RAID 5: Alle wichtigen In­for­ma­tio­nen zu dem RAID-Level

Wer Fest­plat­ten zu einem RAID (Redundant Array of In­de­pen­dent Disks) zu­sam­men­schlie­ßen möchte, hat dazu ver­schie­de­ne Varianten zur Verfügung. Eines der ge­bräuch­lichs­ten Level, wie diese un­ter­schied­li­chen RAID-Setups genannt werden, ist RAID 5. Der Verbund aus drei oder mehr Da­ten­trä­gern zeichnet sich durch seine gute Balance zwischen Per­for­mance- und Si­cher­heits­stei­ge­rung und den daraus re­sul­tie­ren­den Zu­satz­kos­ten aus. Welche Faktoren führen zu diesem guten Preis-Leistungs-Ver­hält­nis und wie funk­tio­niert ein RAID 5?

Als RAID 5 be­zeich­net man einen Verbund aus drei oder mehr Fest­plat­ten, der als ein logisches Laufwerk fungiert und einzelne Da­ten­trä­ger in puncto Aus­fall­si­cher­heit und Le­se­ge­schwin­dig­keit deutlich aussticht. Um diese beiden Vorzüge bieten zu können, setzt ein RAID-5-System auf zwei gemeinsam aktive Verfahren: Ei­ner­seits verteilt ein solcher Verbund die zu spei­chern­den Dateien gleich­mä­ßig auf alle ein­ge­spann­ten Platten, was auch als „Striping“ (von engl. stripes „Streifen“) bekannt ist. An­de­rer­seits berechnet ein RAID 5 für sämtliche ab­ge­leg­ten Nutzdaten passende Pa­ri­täts­in­for­ma­tio­nen, die ebenfalls auf die ver­schie­de­nen Spei­cher­me­di­en verteilt werden. Mittels XOR-Ver­knüp­fung er­mög­licht das Spei­cher­sys­tem dann die Re­kon­struk­ti­on verloren ge­gan­ge­ner bzw. be­schä­dig­ter Da­ten­blö­cke.

Die Ge­samt­ka­pa­zi­tät, die ein RAID-5-System für Nutzdaten bietet, lässt sich mit folgender Formel berechnen:

Für drei Spei­cher­me­di­en mit jeweils 1 Terabyte (TB) bedeutet dies also bei­spiels­wei­se ein Fas­sungs­ver­mö­gen von 2 Terabyte. Die übrigen 1 Terabyte sind für die Pa­ri­täts­in­for­ma­tio­nen blockiert. Un­ab­hän­gig von der Ge­samt­grö­ße des Speichers steht dabei immer der Grundsatz, dass ein RAID 5 nur dann gefährdet ist, wenn min­des­tens zwei Fest­plat­ten gleich­zei­tig ausfallen. Ty­pi­scher­wei­se wählt man im Übrigen eine ungerade Zahl an Da­ten­trä­gern, also drei, fünf, sieben usw.

RAID 5 zeichnet sich wie eingangs erwähnt durch das gute Ver­hält­nis von Preis und Leistung aus. Dieses ist zum einen das Ergebnis der ef­fi­zi­en­ten Ge­ne­rie­rung von Redundanz: Anders als bei anderen Systemen sind die Dateien nicht in mehr­fa­cher Aus­füh­rung ge­spei­chert, sondern nur dank der Pa­ri­täts­blö­cke redundant. Gegenüber den Ein­zel­lauf­wer­ken nimmt das Spei­cher­ver­mö­gen zwar ab, al­ler­dings bewahren RAID-5-Verbunde einen ver­gleichs­wei­se großen Teil der ur­sprüng­li­chen Kapazität. Zum anderen stellen derartige Zu­sam­men­schlüs­se eine kos­ten­güns­ti­ge Lösung dar, um die Le­se­ge­schwin­dig­keit zu erhöhen: Das Striping der Daten erlaubt den par­al­le­len Zugriff auf mehrere Teile eines zu­sam­men­ge­hö­ren­den Da­ten­blocks, sodass an­fra­gen­de Geräte den Le­se­vor­gang deutlich schneller ab­schlie­ßen können.

Eine weitere Stärke von RAID 5 ist die erhöhte Aus­fall­si­cher­heit. Fällt eine Fest­plat­te aus, weil sie defekt ist, oder gehen die Daten einer Platte aus anderen Gründen verloren, lässt sich der Betrieb dennoch auf­recht­erhal­ten. Da die übrigen Spei­cher­me­di­en während des Wie­der­her­stel­lungs­pro­zes­ses stärker aus­ge­las­tet sind, erhöht sich das Aus­fall­ri­si­ko während dieses Zeitraums jedoch deutlich.

Der RAID-5-Ansatz ist aber nicht ohne Nachteile: Jeder Schreib­vor­gang auf das Fest­plat­ten-Cluster ist mit einem zu­sätz­li­chen Le­se­schritt verbunden, um die bereits vor­han­de­nen Pa­ri­täts­in­for­ma­tio­nen zu prüfen und neu zu berechnen. Im Anschluss ist ein weiterer Schritt er­for­der­lich, um die Pa­ri­täts­da­ten zu den neu ge­spei­cher­ten Nutzdaten auf die Platten zu verteilen. Im Vergleich zu den Ein­zel­lauf­wer­ken und anderen RAID-Leveln wie RAID 0 fällt die Schreib­ge­schwin­dig­keit der Da­ten­trä­ger in einem RAID-5-System also we­sent­lich niedriger aus.

RAID-Level 5 bietet einen guten Kom­pro­miss zwischen Kosten und Leis­tungs­op­ti­mie­rung gegenüber Ein­zel­lauf­wer­ken. Auch in puncto Aus­fall­si­cher­heit weiß ein solcher Verbund zu punkten, was ebenfalls für seinen Einsatz spricht. Die deutlich ein­ge­schränk­te Schreib­ra­te sorgt al­ler­dings dafür, dass die Spei­cher­lö­sung für Da­ten­be­stän­de mit vielen großen Dateien un­in­ter­es­sant ist. Mit anderen Worten: RAID 5 kann seine Stärken nur bei An­wen­dun­gen aus­spie­len, die Zugriffe auf viele kleine Da­tei­blö­cke starten. Zu den typischen An­wen­dungs­sze­na­ri­os von RAID 5 zählen daher Server für Mi­kro­trans­ak­tio­nen und Da­ten­bank­ser­ver, die zwar eine Vielzahl an Einträgen umfassen können, aber hin­sicht­lich maximaler Da­tei­grö­ße deutlich begrenzt sind.

Der ef­fi­zi­en­te Ansatz, mit Parität für eine Redundanz der Daten zu sorgen, kommt nicht nur in RAID 5 zum Einsatz: Auch RAID-Level 6 setzt auf dieses Prinzip und verteilt die Pa­ri­täts­in­for­ma­tio­nen sogar doppelt auf die ein­ge­bun­de­nen Da­ten­trä­ger. Einen gänzlich anderen Weg gehen die Level RAID 1 und RAID 10: Bei diesen findet eine voll­stän­di­ge Spie­ge­lung der Daten statt, wodurch diese Systeme eine Redundanz von ein­hun­dert Prozent bieten. Mit RAID 0 existiert darüber hinaus ein Konzept, das aus­schließ­lich auf eine Ge­schwin­dig­keits­stei­ge­rung mit Striping setzt und keinerlei Redundanz bietet.

Eine aus­führ­li­che Ge­gen­über­stel­lung der ver­schie­de­nen Systeme finden Sie in unserem zu­sam­men­fas­sen­den RAID-Level-Vergleich.