RAID 0: Was steckt hinter dem RAID-Level?

In der Aufzählung der gebräuchlichen RAID-Level hat RAID 0 einen festen Platz – obwohl der Standard streng genommen gar kein Redundant Array of Independent Disks (so lautet die ausgeschriebene Form von RAID) ist. Das Kernprinzip, also die redundante Datenspeicherung, wird bei diesem Typ aneinandergekoppelter Festplatten nämlich gar nicht umgesetzt. In einem RAID-0-Verbund, der sich immer aus mindestens zwei möglichst identischen Speichermedien zusammensetzt, wird ein einzelnes logisches Laufwerk geformt, dessen einziges Ziel die Optimierung von Lese- und Schreibzugriffen ist. Eine erhöhte Datensicherheit wie bei anderen RAID-Leveln ist nicht gegeben.

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Was ist RAID 0?

RAID 0 ist ein standardisiertes RAID-Level, das den Zusammenschluss von zwei oder mehr Festplatten zugunsten einer Performance-Optimierung beschreibt. Zu diesem Zweck werden alle Daten gleichmäßig in „Streifen“ (engl. stripes) bzw. Blöcken auf die teilnehmenden Speichermedien aufgeteilt. Die zugrundeliegende Technik bezeichnet man aus diesem Grund auch als „Striping“. Festplatte 1 erhält beim Schreibvorgang beispielsweise den Datenblock „A1“, während Festplatte 2 zur gleichen Zeit Datenblock „A2“ speichert. Zusammengesetzt ergeben die beiden Blöcke dann Datensatz „A“ bzw. einen Teil dieses Datensatzes (je nach Größe). Wird der Datensatz später angefordert, kann er ebenso parallel gelesen werden, wie er zuvor auf den Festplatten gespeichert wurde.

Hinweis

Die Größe der einzelnen Blöcke nennt man in Fachkreisen auch Striping-Granularität oder Chunk Size. Sie beträgt typischerweise 64 Kilobyte (kB).

RAID 0 maximiert mithilfe der Striping-Methode also sowohl die Schreib- als auch die Lesegeschwindigkeit. Fällt allerdings eine Festplatte aus, sind die Daten für gewöhnlich verloren, da die noch intakten Platten nur ihre jeweiligen Stripes gespeichert haben.

Definition

Ein RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist ein Verbund aus mindestens zwei verschiedenen Speichermedien zu einem einzelnen großen logischen Laufwerk. Die konkrete Funktion bestimmen die jeweiligen Festplatten-Setups, die man in RAID-Leveln wie RAID 0 definiert. Zu den Kernpunkten zählen Datensicherheit und eine verbesserte Datendurchsatzrate.

Das Funktionsprinzip von RAID 0 im Schaubild

Aus wie vielen Festplatten sich ein RAID-0-Array, also ein Verbund aus verschiedenen Festplatten nach dem RAID-0-Standard, zusammensetzt, spielt prinzipiell keine Rolle. Natürlich steigt aber mit zunehmender Zahl die Komplexität und der Verwaltungsaufwand – die Betriebssoftware, die alle Datenträger zu einem logischen Laufwerk verknüpft, wird mit jeder weiteren Komponente zusätzlich gefordert.

Im nachfolgenden Schaubild kommen exemplarisch vier Festplatten zum Einsatz. Die gleich großen Datensätze „A“, „B“ und „C“ werden gleichmäßig verteilt, sodass auf jedem Speichermedium ein Viertel des jeweiligen Daten-Stripes liegt.

Die Vor- und Nachteile von RAID 0 im Überblick

Der große Vorteil, den ein RAID-0-Array gegenüber einer einzelnen Festplatte mit sich bringt, ist die Möglichkeit der parallelisierten Datenzugriffe. Der Verbund liefert so nicht nur mehr Bandbreite, sondern erhöht automatisch auch die Zahl der möglichen Ein- und Ausgabe-Operationen pro Sekunde (engl. Input/Output Operations per Second; kurz IOPS). Da SSD-Speicher im RAID-Verbund grundsätzlich an Leistung einbüßen, fällt dieser Vorteil für die neuere Speichergeneration jedoch weg bzw. deutlich schwächer aus. RAID 0 ist daher noch stärker als andere RAID-Typen auf den Einsatz von HDD-Festplatten ausgerichtet.

Der entscheidende Nachteil gegenüber einem einzelnen Speichermedium ist die erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit: Jede Festplatte im Verbund kann aufgrund von Hardware- oder Software-Problemen ausfallen und sorgt damit gleichzeitig für den Ausfall des gesamten Systems. Hier gilt also: Mit steigender Zahl an verknüpften Datenträgern erhöht sich automatisch auch das Risiko eines Totalausfalls.

Dies wird noch dadurch verstärkt, dass ein solches Szenario beinahe ausnahmslos auch mit einem Verlust des Großteils der gespeicherten Daten verbunden ist, wenn man eine separate Backup-Strategie verfolgt. Wie eingangs erwähnt, bietet RAID 0 im Vergleich zu anderen RAIDs keine Redundanz. Einer Rekonstruktion größerer Daten-Stripes, die auf alle RAID-Komponenten aufgeteilt wurden, fehlen nach dem Ausfall folglich die Teile der defekten Platte. Lediglich kleinere Dateien, die auf einzelnen, noch intakten Speichern des RAID 0 liegen, lassen sich noch rekonstruieren.

Vorteile von RAID 0 Nachteile von RAID 0
Höhere Bandbreite als Einzellaufwerke Höhere Ausfallwahrscheinlichkeit als Einzellaufwerke
Höhere Zahl an Eingabe- und Ausgabe-Operationen pro Sekunde als bei Einzellaufwerken (HDD) Fehlende Redundanz sorgt dafür, dass ein Großteil der Daten im Fall einer defekten Platte verloren geht
Tipp

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Was sind typische Einsatzszenarien für RAID-0-Systeme?

Aus den zuvor aufgezählten Stärken und Schwächen eines RAID-0-Verbunds geht eindeutig hervor, für welche Art von Projekten sich dieser Speicheransatz eignet: Aneinandergekoppelte HDDs nach RAID 0 liefern hervorragende Performance-Werte, die ihre Einzelleistung deutlich übertreffen. Unkritische Anwendungen wie Software zur Audio- oder Videobearbeitung, bei denen Daten sehr schnell gelesen und geschrieben werden müssen, profitieren hiervon in besonderer Weise. In diesem Fall kann ein RAID-0-System durchaus als eine kostengünstige Alternative zu einer SSD angesehen werden. Ist ein Speicher-Setup für sensible Informationen wie Kundendaten oder private Dateien gefragt, eignet sich das Konzept aufgrund der fehlenden Redundanz nicht.

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Welche weiteren gängigen RAID-Level gibt es?

Der Verzicht auf einen Sicherungsmechanismus ist das Alleinstellungsmerkmal von RAID 0. Alle anderen standardisierten RAID-Level setzen auf Methoden, um Datenverlust vorzubeugen. Einige Ansätze wie RAID 1 oder die Kombination RAID 10 setzen dabei auf eine Spiegelung der Daten: Alle Dateien sind dabei immer auf mindestens zwei verschiedenen Festplatten gespeichert. Andere Modelle wie RAID 5 und RAID 6 greifen auf Paritätsinformationen zurück, die im Zuge des Schreibprozesses generiert werden, um Daten im Falle eines Hardware-Defekts rekonstruieren zu können.

Tipp

In unserem RAID-Level-Vergleich gehen wir intensiver auf die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der wichtigsten RAID-Konzepte ein.


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