Erklärung und Berechnung RAID 0, 1, 5, 6 und 10

Erklärung und Berechnung RAID 0, 1, 5, 6 und 10
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Ein RAID ist ein Verbund aus mehreren Festplatten, mit dem Ziel, die Datensicherheit und/oder die Geschwindigkeit der Datenübertragung zu erhöhen.

Dabei kann aber das RAID ein vollwertiges Backup auf andere Speichermedien nie ersetzen. Schließlich werden hier alle Änderungen sofort niedergeschrieben. Somit können versehentliche oder durch Schadsoftware verursachte Schäden nicht wieder rückgängig gemacht werden.

In diesem Artikel gehe ich auf die einzelnen RAIDs kurz ein und erkläre mit jeweils einem Beispiel, wie man die verfügbare Kapazität ermittelt.

RAID 0

RAID 0

Quelle: wikipedia.org

Dieses RAID fasst mehrere (min. 2) zu einer großen Festplatte zusammen.
Dabei werden die Daten unter den verfügbaren Festplatten verteilt.

Dadurch wird die Schreib- und Lesegeschwindigkeit erheblich gesteigert, leider aber auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Daten verloren gehen.

Sobald hier ein Teil des Arrays ausfällt, sind alle darauf gespeicherten Dateien verloren und nicht wiederherstellbar.

Die Berechnung ist aber sehr einfach.
Für unser Beispiel wollen wir 2 HDDs mit jeweils 500 GB zusammenfassen.

Dafür rechnen wir einfach die Kapazitäten der beiden zusammen und erhalten 1 TB:

500 GB + 500 GB = 1000 GB = 1 TB

 

RAID 1

RAID 1

Quelle: wikipedia.org

Mit diesem RAID wird ein maximaler Schutz vor Ausfällen einzelner Festplatten (min. 2) erreicht.

Hier wird eine 1:1 auf die andere gespiegelt, woraus sich leider auch der größte Nachteil dieses RAIDs ergibt.

Die maximale Größe dieses Arrays ergibt sich aus einer und kleinsten Festplatte in dem selben Verbund.

Das heißt, dass bei angenommen 4 Festplatten mit 500 GB  im RAID 1 gerade einmal  500 GB verfügbar sind. Dafür können hier aber 3 von 4 Festplatten gleichzeitig ausfallen.

 

RAID 5

Quelle: wikipedia.org

Quelle: wikipedia.org

Dieses RAID ist wahrscheinlich das am meisten eingesetzte RAID. Es benötigt mindestens 3 Festplatten und verteilt die Daten ähnlich dem RAID 0 auf verschiedene HDDs.

Jedoch wird hier zusätzlich mit Hilfe eines XORs Paritäten berechnet und ebenfalls abwechselnd auf die einzelnen Festplatten verteilt, jedoch nie auf die selbe wie das Original, aus dem die Parität berechnet wurde.

Daher kann hier eine Festplatte ausfallen ohne Datenverlust zu verursachen.
Aufgrund der Berechnungen der Parität und das ggf. Wiederherstellen mit Hilfe der Parität benötigt dieses RAID wesentlich mehr Rechenleistung als die RAIDs 0, 1 und 10.

Für die Berechnung nehmen wir wieder an, dass wir 3 Festplatten mit je 500 GB zusammen schalten möchten.
Die verfügbare Kapazität für diese Art Array berechnet sich wie folgt:

(3 - 1) * 500 GB = 1000 GB = 1,0 TB

Hierbei wird eine Festplatte abgezogen, da durch die Paritäten so viel Platz verloren geht, wie eine Festplatte groß ist.

 

RAID 6

RAID 6

Quelle: wikipedia.org

RAID 6 ist der große Bruder des RAID 5.
Die Funktion ist hier die selbe, nur das hier mindestens 4 Festplatten benötigt werden und maximal 2 gleichzeitig ausfallen dürfen.

Dabei wird die Parität auf 2 verschiedenen HDDs verteilt, auf denen aber auch keine der Originaldateien liegen.

Wir nehmen wieder unser Beispiel von oben, nur das wir diesesmal 4 Festplatten benötigen.
Die Berechung der Kapazität geschieht sehr ähnlich wie beim 5er:

(4 - 2) * 500 GB = 1000 GB = 1 TB

Ähnlich wie oben, werden die durch die Parität benötigten Festplatten abgezogen. Bei diesem RAID sind es 2 Festplatten.

 

RAID 10

RAID 10

Quelle: wikipedia.org

In dieser Gattung der RAIDs werden die Vorteile der 1er und 0er vereint. Dadurch ergibt sich eine höhere Lese- und Schreibgeschwindigkeit sowie Sicherheit.

Wie im Bild schon ersichtlich wird, sind mindestens 4 Festplatten nötig.
Es werden bei unserem Beispiel 2 RAID 1 gebildet (Subraid), die wiederum in ein RAID 0 zusammengefasst werden.

Dadurch kann von den beiden Sub-RAIDs jeweils eine Festplatte ausfallen. Fallen jedoch 2 des selben Sub-RAIDS aus, tritt Datenverlust auf.

Die Berechnung mit unserem Beispiel und 500 GB Festplatten erfolgt dabei so:

(4 / 2) * 500 GB = 1000 GB = 1 TB

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6 Kommentare “Erklärung und Berechnung RAID 0, 1, 5, 6 und 10

  1. Eine sehr hilfreiche Erklärung – auf jeden Fall!
    Jedoch habe ich eine Frage bzgl. des RAID 1.

    Auf anderen Internetquellen wird die Kapazität der HDDs immer mit der folgenden Formel berechnet:
    Kapazität = (Anzahl HHDs / 2) * Kapazität HDD

    1. Hallo Alexander,

      vielen Dank. Freut mich sehr.

      Zu deiner Frage: ich nehme an, dass in den anderen Beispielen immer von 2 HDDs im RAID 1 die Rede war? Dann würde die Berechnung stimmen, ist aber so nicht zu empfehlen. Sind es jedoch mehr als 2 HDDs im RAID 1, dann stimmt der Rechenweg nicht mehr. Wie im Artikel beschrieben, werden die Daten alle 1:1 auf die anderen Festplatten geschrieben und nichts aufgeteilt, wie das bei den anderen RAIDs der Fall ist. Daraus ergibt sich eben der Speicherplatz einer und der kleinsten Festplatte im selben Verbund.
      Der NAS-Hersteller Synology bietet zum Beispiel einen sehr guten RAID-Rechner an: https://www.synology.com/de-de/support/RAID_calculator, mit dem du die einzelnen RAID-Systeme anschaulich „zusammenbauen“ kannst.

      Ich hoffe ich konnte deine Frage beantworten.

      Grüße
      Sebastian

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