Was ist RAID?

RAID, eine Abkürzung für „Redundant Array of Independent Disks“ oder auch „Redundant Array of Inexpensive Disks“, ist eine Technologie zur Speicherung von Daten, die darauf abzielt, Leistung, Zuverlässigkeit oder beides durch die Verwendung mehrerer Festplattenlaufwerke zu verbessern. Diese Festplatten werden in einem RAID-Verbund zusammengefasst und können je nach Konfiguration verschiedene Eigenschaften bieten, darunter Redundanz, gesteigerte Leistung oder eine Kombination aus beidem. RAID-Systeme werden häufig in Servern, NAS-Geräten (Network Attached Storage) und Unternehmensumgebungen eingesetzt, um Daten zu sichern und die Ausfallsicherheit zu erhöhen.

Das Konzept von RAID wurde erstmals Ende der 1980er Jahre von David A. Patterson, Garth A. Gibson und Randy Katz an der University of California, Berkeley, vorgeschlagen. Seitdem hat sich RAID zu einem wichtigen Bestandteil der Speichertechnologie entwickelt und ist in verschiedenen Ausführungen verfügbar.

Es gibt verschiedene RAID-Level, die jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile bieten:

  1. RAID 0 (Striping): Bei RAID 0 werden die Daten über mehrere Festplatten verteilt (Striping), um die Leistung zu verbessern. Es gibt jedoch keine Redundanz, sodass ein Ausfall eines Laufwerks zum Datenverlust führen kann. RAID 0 eignet sich daher am besten für Anwendungen, bei denen Leistung wichtiger ist als Datenintegrität, z. B. bei der Bearbeitung großer Dateien wie Videos.
  2. RAID 1 (Mirroring): RAID 1 verwendet Spiegelung, bei der Daten gleichzeitig auf zwei oder mehr Laufwerken gespeichert werden. Dadurch wird eine hohe Redundanz erreicht, da die Daten von einem Laufwerk wiederhergestellt werden können, wenn ein anderes ausfällt. RAID 1 bietet jedoch keine Leistungssteigerung im Vergleich zu RAID 0.
  3. RAID 5 (Striping mit Parität): RAID 5 kombiniert Striping mit Parität, wodurch Daten auf mehreren Laufwerken verteilt werden und gleichzeitig Paritätsinformationen zur Fehlererkennung und -korrektur gespeichert werden. RAID 5 bietet eine gute Balance zwischen Leistung und Redundanz und erlaubt den Ausfall eines einzigen Laufwerks, ohne Daten zu verlieren.
  4. RAID 6 (Doppelte Parität): Ähnlich wie RAID 5, aber mit zusätzlicher Parität, um zwei gleichzeitige Laufwerksausfälle zu tolerieren. RAID 6 bietet eine höhere Ausfallsicherheit als RAID 5, erfordert jedoch mehr Berechnungen und hat eine geringere Schreibleistung.
  5. RAID 10 (RAID 1+0): RAID 10 kombiniert die Vorteile von RAID 1 (Mirroring) und RAID 0 (Striping), indem es Daten spiegelt und sie dann streift. Dies bietet sowohl hohe Leistung als auch Redundanz, erfordert jedoch mehr Laufwerke als andere RAID-Level.

Darüber hinaus gibt es weitere RAID-Level wie RAID 2, RAID 3, RAID 4 und RAID 7, die jedoch weniger verbreitet sind und spezifische Anwendungsfälle haben.

RAID-Systeme bieten zahlreiche Vorteile, darunter:

  • Erhöhte Leistung: Durch Striping können RAID-Systeme die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten verbessern, insbesondere bei RAID-Leveln wie RAID 0 und RAID 10.
  • Redundanz und Ausfallsicherheit: Durch Spiegelung und Paritätsspeicherung können RAID-Systeme den Ausfall einzelner Festplatten tolerieren, ohne dass Daten verloren gehen, was die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit erhöht.
  • Skalierbarkeit: RAID-Systeme können durch Hinzufügen weiterer Festplatten leicht erweitert werden, um die Kapazität und Leistung zu erhöhen.
  • Flexibilität: Je nach den Anforderungen an Leistung, Redundanz und Speicherkapazität können verschiedene RAID-Level ausgewählt und konfiguriert werden.

Trotz ihrer Vorteile haben RAID-Systeme auch einige Einschränkungen und Nachteile:

  • Kosten: RAID-Systeme erfordern zusätzliche Hardware, was zu höheren Kosten führen kann, insbesondere bei RAID-Leveln mit hoher Redundanz wie RAID 1 oder RAID 6.
  • Komplexität: Die Konfiguration und Verwaltung von RAID-Systemen erfordert möglicherweise spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten, insbesondere bei komplexeren RAID-Leveln wie RAID 6 oder RAID 10.
  • Kein Ersatz für Backups: Obwohl RAID-Systeme Ausfallsicherheit bieten können, ersetzen sie keine regelmäßigen Backups. Ein versehentliches Löschen oder Beschädigen von Daten kann auch RAID-Systeme betreffen und erfordert eine separate Sicherung.

Insgesamt bieten RAID-Systeme eine effektive Möglichkeit, die Leistung, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit von Speichersystemen zu verbessern, und sie sind in einer Vielzahl von Anwendungen weit verbreitet, von Unternehmensservern bis hin zu persönlichen Speicherlösungen. Durch die Auswahl des richtigen RAID-Levels und die ordnungsgemäße Konfiguration können Organisationen und Benutzer sicherstellen, dass ihre Daten sicher und zuverlässig gespeichert sind.

USB over IP

Server sind Computer, die nicht direkt von einem User bedient werden. Sie stehen in einem abgelegenen Raum und werden remote bedient. Meistens ist auf Industrial PC Linux installiert, da dieses Betriebssystem die Ressourcen am besten verwalten kann und dabei gleichzeitig am schnellsten arbeitet. Da der User aber keinen direkten physikalischen Zugriff auf den Rechner hat, muss er dennoch an wichtige Schnittstellen, wie den USB-Port rankommen.

Dafür USB over IP entwickelt. Diese Technik erlaubt es, die USB Ports über das LAN zu verwalten. Da ein Server standardmäßig mit dem Netzwerk verbunden ist, stellt es die einfachste Lösung dar, um Daten zu transferieren.

Es gibt auch andere Anschlüsse die per LAN zugänglich gemacht werden können. Ein weiteres Beispiel ist der VGA Port. Bei einer Serverinstallation sieht man die Ausgabe des Rechners nicht an einem Bildschirm. Deshalb musste man sich etwas einfallen lassen um den Benutzern dennoch zu ermöglichen, den Bildschirm remote zu empfangen. VGA over IP war hier die Lösung. Die Eingabe musste natürlich auch realisiert werden, hier kam entweder USB over IP für neuere Systeme, oder Serial over IP für ältere Systeme ins Spiel. Der Benutzer merkt von diesen Systemen eigentlich nichts, er sieht nur, dass an dem abgelegenen Server die Maus funktioniert und dass er den Bildschirm empfangen kann.

Welche RAID-Arten gibt es?

RAID, was für „Redundant Array of Independent Disks“ steht, ist eine Technologie, die entwickelt wurde, um die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Computerspeichersystemen zu verbessern. RAID nutzt mehrere physische Festplatten und organisiert sie in einer Weise, die Vorteile in Bezug auf Datensicherheit, Geschwindigkeit oder beides bietet. Hier sind die grundlegenden RAID-Level:

  1. RAID 0 (Striping):
    • Vorteile: Hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeiten, da Daten über mehrere Festplatten verteilt sind.
    • Nachteile: Keine Redundanz, Ausfall einer Festplatte führt zum Datenverlust. Geeignet für temporäre Daten, bei denen Geschwindigkeit wichtiger ist als Sicherheit.
  2. RAID 1 (Mirroring):
    • Vorteile: Hohe Datensicherheit, da Daten auf mindestens zwei Festplatten identisch gespiegelt werden. Geringe Auswirkungen auf die Leseleistung.
    • Nachteile: Schreibgeschwindigkeit kann beeinträchtigt sein, da Daten auf mehreren Laufwerken gespiegelt werden müssen. Effiziente Nutzung der Festplattenkapazität ist geringer.
  3. RAID 5 (Striping with Parity):
    • Vorteile: Gute Kombination aus Leistung und Datensicherheit. Ausfall einer Festplatte kann durch die Paritätsinformationen wiederhergestellt werden.
    • Nachteile: Schreibgeschwindigkeit kann durch die Berechnung der Parität beeinträchtigt sein. Im Falle eines Festplattenausfalls während der Wiederherstellung ist das Array anfällig.
  4. RAID 6 (Striping with Dual Parity):
    • Vorteile: Bietet höhere Datensicherheit als RAID 5, da zwei Festplatten ausfallen können, bevor Daten verloren gehen.
    • Nachteile: Höherer Overhead durch doppelte Parität. Lesegeschwindigkeiten sind vergleichbar mit RAID 5, aber Schreibgeschwindigkeiten können langsamer sein.
  5. RAID 10 (Striping + Mirroring):
    • Vorteile: Kombiniert die Geschwindigkeitsvorteile von RAID 0 mit der Datensicherheit von RAID 1. Hohe Leistung und Zuverlässigkeit.
    • Nachteile: Benötigt mindestens vier Festplatten. Die effektive Kapazität beträgt die Hälfte der Gesamtkapazität der installierten Festplatten.

Es gibt auch andere RAID-Level und Varianten, aber diese fünf sind die am häufigsten verwendeten. RAID-Systeme werden oft in Serverumgebungen eingesetzt, um die Verfügbarkeit von Daten zu gewährleisten und die Ausfallsicherheit zu erhöhen. Es ist wichtig zu beachten, dass RAID keine Ersatzlösung für regelmäßige Backups ist, da es nicht vor allen Arten von Datenverlust schützen kann, z.B. durch versehentliches Löschen oder Dateikorruption.

Jeder RAID-Level hat seine eigenen Vor- und Nachteile, und die Auswahl hängt von den spezifischen Anforderungen und Prioritäten des Benutzers oder der Organisation ab. Einige RAID-Level bieten eine bessere Leistung, während andere mehr Schutz vor Datenverlust bieten. Es ist wichtig, die Bedürfnisse und Budgetbeschränkungen zu berücksichtigen, um die am besten geeignete RAID-Konfiguration auszuwählen.