Was macht ein RAID-Controller?
Ein RAID-Controller ist eine hardwarebasierte Lösung zur Bereitstellung einer RAID-Funktionalität. In der Regel wird diese an einem freien PCIe-Steckplatz im Computer oder Server eingebaut. Ausgestattet mit einem eigenen Prozessor für die Berechnung der RAID-Operationen, sorgt eine dedizierte Schaltung im RAID-Controller dafür, mehrere Festplatten in einem RAID-Array zusammenzuführen (Verbund).
Dafür verwendet der Controller seine eigene Hardware-basierte Logik. Ein Software-RAID hingegen benötigt keine Hardware, ist dafür aber langsamer und bringt weniger Unterstützung für RAID-Levels mit. Allgemein betrachtet sind Hardware-RAIDs deutlich robuster und zuverlässiger und in professionellen Umgebungen eigentlich immer vorzuziehen. Auf die größten Unterschiede gehen wir aber später im Beitrag noch einmal etwas genauer ein.
Ein RAID-Controller unterstützt mehrere RAID-Level-Konfigurationen. Die gebräuchlichsten sind RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 und RAID 10. Das RAID-Level wird vom Benutzer und von der Anzahl der sich im Array-Verbund befindlichen Festplatten bestimmt. Für gewöhnlich bringen RAID-Controller die Fähigkeit mit, automatisiert Fehler zu erkennen und diese selbstständig zu reparieren.
Fällt mal eine Festplatte aufgrund eines Defekts aus dem RAID-Verbund aus, kann diese einfach gegen eine neue HDD- oder SSD-Festplatte ausgewechselt werden. Der im Beitrag verlinkte PCIe RAID-Controller bringt hierfür zum Beispiel eine automatische Rekonstruktion mit. Mit Management-Tools, die vom RAID-Controller bereitgestellt werden, können wir den Zustand unseres RAID-Arrays überwachen und Fehler frühzeitig erkennen.
Inhaltsverzeichnis: Ein Beitrag über RAID-Controller, RAID-Levels und über die größten Unterschiede zwischen Hardware- und Software-RAIDs
Welche PCIe RAID-Controller eignen sich für den Einbau im Computer/Server?
Es gibt PCIe RAID-Controller in unterschiedlichen Varianten und mit unterschiedlichen Funktionen. Möchten wir eine Hardware-basierte Lösung für die Implementierung einer RAID-Funktionalität bereitstellen, eignen sich RAID-Controller mit einem eigenen Prozessor für die Berechnung der RAID-Operationen.
Schon relativ günstig erhältlich ist die Server-Array-Karte IBM M5015 Megaraid. Geeignet für SATA- und SAS-Festplatten, findet die schlanke PCIe-Karte in fast jedem Gehäuse Platz. Der RAID-Controller verfügt über eine automatische Rekonstruktion und erreicht auch bei hoher Auslastung ausgezeichnete Lese- und Schreibgeschwindigkeiten.
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Was ist der Unterschied zwischen einem Hardware RAID und Software RAID?
Der größte Unterschied zwischen einem Hardware- und Software-RAID besteht im Wesentlichen darin, wie die RAID-Funktionalität implementiert wird. Ein Hardware-RAID nutzt immer einen physischen RAID-Controller, der im Server oder im Computer an den passenden Schnittstellen eingebaut wird. Ein Controller für die Bereitstellung einer RAID-Funktionalität ist dediziert und kann unabhängig vom verwendeten Betriebssystem arbeiten. In der Regel bietet ein Hardware-RAID eine höhere Sicherheit und eine bessere Leistung.
Ein Software-RAID ist immer vom Betriebssystem und der verfügbaren Software abhängig. Stürzt das Betriebssystem schon während des Bootvorgangs aufgrund eines schwerwiegenden Fehlers ab, ist häufig auch die RAID-Funktionalität nicht mehr gegeben. Im schlimmsten Fall droht ein vollständiger Datenverlust. Die Berechnung der RAID-Operationen übernimmt bei einem Software-RAID, ohne Hardware-basierten RAID-Controller, die CPU vom Host-System.
Welche RAID-Level gibt es? Die unterschiedlichen RAID-Konfigurationen im Vergleich
Ein RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist ein Verbund von mindestens zwei oder mehreren Speichermedien, die zu einem logischen Laufwerk zusammengefügt werden. In diesem Bereich möchte ich euch die unterschiedlichen Festplatten-Setups erklären.
Es existieren mehrere RAID-Levels mit Vor- und Nachteilen. Manche bringen einen hohen Schutz und eine Ausfallsicherheit mit. Verfügen über eine Redundanz und manche RAID-Konfigurationen werden nur aufgrund ihres Geschwindigkeitsvorteiles verwendet.
Die gebräuchlichsten RAID-Levels:
RAID 0 (Striping) – Die Daten werden auf mehreren Festplatten verteilt, um die Leistung zu erhöhen, aber es gibt keine Redundanz und ein Ausfall einer einzigen Festplatte führt bereits zum Datenverlust.
RAID 1 (Spiegelung) – Die Daten werden auf mehrere Festplatten gespiegelt, um die Datensicherheit zu erhöhen, aber es gibt keine Leistungssteigerung bei dieser RAID-Konfiguration.
RAID 5 (Block-Interleaved Distributed Parity) – Es erfordert mindestens drei Festplatten und nutzt Parity-Informationen, um Daten sicher zu schützen, wenn eine Festplatte ausfällt. Es kann während des Betriebs eine Festplatte komplett ausfallen, ohne dass wir einen Verlust der Daten befürchten müssen. Sobald wir die defekte Festplatte ausgewechselt haben, kann das RAID-Setup wiederhergestellt werden.
RAID 6 (Doppeltes Parity) – Diese Konfiguration erfordert mindestens vier Festplatten und nutzt zwei Parity-Informationen, um Daten zu schützen. Es können während des Betriebs bis zu zwei Festplatten ausfallen. RAID-6 verfügt über ein sehr hohes Sicherheitsniveau.
RAID 10 (Striping+Spiegelung) – Hierbei werden die RAID-Level 0 und 1 kombiniert. Alle Daten werden gestriped und gespiegelt, das bietet sowohl Leistungssteigerung als auch Datensicherheit. Benötigt eine Anzahl von mindestens 4-Festplatten.
Hinweis: Es existieren noch weitere und in der Praxis eher selten verwendete RAID-Konfigurationen. Dazu zählen RAID 2, 3, 4, 50 und 60. Wie bereits erwähnt, sind diese aber nicht sehr gebräuchlich.
Gibt es Alternativen zu RAID, die keinen RAID-Controller voraussetzen?
Ja, es gibt auch einige Alternativen zu RAID, die keinen RAID-Controller voraussetzen und verwendet werden können, um die Datensicherheit und Redundanz zu erhöhen. Es ist immer wichtig, dass wir uns bereits im Vorfeld Gedanken um die Anforderungen machen, bevor wir uns für eine Lösung entscheiden.
- JBOD (Just a Bunch of Disks) – Diese Konfiguration verwendet mehrere physische Festplatten und fügt diese als eine logische Festplatte zusammen. Bei dieser Methode bestehen keine Datensicherheiten und keinerlei Redundanzen. JBOD gilt als höchst unzuverlässig, wenn eine Festplatte aus dem Setup ausfällt, bricht die gesamte Konfiguration in sich zusammen. Anschließend besteht in der Regel ein vollständiger Verlust der Daten.
- Cloud Storage – Eine moderne Alternative zur zentralen Speicherlösung mit RAID-Konfiguration ist die Verwendung von sogenannten Cloud-Speicherdiensten, die eine hohe Sicherheit und eine Datenredundanz durch die Verteilung und Spiegelung der Daten auf mehreren Cloudbasierten-Speicherlösungen. Ein großer Vorteil ist hierbei die Dezentralisierung und die geografische Unabhängigkeit.
- Storage-Spaces – Eine beliebte Software-RAID-Lösung für Microsoft Betriebssysteme, die in Windows enthalten ist. Bei dieser Lösung werden virtuelle Festplatten erstellt, die auf mehreren physischen Speichermedien basieren und RAID-ähnliche Funktionen wie Spiegelung und Parity bereitstellen können.
Sollte ich SSD- oder HDD-Festplattenlaufwerke für die Erstellung eines RAIDs mit einem RAID-Controller verwenden?
Ob wir für unsere RAID-Konfiguration mit einem RAID-Controller lieber SSDs (Solid State Drives) oder HDDs verwenden, ist abhängig von unserem Budget und von einigen persönlichen Entscheidungen. Ein Vergleich der beiden Technologien könnte dir bei der Auswahl der richtigen Speichermedien für den RAID-Verbund behilflich sein. Beide Speicherlösungen haben sowohl Ähnlichkeiten als auch große Unterschiede.
Ähnlichkeiten zwischen SSD und HDD:
- Beide Technologien können in einem RAID-Array verwendet und mit mehreren Festplatten für die Erhöhung der Sicherheit und der Implementierung einer Datenredundanz kombiniert werden.
- Alle unterschiedlichen RAID-Level werden sowohl von SSD-Speichermedien als auch von HDD-Laufwerken unterstützt.
Was sind die größten Unterschiede der Technologien?
SSDs sind elektronisch und basieren auf Flash-Speicher, während HDDs noch mechanisch arbeiten, die Daten auf eine rotierende Scheibe abspeichert und liest. Beide Technologien können mit einem RAID-Controller problemlos verwendet werden.
Anbei folgt eine kleine Auflistung der größten Unterschiede:
- SSDs haben in der Regel schnellere Zugriffszeiten als HDDs. Dementsprechend wird der komplette RAID-Verbund bei einem Zugriff schneller aus dem IDLE-Modus aufgeweckt und wir gewinnen Zeit bei der Datenverarbeitung.
- SSDs sind nicht anfällig für mechanische Ausfälle und haben normalerweise eine höhere Lebensdauer im Vergleich zur HDD.
- Auch wenn SSDs in den letzten Jahren einen ordentlichen Preisabstieg verzeichneten, sind HDDs besonders im zweistelligen TB Speicherbereich erheblich günstiger. Es ist am Ende auch eine Frage unseres Budgets, für welche Speicherlösung wir uns entscheiden möchten.
- SSDs arbeiten auch im RAID-Array-Verbund lautlos, während HDD-Festplatten in größere Konfiguration sehr viel Lautstärke erzeugen können. Dieser Faktor sollte unbedingt berücksichtigt werden, falls wir planen, die zentrale Speicherlösung im Büro zu implementieren.
