Viel hilft viel – RAID-Systeme und ihre Vor- und Nachteile

Basisinformationen zum Thema RAID Systeme

Der Begriff RAID wird den meisten Computernutzern in ihrem Leben wahrscheinlich gar nicht oder nur selten begegnen. Denn außer einem verschwindend kleinen Anteil an Enthusiasten werden sich die üblichen Ottonormalverbraucher nicht an diese Technik heranwagen, die – grob gesagt – mehrere Festplatten miteinander koppelt, um verschiedene Vorteile hervorzurufen. Der folgende Artikel gibt einen kurzen Einblick in diese Technik und die angesprochenen Vorzüge.

Wie ist ein RAID-System aufgebaut?
Wie bereits angesprochen werden bei einem RAID-System mehrere Festplatten miteinander verbunden. Das geschieht entweder per Hardware- oder Software-Lösung, wobei beide Varianten ihre eigenen Vor- und Nachteile haben.
Man bezeichnet einen Festplattenverbund dann als Hardware-RAID, wenn sie über einen dedizierten RAID-Controller miteinander verbunden sind. Dieser kümmert sich um die „Absprache“ der beiden Festplatten. Das hat den Vorteil, dass weder CPU noch andere Bauteile und Systeme des Computers – Arbeitsspeicher, Bussystem – belastet werden. Anders sieht es beim Software-RAID aus, denn dort übernimmt nur das Betriebssystem die Organisation der Festplatten im Verbund. Das funktioniert zwar in der Praxis ganz hervorragend und hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher RAID-Controller angeschafft werden muss. Doch müssen unter Umständen Beeinträchtigungen in der Leistung des gesamten Computers hingenommen werden, denn schließlich muss die CPU Rechenleistung für die Verwaltung der Festplatten aufbringen. Oft ist das allerdings für den Privatanwender nicht von Belang, so dass kein Urteil à la „Hardware- ist immer besser als Software-RAID“ gefällt werden kann.

Wozu gibt es RAID-Systeme?
Um diese Frage zu beantworten, muss zuerst einmal klargestellt werden, dass es nicht „das eine“ RAID-System gibt. Stattdessen werden die unterschiedlichen Möglichkeiten unter verschiedenen Namen zusammengefasst. Die bekanntesten dürften RAID 0, RAID 1 und RAID 10 sein. Es gibt allerdings noch gut zwei Dutzend weitere RAID-Varianten, die man bei Interesse einfach nachschlagen sollte. Der Übersicht halber werden hier nur die geläufigsten Systeme beschrieben.
RAID-Systeme haben grundsätzlich immer die Aufgabe, einen von zwei möglichen Vorteilen (bei einigen Systemen auch beide gleichzeitig) an den Nutzer zu bringen. Dabei geht es entweder um eine erhöhte Festplattengeschwindigkeit oder Datenredundanz – also das mehr als einmalige Vorkommen der Daten auf den Festplatten zum Zweck einer gesteigerten Ausfallsicherheit. Bei Privatanwendern finden meistens die Möglichkeiten zur gesteigerten Performance ihren Einsatz, oft auch gekoppelt mit der angesprochenen Datenredundanz. Auf pure Sicherheit, wie sie bei Unternehmen häufig benötigt wird, setzen die Bastler in den eigenen vier Wänden nur selten.

Welche RAID-Systeme gibt es?

RAID 0
Eines der bekanntesten Systeme ist das erwähnte RAID 0. Hier werden zwei Festplatten in einen Verbund geschlossen, um die Geschwindigkeit mehr oder weniger drastisch zu erhöhen. Das wird dadurch erreicht, dass Daten abwechselnd auf beide Festplatten geschrieben werden. Nehmen wir zur Verdeutlichung an, dass eine Datei aus zehn Teilen besteht. Der erste Teil wird beim Schreibvorgang auf Festplatte 1 geschrieben, Festplatte 2 erhält den zweiten Teil. Durch diese Parallelisierung wird eine theoretisch doppelte Schreib- und Lesegeschwindigkeit erreicht; in der Praxis bewegt man sich wie immer ein wenig darunter. Allerdings hat dieses System auch Nachteile. Eine Datei ist natürlich nur dann lesbar, wenn sie vollständig ist. Wenn nun eine der beiden Festplatten durch einen Defekt ausfällt, sind die Dateien auf der anderen Festplatte ebenfalls nutzlos, da unvollständig. Mitunter können insbesondere kleinere Dateien zwar wiederhergestellt werden; wenn es wirklich auf Datensicherheit ankommt, sollte man um RAID 0 jedoch trotzdem einen Bogen machen.

RAID 1
Das RAID 1 wird manchmal auch als Mirror-RAID bezeichnet. Auch hier treten mindestens zwei Festplatten auf. Im Gegensatz zum RAID 0 wird hier die Sicherheit in den Vordergrund gestellt. Im Austausch entfällt der Geschwindigkeitsvorteil. Jede Datei wird bei einem Schreibvorgang sowohl auf die erste als auch auf alle anderen Festplatten parallel geschrieben. Somit wird natürlich eine sehr hohe Ausfallsicherheit garantiert. Wenn eine Festplatte den Geist aufgibt, sind alle Daten noch immer auf den anderen Festplatten erhalten. Dafür muss man allerdings bereit sein, mehrere identische Festplatten ohne Kapazitätszuwachs zu kaufen. Denn auch mit beispielsweise zwei Festplatten mit jeweils 250 GB Speicherplatz erhält man im RAID 1 nur 250 GB Kapazität – und nicht etwa 500 GB. Ein RAID 1 kann daher immer nur so viel Speicherplatz zur Verfügung stellen, wie die kleinste Festplatte im Verbund bietet. Gerade für Privatanwender ist somit natürlich zweifelhaft, ob die Mehrkosten die gesteigerte Sicherheit rechtfertigen. Meistens sind andere Backup-Lösungen praktischer und günstiger.

RAID 10
Dieses System vereint schließlich die beiden Vorteile von RAID 0 und RAID 1. Dafür müssen allerdings auch mindestens vier Festplatten im Verbund arbeiten. Wie beim RAID 1 werden Daten auf jeweils zwei Festplattenpaaren gespiegelt, so dass eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet ist. Diese beiden Paare sind wiederum durch ein RAID 0 verbunden. Es werden also abwechselnd Daten auf ein Festplattenpaar und dann auf das andere geschrieben. So wird die Schreib- und Lesegeschwindigkeit von RAID 0 erreicht. Beide Techniken zusammen ergeben dann das RAID 10, was mit hoher Geschwindigkeit und Ausfallsicherheit glänzen kann. Durch die Spiegelung aller Daten steht allerdings auch hier wieder nur die Hälfte der insgesamt vorhandenen Kapazität der Festplatten zur Verfügung.

Wie kompliziert ist die Einrichtung eines RAID-Systems?
Da der „normale“ Nutzer meist sowieso kein Interesse an RAID-Systemen hat, beschränkt sich der Kundenkreis auf die Bastler unter den PC-Nutzern. Jene haben üblicherweise bereits einen hohen Grad an Wissen über den Aufbau und die Funktionsweise eines Computers, so dass dort im Prinzip keine besonderen Hürden auftauchen sollten. Komplizierter als der Einbau einer Festplatte oder einer Steckkarte für PCI(e)-Slots ist auch der Aufbau eines RAID-Systems nicht. Bei einem Hardware-Controller übernimmt dieser den großen Teil der Arbeit, ein Software-RAID muss mittels spezieller Software erst konfiguriert werden. Wenn man davon nichts versteht, sollte man also lieber den „PC-Freak“ (nicht abwertend gemeint) im Freundeskreis die Arbeit übernehmen lassen.

„Wer braucht denn das?“
Diese Frage fällt bei Techniken dieser Art, welche für den typischen PC-Nutzer, der im Prinzip nur Chat, E-Mails und Facebook kennt, grundsätzlich. Generell lautet die Antwort bei Privatnutzern: niemand. Doch es braucht auch niemand einen Wagen, der in drei Sekunden auf 100 km/h beschleunigen kann, oder ein Haus mit fünf Badezimmern und goldenen Türklinken. Gekauft werden diese Objekte dennoch. RAID-Systeme sind für die Performance-Jäger unter denjenigen Menschen konzipiert, die den PC als ihr Hobby ansehen.
Wenn man sich hingegen Unternehmen anschaut, fällt die Antwort eindeutig aus. Dort spielen Geschwindigkeit und Sicherheit sehr wohl eine große Rolle, so dass über den Sinn oder Unsinn von RAID-Systemen gar nicht erst nachgedacht werden muss. Ohne RAID-Systeme wären viele Firmen und Konzernen heutzutage aufgeschmissen.

RAID-Systeme in der Zukunft
Die mechanischen Festplatten mit Schreib-/Leseköpfen und Magnetplattern werden wohl über kurz oder lang aus den Computern verschwinden, denn SSDs (Solid State Drives oder Discs) erobern langsam den Markt. Die setzen auf Flash-Speicher und sind in fast allen Disziplinen herkömmlichen Festplatten haushoch überlegen. Nur bei der Kapazität und dem Preis müssen SSDs noch deutliche Niederlagen einstecken, denn während man 1.000 GB große herkömmliche Festplatten bereits für weniger als 100 Euro bekommt, liegen die Kosten für diese Modelle als SSD-Variante noch jenseits von Gut und Böse. Dennoch werden unsere guten alten Festplatten auf lange Sicht wohl eher ein Dasein als Archivierungsmedium fristen.
Doch auch SSDs lassen sich per RAID-Verbund betreiben, so dass uns immerhin diese Technik erhalten bleibt. Momentan und auch in den nächsten Jahren wird das allein dank der Preise für die allermeisten Nutzer zwar reine Utopie bleiben; irgendwann ist jedoch die magische Schwelle zur Massenmarktkompatibilität durchbrochen. Dann steht auch RAID-Systemen aus SSDs nichts im Wege.