Raid 5 – Bei diesem Level sind die beiden wichtigsten Begriffe die Parität und die Leistung

Es gibt viele verschiedene RAID-Levels, die eingesetzt werden, um Daten zu sichern und eines davon ist RAID 5. Bei diesem Level sind die beiden wichtigsten Begriffe die Parität und die Leistung. Beim RAID Level 5 handelt es sich auch um ein so genanntes Hardware-RAID, das heißt dass mehrere Festplatten Zusammenwirken.

Das passiert alles mit Hilfe eines RAID-Controllers, der auch die Organisation übernimmt. Dieser Controller ist auch ganz in der Nähe der Festplatten angeordnet. Es ist machbar diesen direkt im PC-Gehäuse einzubauen, dies muss aber nicht sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Controller in ein externes Gehäuse, das Disk Array, integriert wird.

Dort werden dann auch die Festplatten montiert. In den vergangenen Jahren hat es sich auch etabliert, dass die Raid Controller teilweise auf dem Mainboard der Heimcomputer oder auch auf denen von Personal-Computern montiert werden. Eine Alternative ist auch das Angebot zur Kartenerweiterung im Bereich des Niedrigpreis-Sektors. Allerdings besteht bei einem derartigen Aufbau oft nicht die Möglichkeit RAID Level 5 zu integrieren. Es gibt in vielen Fällen eine Beschränkung auf RAID 0 oder RAID 1. Das Denken des RAIDs wird oft auf die CPU abgewälzt, damit die angebotenen Lösungen im nicht professionellen Bereich nicht zu teuer werden. Ein großer Nachteil besteht auch in der Abhängigkeit vom RAID-Controller. Denn bei einer Fehlfunktion des Controllers kann es genauso zum Datenverlust kommen, wie wenn Festplatten ausfallen oder kaputt gehen. Hämischerweise werden derartige Controller auch als so genanntes Fake-RAID tituliert.

Kommen wir nun aber detailliert zum RAID Level 5, bei dem ein großer Vorteil der gesteigerte Datendurchsatz beim Lesen der Daten ist. Noch dazu kommt der Vorteil der Redundanz bei Kosten, die sich noch im Rahmen bewegen. Dieses RAID Level ist darüber hinaus auch das beliebteste. Wenn an einem Rechner sehr viel geschrieben wird und die Änderungen nur sehr klein sind und nicht zusammenhängen, so kann RAID 5 nicht empfohlen werden. Wenn es zum zufälligen Schreibzugriff kommt, so ist mit einer Abnahme des Datendurchsatzes aufgrund des zweiphasigen Schreibverfahrens. Stattdessen wäre hier RAID 0+1 zu empfehlen. Das RAID Level 5 stellt eine der kostengünstigsten Möglichkeiten zur Verfügung, um Daten auf mehreren Festplatten verteilt redundant abzuspeichern. Zudem kann dabei die Kapazität der Festplatten effizient ausgenutzt werden. Allerdings ist es so, dass dies erst ein Vorteil ist, wenn mehr als vier Festplatten am Controller angeschlossen sind, da die Kosten für den RAID-Controller hoch sind. Ein RAID 5 Controller mit drei Festplatten kostet in etwa genauso viel wie eine vierte Festplatte für ein RAID 10.

Sehr wichtig bei RAID Level 5 ist auch die nutzbare Gesamtkapazität. Dabei gibt es die Formel: Kapazität der kleinsten Festplatte des RAIDs * (Anzahl der Festplatten – 1). Wenn zum Beispiel vier Festplatten mit einer Kapazität von 200 Gigabyte zum Einsatz kommen, so können 600 Gigabyte effektiv genutzt werden. Bei RAID 10 hingegen könnten nur 400 GB verwendet werden, weil die Hälfte des Speicherplatzes redundant wäre. Bei einem RAID Level 5 kommt es beim Ausfall einer Festplatte des RAID-Verbunds zur Gewährleistung der Datensicherheit von maximal einer Festplatte. Wenn es zum Ausfall einer Platte kommt, so ist festzustellen, dass die Leistung nach dem Ausfall und auch während des Rebuilds stark nachlässt. Die Wiederherstellung der Daten erfolgt mit Hilfe der Paritätbits. Bei diesem RAID Level ist es so, dass die Daten verteilt über alle zum RAID gehörenden Platten geschrieben werden. Wenn drei Platten zum RAID gehören läuft die Speicherung in etwa so ab: 12 Bit müssen gespeichert werden, so wird das erste Bit auf der ersten Platte, das zweite auf der zweiten und auf der dritten ein Prüf- oder Paritätsbit gespeichert. Dann geht es weiter mit Bit drei auf der ersten Plattem, einem Paritätsbit auf der zweiten Platte und dem vierten Bit auf der dritten Platte. Als nächsten folgt ein Paritätsbit auf der ersten Platte, das fünfte Bit auf der zweiten und das sechste Bit auf der dritten. Nach diesem Schema geht es weiter bis die 10 Bits auf die Platten geschrieben wurden. Dieser Vorgang wird am deutlichsten, wenn das Szenario auf einem Blatt Papier skizziert. Wenn es bei diesem Beispiel nun zum Ausfall der ersten Festplatte kommt, so können die Daten dieser Platte mit Hilfe der beiden verbliebenen Platten und den Paritätsbits wiederhergestellt werden. Allerdings arbeitet das RAID während einem Rebuild eben nur sehr langsam.

Mittlerweile gibt es auch eine recht neue Methode, mittels der die Leistung einer Wiederherstellung deutlich beschleunigt wird. Die Rede ist vom präemptiven RAID 5. Dabei ist es so, dass interne Fehlerkorrekturstatistiken von den Festplatten helfen den Ausfall einer Festplatte präziser vorherzusagen. Zur Vorsorge wird dann die Platte, die am meisten gefährdet ist mit den kompletten, darauf gespeicherten Daten, synchronisiert. Somit kann diese Platte, wenn es dann zum Ausfall kommt, sofort eingesetzt werden und die Arbeit der ausgefallenen übernehmen. Dabei ist der Platzbedarf geringer und die Ausfallsicherheit ist ähnlich gut, wie die bei einem RAID Level 6. Das präemptive RAID 5 wird jedoch bisher nur sehr selten in High-End Systemen implementiert, da der Aufwand doch sehr hoch ist. Auch gibt es Studien, die belegen, dass die Vorhersagen zu einem Ausfall nur in beschränktem Umfang hilfreich sind und genutzt werden können.