Die Technologie RAID ist ein Akronym und steht für "Redundant Array of Independent Disks" oder abweichend für "Redundant Array of Inexpensive Disks" und wird zur Datenspeicher Virtualisierung eingesetzt. 

Was ist ein RAID?

Mehrere physische Datenträger werden zu einzelnen oder mehreren logischen Laufwerkseinheiten verknüpft. Damit können sowohl ein gewisses Maß an Datenredundanz und Ausfallsicherheit oder Leistungssteigerung bei den Schreib- und Lesezyklen erzielt oder auch beides kombiniert werden. 

Der Zusammenschluss mehrerer einzelner Festplattenlaufwerke oder Solid State Drives zu einem einzigen logischen Volumen erfüllt verschiedene Zwecke: eine Erhöhung der Datensicherheit durch Redundanz der Daten, eine Verbesserung der Leistung und Transferrate oder Erhöhung der maximalen Speicherkapazität. Durch diese Kombination können große Datenmengen redundant und sicher und schnell gespeichert und abgerufen werden.

RAID 0 (Striping)

Innerhalb eines RAID 0 wird eine beliebige Anzahl von Datenträgern zu einem Volumen mit hoher Kapazität zusammengeführt. Die Zugriffszeiten wird maßgeblich dadurch erhöht, dass auf mehreren Festplatten zugleich geschrieben und gelesen werden kann. Eine Datei kann die Geschwindigkeit und Speicherkapazität sämtlicher involvierter Festplatten im RAID-Array nutzen. Nachteilig ist die fehlende Redundanz des RAID 0. Mit dem Ausfall einer einzelnen Festplatte findet ein vollständiger Datenverlust statt. Aufgrund der in fragmentierten Streifen über die Festplatten hinweg gespeicherten Daten kann nur noch eine RAID 0 Datenrettung Abhilfe schaffen. 

RAID 1 (Mirroring) 

Die am meisten verbreiteten Anwendungsszenarien von RAID 1 Spiegelungen betshen aus einem Paar identischer Festplatten, welche sämtliche Daten simultan und identisch speichern und kopieren. Fällt ein Laufwerk in der Spiegelung aus, kann mit dem verbleibenden RAID 1 Laufwerk weitergearbeitet werden. Mit dem Ausfall einer der beiden Festplatten lässt sich die defekte Festplatte ohne Ausfallzeit ersetzen. In der Theorie besteht mit zwei aktiven Festplatten eine etwas schnelle Leserate, da vn zwei Laufwerken zeitgleich gelesen werden kann. Nachteilig ist, dass man trotz zweier Festplatten nur die Kapazität einer einzelnen Festplatte nutzen kann.

RAID 2

In der Praxis findet RAID 2 quasi keine Verwendung. Der Unterschied zu anderen RAID-Varianten liegt darin, dass es nicht die klassichen Methoden von Spiegelung, Streifen oder Paritäten einsetzt. Stattdessen nutzt RAID 2 diese Methoden und trennt die Daten auf der Bit-Ebene und verteilt die jeweiligen Bits über unterschiedliche Daten- und Redundanzlaufwerke hinweg abspeichert.

RAID 3

RAID 3 findet ebenfalls keine oder zumindest kaum reguläre Verwendung in der Praxis der RAID-Nutzung. Bei RAID 3 werden die Konzepte der Parität sowie der Steifenverteilung der Daten kombiniert. Hierbei werden die Informationen für die Parität auf einer dedizierten Festplatte abgelegt. In einer RAID 3 Konfiguration werden mindestens drei unabhängige Festplattenlaufwerke benötigt: zwei enthalten die Daten im Striping und die dritte Festplatte ist für die Parität zuständig. 

RAID 4

Befinden sich sämtliche Paritätsinformationen gebündelt auf einem einzigen Datenträger, liegt ein RAID 4 vor. Daten und Dateien können auf eine Mehrzahl an unabhängig voneinander agierenden Laufwerken aufgeteilt werden. Eine RAID 4 Konfiguration ermöglicht eine verbesserte Lesitung bei parallelen Schreib- und Lesevorgängen; doch die Gesamtleistung des Systems hängt stark von den Leistungsspezifikationen des dedizierten Paritätslaufwerks ab. 

RAID 5 (Striping & Parity)

Für den Betrieb eines RAID 5 müssen mindestens drei Laufwerke in den Verbund aufgenommen werden. Bei einem RAID 5 kommen sowohl die Streifenverteilung der Daten eines RAID 0 sowie die Parität zum Einsatz. Durch die Aufteilung der Daten auf Streifen über mehrere Datenträger hinweg wird die Leistung erhöht und durch die Verteilung der Paritätsinformationen über sämtliche Speichermedien hinweg erhält das RAID 5 eine Redundanz und Ausfallsicherheit. Dies ermöglicht den Weiterbetrieb des RAID 5, selbst wenn eine Festplatte ausfallen sollte.  

RAID 5 bietet eine hohe Leserate, wobei die Schreibzugriffsgeschwindigkeit durch den eingesetzten RAID-Controller geregelt wird, da der RAID 5-Controller die Paritätsdaten berechnen und auf alle Festplatten verteilt schreiben muss. 

RAID 6 (Striping & Parity)

Für den Betrieb eines RAID 6 müssen mindestens vier Laufwerke in den Verbund aufgenommen werden. Bei einem RAID 6 kommen sowohl die Streifenverteilung der Daten eines RAID 0 sowie die Parität zum Einsatz. Durch die Aufteilung der Daten auf Streifen über mehrere Datenträger hinweg wird die Leistung erhöht und durch die Verteilung der Paritätsinformationen über sämtliche Speichermedien hinweg erhält das RAID 6 eine Redundanz und Ausfallsicherheit. Dies ermöglicht den Weiterbetrieb des RAID 6, selbst wenn über den Ausfall einer Festplatte hinweg einer zweite ausfallen sollte.  

RAID 6 bietet eine hohe Leserate, wobei die Schreibzugriffsgeschwindigkeit durch den eingesetzten RAID-Controller geregelt wird, da der RAID 6-Controller die Paritätsdaten berechnen und auf alle Festplatten verteilt schreiben muss. 

RAID 10 (Mirroring & Striping)

Kombiniert man das RAID 1 (Mirroring) und RAID 0 (Striping) erhält man ein RAID 10 beziehungsweise RAID 1+0. Für ein RAID 10 werden mindestens vier Laufwerke beötigt, welche in dieser Konfiguration eine erhöhte Zugriffsgeschwindigkeit und Redundanz erhalten. Mit vier Laufwerken enthalten zwei der Laufwerke die in Streifen abgelegten Daten gespiegelt und die anderen beiden Laufwerke spiegeln die übrige Hälfte der Daten. Dadurch kann das RAID 1+0 einen Ausfall von bis zu zwei Laufwerken verkraften, ohne dass Datenverlust entstehen muss.

RAID 50

Bei einem RAID 50 handelt es sich um eine verschachtelte RAID-Konfiguration bei der ein RAID 0 Striping über mehrere RAID 5-Arrays aus jeweils mindestens drei Laufwerken hinweg angelegt wird. Dies kombiniert die Leistungsfähigkeit und Redundanz von RAID 5 mit der paritätslosen Leistungsfähigkeit von RAID 0. Dadurch kann eine erhebliche Steigerung sämtlicher Schreib- und Leseprozesse erzielt werden, welche zudem den Ausfall eines Datenträgers in jedem RAID 5- Array erlaubt. Fällt allerdings ein RAID 5 komplett aus, ist das RAID 0 nicht mehr erreichbar.

RAID 60

Bei einem RAID 60 handelt es sich um eine verschachtelte RAID-Konfiguration bei der ein RAID 0 Striping über mehrere RAID 6-Arrays aus jeweils mindestens vier Laufwerken hinweg angelegt wird. Dies kombiniert die Leistungsfähigkeit und Redundanz von RAID 6 mit der Leistungsfähigkeit von RAID 0. Dadurch kann eine erhebliche Steigerung sämtlicher Schreib- und Leseprozesse erzielt werden, welche zudem den Ausfall von zwei Datenträgern in jedem RAID 6-Array toleriert. Fällt allerdings ein RAID 6 komplett aus, ist das RAID 0 nicht mehr erreichbar.

RAID ist kein Backup

Im Handel werden RAID-Lösungen als NAS oder DAS gerne als ausfallsichere Datensicherung angepriesen. Doch ein RAID allein stellt noch kein Backup dar. Eine Datensicherung impliziert immer, dass sich die Daten auf zwei unabhängig von einander agierenden Geräten befinden. Zwar bietet die Redundanz eine gewisse Form der Datensicherheit, da bei RAID 1 oder RAID 5 ein Datenträger ausfallen kann - bei RAID 6 sogar zwei - ohne dass das Array nicht mehr erreichbar ist. Fällt aber der RAID-Controller oder der Server aus, ohne das die Festplatte oder SSD betroffen ist, hilft die Redundanz auch nicht.

Die Konzeption von RAID war niemals als Datensicherung gedacht. Der Grundgedanke hinter RAID ist stets die Datenverfügbarkeit und Ausfallsicherheit gewesen, um den fortlaufenden Betrieb von Live-Systemen sowie Anwendungen (Server, Datenbanken etc.) gewährleisten zu können. Da Ausfallzeiten über mehrere Stunden zu schweren wirtschaftlichen Konsequenzen führen können. Fallen einer oder mehrere Datenträger aus, sodass sich das RAID im degradierten Zustand befindet, kann sich die Ausfallsicherheit durch das Austauschen des defekten Laufwerks und ein Rebuild wiederherstellen lassen. Doch auch dies hat seine Tücken.

RAID Ausfall im Rebuild

Ein RAID 1 mit zwei Festplatten gilt als "degraded", sobald eines der beiden Laufwerke defekt ist und weder Daten ausgeben noch speichern kann. Gleiches gilt bei einem RAID 5. Dieses kann ebenfalls den Ausfall von einer Festplatte aushalten, ohne das Datenverlust auftritt. Wird die fehlerhafte Festplatte durch einen intakten Datenträger ersetzt, kann ein "Rebuild"-Prozess angestoßen werden. Für den Verlauf dieses Prozesses sinkt die Transferrate des RAID 5 während die Daten samt Parität umstrukturiert und auf das neu integrierte Speichermedium übertragen werden. Wird das Rebuild erfolgreich durchgeführt, ist die RAID-Integrität sowie Ausfallsicherheit wiederhergestellt.

Allerdings besteht das Risiko, dass während des Rebuild ein weiterer Datenträger ausfällt. Da in dem Fall noch nicht alle Daten neu über alle involvierten Datenträger des RAID geschrieben worden sind, bricht das Rebuild ab und lässt sich nicht mehr fortführen. Jegliche Versuche das abgebrochene Rebuild fortzuführen können schlimmstenfalls zu einem fatalen Rebuild führen bei dem die logische Integrität der Datenverteilung auf dem RAID komprimittiert wird. Schwerwiegende Fehler im logischen Dateisystem sowie defekte Dateien können die Folge eines gescheiterten Rebuild sein.