Was ist RAID 1 und wie wird es verwendet?

Was verbirgt sich hinter dem RAID 1 Festplattenverbund?


Nachdem das Konzept des Zusammenschlusses von Speichermedien in einem sogenannten RAID erstmals 1987 beschrieben wurde, ist es auch Jahrzehnte später noch wichtig. So ist RAID 1 oder RAID Level 1 auch heute noch als Speicherlösung für Serveranwendungen gefragt: Der Festplattenverbund bietet das richtige Maß an Sicherheit, das Hochverfügbarkeitssoftware benötigt. Was macht ein RAID 1 System so sicher und was genau ist RAID 1?

Was genau ist RAID 1?


RAID 1 ist ein Speichersicherheitsstandard, der die Datensicherheit erhöhen soll. Das Konzept basiert auf einer Gruppe von zwei oder mehr Festplatten, die alle Daten gespiegelt oder doppelt speichern, um dieses Ziel zu erreichen. Das Hauptmerkmal von RAID 1 ist die Datenspiegelung, auch bekannt als "Mirroring". Bei einer RAID 1-Konfiguration werden alle Dateien, die auf Festplatte 1 erstellt und gespeichert werden, auch auf Festplatte 2 oder alle anderen Festplatten geschrieben, so dass das System eine vollständige Redundanz in Bezug auf den angegebenen Faktor aufweist: Wenn eine Festplatte ausfällt, übernimmt automatisch die nächste.

Hinweis
Das Speicherkontingent der kleinsten installierten Festplatte bestimmt die maximale Kapazität eines RAID-1-Verbunds bzw. des RAID-Levels 1.

Die Kontrolle von mehr als einer Festplatte während des Lesevorgangs und der Vergleich der gelesenen Datenströme miteinander kann die Sicherheit erhöhen, wenn der RAID-Controller (im Falle eines Hardware-RAIDs) oder die Verwaltungssoftware über eine Abgleichsfunktion verfügt. Bei Unstimmigkeiten generiert das System einen Fehler und ermöglicht so eine frühzeitige Erkennung von Hardwarefehlern. In diesem Fall leidet die Leistung des Systems jedoch geringfügig. Die Lesegeschwindigkeit ist ein weiterer Bereich, in dem die geeignete Funktionalität der Kontrollinstanzen helfen kann: Ähnlich wie bei einem RAID 0-Verbund greift das RAID 1-System während der Lesephase auf mehrere Festplatten zu und liest dann verschiedene Sektoren dieser Platten gleichzeitig ein. Mit dieser Methode kann zum Beispiel die Ausgangsleistung von zwei verbundenen Festplatten verdoppelt werden.

Definition


Ein RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist eine Sammlung von mindestens zwei verschiedenen Speichermedien, die zusammen ein großes logisches Laufwerk bilden. Die konkrete Funktion wird durch die jeweiligen Festplatteninstallationen bestimmt, die in RAID-Levels wie RAID 1 definiert sind. Die wichtigsten Punkte sind Datensicherheit und erhöhter Datendurchsatz.

Mit Ausnahme der Mindestanzahl von zwei Festplatten gibt es keine Begrenzung oder Vorgabe für die Anzahl der Speichermedien in einem RAID 1. Die Vertrauenswürdigkeit der Daten wird automatisch mit jedem Medium, auf dem sie dupliziert werden, erhöht. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass die Speicherkapazität nicht mit der Anzahl der Festplatten steigt, sondern immer durch die Kapazität der kleinsten eingeschränkten Komponente begrenzt ist.

Was sind die Vor- und Nachteile einer RAID 1-Konfiguration?

RAID 1 zeichnet sich im Vergleich zu anderen Speicherverbünden durch seine Einfachheit aus. Alle angeschlossenen Laufwerke haben die gleichen Daten, d.h. den gesamten Datenbestand des Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt. Mit der richtigen Hardware könnte theoretisch jede Festplatte in einem eigenen Computer betrieben und genutzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass man sich keine Sorgen machen muss, dass eine einzelne Komponente ausfällt: Das RAID-1-System kann weiterhin normal funktionieren und die defekte Festplatte kann jederzeit ausgetauscht werden.

Hinweis
Ein RAID-System sollte nicht als Ersatz für eine Backup-Lösung angesehen werden! Es gibt keine Methode, um Daten wiederherzustellen, die in einem RAID-1-Verbund verloren gegangen sind, z. B. weil sie versehentlich gelöscht wurden oder weil ein Datenblock zerstört wurde.

Wenn der Controller oder die Verwaltungssoftware den gleichzeitigen Zugriff auf mehr als ein Speichermedium unterstützt, kann RAID 1 eine höhere Lesegeschwindigkeit und zusätzlichen Festplattenschutz bieten. Dies wird im ersten Fall durch den parallelen Zugriff auf einzelne Sektoren und im zweiten Fall durch die Datenausrichtung ermöglicht.

Da jede Festplatte im Verbund den gleichen Datenstatus haben muss, geht ein erheblicher Teil des potenziellen Speicherplatzes verloren. Ein RAID-1-Verbund ist dagegen mindestens doppelt so teuer wie einzelne Datenträger mit der gleichen Speicherkapazität (wenn zwei Festplatten zusammengeschlossen werden). Im Vergleich zu anderen RAID-Levels, die Redundanz unter Verwendung von Parität bieten, ist der hohe Kostenfaktor von RAID 1 ebenfalls ein Nachteil.

Vorteile Nachteile
Redundanz in vollem Umfang Die Speicherkapazität des Arrays ist auf die Kapazität der kleinsten Festplatte begrenzt.
Ein geeigneter Controller oder eine entsprechende Software kann optional die Datensicherheit und Geschwindigkeit erhöhen. Faktor der hohen Kosten

Wo kommt RAID 1 ins Spiel?

Wenn eine hohe Verfügbarkeit der gespeicherten Daten erforderlich ist, ist die Kombination von Festplatten in einem RAID 1 immer sinnvoll. Diese redundanten Arrays eignen sich jedoch nicht für die Sicherung großer Datenmengen, da ihr Speicherplatz relativ teuer ist. Für viele Arten von Serversystemen (einschließlich Betriebssystemen) gibt es geeignete Anwendungssituationen, wie z. B. Installationen für Datei- oder Webserver.

RAID 1 wird auch häufig in Verbindung mit anderen RAID-Levels verwendet, um noch leistungsfähigere Speicherlösungen zu konstruieren. Die Kombination RAID 10 (auch bekannt als RAID 1+0) ist sehr beliebt, da sie sowohl einen RAID 1-Schutz als auch eine hoch optimierte Lese- und Schreibleistung bietet.

Tipp
Nach RAID 1 sind auch bei Hardware-Installationen regelmäßige Backups erforderlich.

Welche anderen RAID-Level sind wichtig?
RAID 1 bietet Datenredundanz gemäß der traditionellen RAID-Spezifikation. Andere Level speichern Daten ebenfalls redundant, aber auf eine andere Weise als RAID 1. RAID 5 und RAID 6 zum Beispiel replizieren die Nutzdaten nicht und verlassen sich stattdessen auf Paritätsinformationen, um eine redundante Speicherung zu gewährleisten. Ein RAID 0 System hingegen arbeitet völlig ohne Redundanz und ist damit ein "redundanter" Verbund von separaten Festplatten im eigentlichen Sinne. Unser großer RAID-Level-Vergleich bietet eine gründliche Untersuchung der verschiedenen RAID-Konfigurationen.

Logischer Datenverlust an RAID

  • Firmware-Update Fehlgeschlagen
  • Konfiguration des RAID-Controllers gelöscht
  • Löschen von Ordnern und Dateien
  • Löschen von Freigabe-Ordnern
  • RAID Formatierung
  • RAID versehentlich aufgelöst
  • Verlust der Arraydaten
  • Verlust der Reihenfolge der Festplatten
  • Verschlüsseltes Volume beschädigt
  • Versehentliches Löschen des Array-Volumens
  • Virenbefall, Trojaner

Symptome des RAID-Ausfall

  • Freigaben nicht zugreifbar
  • Im degradierten Modus Nur Lesen
  • Ungültiges RAID-Volumen
  • Kritischer Zustand des Array / Verbund
  • Netzwerk-Freigabe verschwunden
  • RAID offline
  • RAID critical
  • RAID wird als degradiert / degraded gemeldet
  • Speicher – Verbund offline
  • Symptome des RAID Ausfalls
  • Volume crashed
  • Volume abgestürzt / lost

Mechanischer Schaden an RAID

  • Bad Blocks bzw. defekten Sektoren
  • Beschädigt Schreib-Leseköpfe
  • Defekter RAID-Controller
  • Defekt des Server-Mainboards (integriertem RAID-Controller)
  • Defektes PCB (Printed Circuit Board) Platine der Festplatte
  • Durch Feuer verursachter Datenverlust
  • Durch Wasser verursachter Datenverlust
  • Festplatten Firmware-Fehler
  • Fall-, Sturz- und Stoßschäden
  • Festplatten-Schäden aufgrund von Naturkatastrophen
  • Head-Crash bei Festplatte im RAID
  • HDD Ausfall durch Abnutzung
  • HDD Ausfall durch Überhitzung
  • Motorschaden an Festplatte
  • Oberflächenschäden bei Festplatte im RAID
  • Probleme mit dem Servomechanismus
  • Rebuild bei mechanisch beschädigten Festplatten
  • Schadhafte Oberfläche innerhalb der Service-Area

Symptome des RAID-Ausfalls

  • Device I/O Fehler
  • Platte ausgefallen
  • Antrieb fehlt
  • Ausgefallene Festplatte
  • Freigaben nicht zugreifbar
  • Im degradierten Modus Nur Lesen
  • Ungültiges RAID-Volumen
  • Kritischer Zustand des Array / Verbund
  • LED an RAID-Festplatte rot
  • Mehrfacher Festplattenausfall
  • Netzwerk-Freigabe verschwunden 
  • RAID kritisch
  • RAID offline
  • RAID Server piept, piepst
  • RAID wird als degradiert / degraded gemeldet
  • Server startet oder bootet nicht
  • Speicher – Verbund offline
  • Volume abgestürzt / lost
  • Volume crashed
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