Aufbau eines Festplatten-Verbunds (Raid)

In der heutigen Zeit werden digitale Daten immer wichtiger, von Urlaubsfotos über Geschäftsdokumente – alles befindet sich auf USB-Sticks, Festplatten oder anderen Speichermedien. Leider machen sich die wenigsten Menschen gedanken über ein richtiges Backup. Den meisten wird dies exakt dann klar, wenn es zu spät ist. Ich beschreibe hier einige Methoden um seine Daten sicher und mit wenig Aufwand zu schützen – durch das Erstellen eines Festplatten-Raids.

Waren Raid-Systeme bis vor 10 Jahren fast nur in Unternehmen anzutreffen, haben diese in den letzten Jahren im Heimbereich einen Siegeszug hinter sich gebracht. Fast jede Hauptplatine ist heutzutage mit einem Raid-Controller ausgrüstet, sogar im Notebook Bereich ist dies nicht mehr unüblich. In einem Festplatten Raid befinden sich (je nach Typ) mindestens 2 Festplatten.

Der am häufigsten anzutreffende Raid-Controller ist der Intel Software-Raid, heutzutage meist mit den Chipsätzen ICH8R/ICH9R/ICH10R. Sie können ganz einfach prüfen, ob Sie einen Intel Software-Raid besitzen, indem Sie unter Windows rechts in Ihrer Taskleiste nach dem Intel Rapid Storage Icon Ausschau halten.

Für Experten gibt es nur eine Raid-Art: Den Hardware Raid. Ein Hardware Raid ist ein meist externer Controller, in Form einer PCI-Express Erweiterungskarte (früher auch PCI-X). Ein guter Hardware Raid fängt preislich bei ca. 250 Euro an. Auf dieser Speicherkarte befindet sich ein eigener Prozessor, Arbeitsspeicher und meist eine Batterie. Durch diese Batterie ist es dem Controller möglich einen großen Cache zu benutzen. Stürzt der Computer wärend des Arbeitens durch einen Fehler ab, kann der Controller durch diese Batterie den Cache noch auf die Festplatten schreiben, es gehen so keine Daten verloren. In Firmen ist ein Hardware Raid einfach Pflicht.

Aber für Heimanwender ist gerade der Software Raid interessant. Dieser ist meist kostenlos auf der Hauptplatine untergebracht, meist in Form des Intel ICHxR oder durch einen externen Controller von z.B. Marvell. Bei hochwertigen Mainboards sind sogar meist 2 Raid-Controller vorhanden. Der Software Raid besitzt keinen eigenen Prozessor, Arbeitsspeicher oder gar eine Batterie. Allerdings sind diese Nachteile im Heimnetzwerk absolut nicht zu bemerken. Die Datenübertragungsraten sind (je nach Raid Modus) meist identisch mit denen eines Hardware Raids. Die heutigen Prozessoren haben genug Leistung um alle Raid Anfragen meist ohne Leistungsverlust im Hintergrung auszuführen.

Ein weiterer Nachteil des Software Raids ist die Anzahl der unterstützen Festplatten, die meist bei maximal 6 liegt. Ein professioneller Hardware-Raid kann je nach Ausbaustufe eine fast unbegrenzte Anzahl von Festplatten aufnehmen. Auch die Verkabelung gestaltet sich auf Grund von Bündelung einfacher. Für normale Heimanwender empfehle ich bis zu einer Anzahl von 6 Festplatten den Software Raid.

Ausgehend vom Intel Software Raid: Neues Mainboard mit Intel Software Raid einbauen (kann auch eine neuere Version des Raids enthalten), Festplatten anschließen, alle Daten sind nach wie vor da! Die Raid-Daten sind nämlich auf den Festplatten gespeichert, nicht auf dem Raid-Controller (wie es früher einmal der Fall war).

Ein Raid-Verbund kann (je nach Raid Typ) nur bedingt ein richtiges Backup ersetzen. Mit einem Raid-Verbund ist man ziemlich sicher was einen Ausfall von Hardware (also der Festplatte selbst) angeht. Allerdings wird z.B. bei einem Raid 1 nur eine Spiegelung der Daten vorgenommen. Bei unabsichtlichen Löschen einer Datei wird diese Datei auch auf der anderen Raid Festplatte gelöscht. Ähnlich sieht es aus, wenn das System von einem Computervirus betroffen ist. Daher kann ein Raid in diesen Situationen kein Backup ersetzen.

Vorteile: Hohe Ausfallsicherheit / Datensicherheit, doppelte Lesegeschwindigkeit (nur bei hochwertigen Controllern).
Nachteile: Nur halb so viel Speicherplatz wie bei 2 einzelnen Festplatten (der Preis pro nutzbaren GB verdoppelt sich also).

Der am häufigsten benutzte Raid-Modus ist Raid 1. In einem Raid 1 befinden sich 2 Festplatten, auf denen sich exakt die gleichen Daten befinden (Redundant). Die maximal zur Verfügung stehende, nutzbare Speichergröße ist die der kleinsten Festplatte. Daher lohnt es sich 2 Festplatten vom gleichen Typ zu benutzen. Richtet man ein Raid 1 über 2 unterschiedlich große Festplatten ein (z.B. 1x 500GB und 1x 750GB), so ist die nutzbare Speichergröße 500GB (die 250GB der großen Festplatte verfallen).

Der Vorteil ist, dass wenn eine Festplatte durch einen Defekt ausfällt, das System weiterarbeitet und nach wie vor alle Daten verfügbar sind. Sollte dieser Fall eintreten, warnen die meisten Raid-Controller (so auch der am meisten verbreitetste Software-Raid von Intel) den Benutzer, so dass dieser einen Austausch der defekten Festplatte vornehmen kann.

Ein weiterer Vorteil ist, das diese Spiegelung der Daten komplett automatisch im Hintergrund abläuft, der Benutzer bekommt im Betriebssystem gar nicht mit, das ein Raid 1 existiert.

Vorteile: Gute Ausfallsicherheit (geringer als bei einem Raid 1), hohe Lesegeschwindigkeit, hoher Speicherplatz.
Nachteile: Mindestens 3 Festplatten werden benötigt, Speicherplatz = Anzahl der Festplatten – 1 Festplatte. Höhere CPU-Belastung.

Auch bei einem Raid 5 gilt: Es wird auf jeder Festplatte nur soviel Speicherplatz reserviert, wie die kleinste Festplatte im Verbund groß ist. Also auch hier wieder möglichst gleichgroße Festplatten verwenden. Die Daten sind nicht wie bei einem Raid 1 einfach 1:1 gespiegelt, sondern werden auf alle Festplatten aufgeteilt. Zusätzlich werden Wiederherstellungsinformationen auf die Festplatten geschrieben. Dies nennt man Parität. Es kann immer nur eine Festplatte auf einmal ausfallen. Bei einem gleichzeitigen Ausfall von mehr als einer Festplatte können die Daten nicht wiederhergestellt werden. Fällt eine Festplatte aus und wird ausgetauscht, kann die Wiederherstellung unter Umständen einige Stunden bis Tage dauern, da der Wiederherstellungsaufwand ziemlich hoch ist.

Der Raid 5 ist ideal, wenn man kostengünstig einen Raid über mehr als 2 Festplatten erstellen möchte. Aufgrund des Aufbaus haben sich Raids mit 3 und mit 5 Festplatten durchgesetzt (dieser Aufbau bietet die bestmöglichste Performance).

Vorteile: Maximale Speichernutzbarkeit, beinahe doppelte Lese- und Schreibgeschwindigkeit.
Nachteile: Erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit

In einem Raid 0 aus 2 gleichen Festplatten werden die Daten je zu 50% auf beide Festplatten geschrieben. Der größte Nachteil ist, dass wenn eine der beiden Festplatten ausfällt, die gesamten Daten verloren sind und nicht wiederherstellbar sind. Die Nutzung eines Raid 0 Systemes geht also einher mit einem enormen Risiko.

Der Vorteil ist natürlich die gesteigerte Lese- und Schreibgeschwindigkeit. Raid 0 Systeme werden häufig benutzt, wenn große Datenmengen verarbeiten werden müssen, die aber zusätzlich auf einem anderen Datenträger gesichert werden oder gar nicht gesichert werden müssen.