RAID 10: Die RAID-Kom­bi­na­ti­on aus Spie­ge­lung und Striping

Obwohl der ur­sprüng­li­che Aspekt der Kos­ten­er­spar­nis in den Hin­ter­grund gerückt und häufig gar nicht mehr gegeben ist, kommen RAIDs – vor­wie­gend im Ser­ver­um­feld – auch heute noch zum Einsatz. Der Fokus der ver­schie­de­nen Standards, die man als RAID-Level be­zeich­net, liegt dabei ins­be­son­de­re auf der Op­ti­mie­rung von Da­ten­si­cher­heit und Per­for­mance. Optional lassen sich die Level – wie im Fall von RAID 10 – mit­ein­an­der kom­bi­nie­ren, um die Stärken ver­schie­de­ner Ansätze zu vereinen.

Um welche Standards handelt es sich bei der RAID-10-Kom­bi­na­ti­on? Welche Vor- und Nachteile bringt ein solch komplexes System mit sich? Und wie funk­tio­niert ein RAID-10-Zu­sam­men­schluss genau?

Bei einem RAID 10 handelt es sich um eine Kom­bi­na­ti­on der beiden RAID-Level 1 und 0, bei der mehrere RAID-1-Systeme zu einem RAID-0-System zu­sam­men­ge­fasst werden. Immer wieder findet man aus diesem Grund auch die Be­zeich­nung „RAID 1+0“, wenn von einem solchen Verbund, der immer aus min­des­tens vier Fest­plat­ten bestehen muss, die Rede ist.

Dem Grund­prin­zip von RAID 1 folgend werden die Dateien in einem RAID-10-Verbund ge­spie­gelt. Alle Daten sind also min­des­tens in zwei­fa­cher Aus­füh­rung vorhanden, sodass eine voll­stän­di­ge Redundanz ge­währ­leis­tet ist. Zu­sätz­lich findet das so­ge­nann­te Striping der Daten statt: Die Da­ten­blö­cke werden in einzelne Streifen (engl. stripes) zerlegt und verteilt auf den im RAID 10 ein­ge­bun­de­nen Platten ge­spei­chert. Die Spei­cher­me­di­en innerhalb eines un­ter­ge­ord­ne­ten RAID-1-Verbunds verfügen also immer über den gleichen Da­ten­stand, der sich aber wiederum von dem Da­ten­stand aller weiteren un­ter­ge­ord­ne­ten RAID-1-Cluster un­ter­schei­det: Jeder Verbund verwaltet also separate Teile der In­for­ma­tio­nen, wobei dieser Umstand für eine zu­grei­fen­de Anwendung nicht er­sicht­lich ist.

Der Ausfall einer Fest­plat­te kann in einem RAID 10 pro Sub-Array, also pro RAID 1, kom­pen­siert werden, da zu jedem Zeitpunkt eine ge­spie­gel­te Variante mit dem exakt gleichen Da­ten­be­stand vorhanden ist. Dies bedeutet aber auch, dass immer maximal die Hälfte der Spei­cher­ka­pa­zi­tät der Ein­zel­lauf­wer­ke für Nutzdaten zur Verfügung steht. Die gleich­mä­ßi­ge Ver­tei­lung der Daten sorgt gleich­zei­tig dafür, dass Nutzer beim Zugriff von einer höheren Le­se­ge­schwin­dig­keit pro­fi­tie­ren.

RAID 10 speichert sämtliche Daten in doppelter Aus­füh­rung. Solange eine Platte eines Spie­gel­paars noch läuft, sind die ge­spei­cher­ten In­for­ma­tio­nen daher selbst beim Ausfall eines Da­ten­trä­gers sicher. Erst, wenn alle Spei­cher­me­di­en eines un­ter­ge­ord­ne­ten RAID 1 aufgrund eines Defekts oder aus anderem Grund ausfallen, gehen Daten verloren. Hierin liegt auch ein ent­schei­den­der Vorteil der Anordnung RAID 1+0 gegenüber der al­ter­na­ti­ven Anordnung RAID 0+1, bei der ein Schaden keiner konkreten Platte einer RAID-0-Un­ter­ein­heit zu­ge­wie­sen werden kann. Die Re­kon­struk­ti­on der Daten ist in einem RAID-10-System folglich deutlich un­kom­pli­zier­ter und schneller durch­ge­führt.

Eine große Stärke von RAID 10 liegt darüber hinaus in der Output-Rate, die ein solcher Spei­cher­ver­bund liefert: Durch das Striping der Daten sind die einzelnen Teil­blö­cke parallel verfügbar. Greift eine Anwendung also auf das System zu, kann sie von zwei oder mehr Platten gleich­zei­tig lesen und erhält so immer gleich mehrere Daten eines Streifens. Als Ein­zel­lauf­wer­ke bieten die ein­ge­bun­de­nen Fest­plat­ten diese Option lo­gi­scher­wei­se nicht, weshalb eine Op­ti­mie­rung der Le­se­ge­schwin­dig­keit quasi in allen RAID-10-Szenarien gegeben ist.

Die relativ kos­ten­in­ten­si­ve Kom­bi­na­ti­on von Striping und Spie­ge­lung der Daten bringt nicht nur Vorzüge mit sich. Ins­be­son­de­re zwei Nachteile sind fest­zu­hal­ten: Zum einen schränkt der Ansatz die maximale Spei­cher­ka­pa­zi­tät ent­schei­dend ein, da pro Gigabyte Nutzdaten auch ein Gigabyte für die Kopie dieser Daten zu berechnen ist. Zum anderen birgt RAID 10 das Risiko eines direkten Da­ten­ver­lusts, wenn beide Da­ten­trä­ger eines Spie­gel­paars gleich­zei­tig ausfallen. In diesem Fall ist der Ausfall von zwei Fest­plat­ten durch das Striping nicht zu kom­pen­sie­ren (anders als beim Ausfall von zwei Platten ver­schie­de­ner Sub-Arrays).

Si­cher­heit und Ge­schwin­dig­keit – das sind die beiden großen Stärken von Fest­plat­ten­ver­bun­den nach RAID-Level 10. Der ver­hält­nis­mä­ßig hohe Kos­ten­fak­tor sorgt dabei dafür, dass der Einsatz eines solchen Systems gut überlegt sein sollte. Sofern es das Budget hergibt, ist ein RAID 10 aber immer dann eine sinnvolle Lösung, wenn man Daten speichern möchte,

• auf die in aller Re­gel­mä­ßig­keit zu­ge­grif­fen wird;
• die möglichst schnell lesbar sein sollen;
• die ein Höchstmaß an Si­cher­heit genießen sollen.

Typische Ein­satz­ge­bie­te von RAID 10 sind daher Datenbank- und An­wen­dungs­ser­ver, die auf eine hohe Aus­fall­si­cher­heit und eine gute Output-Rate an­ge­wie­sen sind.

Die beiden al­ter­na­ti­ven RAID-Level 0 (Striping) und 1 (Spie­ge­lung) bieten für sich genommen nur jeweils eine der Ei­gen­schaf­ten von RAID 10, also entweder eine op­ti­mier­te Per­for­mance oder eine erhöhte Aus­fall­si­cher­heit im Vergleich zu den zu­grun­de­lie­gen­den Einzel-Fest­plat­ten. Mit RAID 5 und RAID 6 exis­tie­ren al­ler­dings auch RAID-Konzepte, die keine Kom­bi­na­ti­on aus mehreren Leveln dar­stel­len und dennoch Redundanz und Per­for­mance-Stei­ge­rung be­inhal­ten. Aus­führ­li­che In­for­ma­tio­nen zu den ver­schie­de­nen Methoden finden Sie in unserem großen RAID-Level-Vergleich.