine oder mehrere Festplatten ausfallen. 

Was sind die Unterschiede zwischen RAID 0, RAID 1 und RAID 5? RAID 0, RAID 1 und RAID 5 gehören zu den häufigsten RAID-Stufen, die jeweils unterschiedliche Funktionen bieten. RAID 0, auch als Striping bekannt, teilt Daten gleichmäßig auf zwei oder mehr Festplatten auf und bietet eine hohe Leistung, aber keine Redundanz. RAID 1 oder Spiegelung dupliziert die gleichen Daten auf zwei Festplatten und bietet eine hervorragende Redundanz, aber keine Leistungsverbesserung. RAID 5, das mindestens drei Festplatten erfordert, verwendet Striping mit Parität, die Verteilung von Daten und Paritätsinformationen auf allen Festplatten. Dieses Setup bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Leistung, Redundanz und Speichereffizienz, da es den Ausfall einer Festplatte ohne Datenverlust tolerieren kann. 

Wie kombiniert RAID 10 die Funktionen von RAID 0 und RAID 1 und was sind die Vorteile? RAID 10 (oder RAID 1+0) kombiniert die Funktionen von RAID 0 und RAID 1, um sowohl hohe Leistung als auch Redundanz zu bieten. Er erfordert mindestens vier Festplatten und funktioniert, indem gespiegelte Festplattenpaare (RAID 1) erstellt und dann Daten über diese Paare (RAID 0) verteilt werden. Diese Konfiguration bietet die Geschwindigkeitsvorteile von RAID 0 und gewährleistet gleichzeitig den Datenschutz durch Spiegelung von RAID 1. RAID 10 ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, die eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit erfordern, wie Datenbankserver und Umgebungen mit hoher Transaktion.