Wer sich mit Datenspeichern beschäftigt, trifft schnell auf Abkürzungen wie RAID, HBA, XOR oder JBOD. Dieses RAID-Glossar erklärt die wichtigsten Fachbegriffe in verständlicher Sprache. Es hilft dabei, Datenblätter, Controller-Menüs und Anleitungen besser einzuordnen.
Wichtig: Ein RAID erhöht je nach Aufbau die Verfügbarkeit oder Leistung eines Speichers. Es ersetzt jedoch kein Backup. Fehlerhafte Dateien, versehentliches Löschen, Schadsoftware und Schäden am gesamten System können auch mehrere Laufwerke gleichzeitig betreffen.
Grundlagen: RAID und Speicherverbünde
Array
Ein Array ist ein Verbund aus mehreren Laufwerken, den das Betriebssystem häufig als ein gemeinsames logisches Laufwerk sieht. Wie Daten und Prüfinformationen auf die einzelnen Datenträger verteilt werden, bestimmt das gewählte RAID-Level.
RAID
RAID steht für Redundant Array of Independent Disks. Mehrere physische Laufwerke werden zu einem logischen Speicherverbund zusammengefasst. Je nach Verfahren stehen Geschwindigkeit, nutzbare Kapazität oder Ausfallsicherheit im Vordergrund.
RAID-Level
Ein RAID-Level beschreibt die Methode, mit der ein RAID-System Daten verteilt und absichert. Die Nummer allein ist keine Qualitätsstufe. RAID 1 spiegelt Daten, RAID 5 arbeitet beispielsweise mit verteilter Parität. Die passende Variante hängt von Arbeitslast, Anzahl der Laufwerke und gewünschter Fehlertoleranz ab.
Redundanz
Redundanz bedeutet, dass Informationen mehrfach oder zusammen mit Wiederherstellungsdaten gespeichert werden. Fällt ein Laufwerk aus, kann ein redundanter Verbund weiterarbeiten. Redundanz schützt nicht vor allen Ursachen eines Datenverlusts und ist deshalb nur ein Teil eines Schutzkonzepts.
Nutzkapazität
Die Nutzkapazität ist der Speicherplatz, der nach Abzug von Spiegelungen, Paritätsdaten und technischen Reserven tatsächlich verfügbar bleibt. In einem Verbund mit unterschiedlich großen Laufwerken bestimmt häufig das kleinste Laufwerk, wie viel Kapazität jedes Mitglied beitragen kann.
Verteilung und Schutz der Daten
Striping
Beim Striping werden zusammengehörige Datenblöcke über mehrere Laufwerke verteilt. Dadurch können mehrere Datenträger parallel arbeiten. Striping allein bietet jedoch keine Redundanz: Fällt ein beteiligtes Laufwerk aus, ist der gesamte Datenbestand des Verbunds gefährdet.
Mirroring
Mirroring bezeichnet das Spiegeln identischer Daten auf mindestens zwei Laufwerke. Ein typisches Beispiel ist RAID 1. Fällt ein Datenträger aus, bleibt eine weitere Kopie verfügbar. Die nutzbare Kapazität ist entsprechend geringer als die gesamte Rohkapazität.
Parität
Parität sind berechnete Zusatzinformationen, mit denen sich fehlende Daten nach dem Ausfall eines Laufwerks rekonstruieren lassen. Bei vielen Verfahren werden die Paritätsblöcke auf mehrere Datenträger verteilt. Schreiben und Wiederaufbau benötigen dafür zusätzliche Rechen- und Laufwerksarbeit.
XOR
XOR ist eine logische Operation, die häufig zur Berechnung von Paritätsinformationen eingesetzt wird. Aus vorhandenen Datenblöcken und der Parität kann ein fehlender Block rekonstruiert werden. Moderne Controller und Prozessoren führen solche Berechnungen meist hardwarebeschleunigt aus.
Stripe Size
Die Stripe Size, teils auch Chunk Size genannt, legt fest, wie groß ein Datenabschnitt ist, bevor die Verteilung auf das nächste Laufwerk wechselt. Kleine und große Werte eignen sich für unterschiedliche Zugriffsmuster. Ein optimaler Wert hängt daher von Anwendung, Dateigrößen und Controller ab.
Hardware und Schnittstellen
RAID-Controller
Ein RAID Controller verwaltet den Speicherverbund und präsentiert ihn dem Betriebssystem als logisches Laufwerk. Ein dedizierter Hardware RAID Controller kann einen eigenen Prozessor, Cache und eine Absicherung für noch nicht geschriebene Daten besitzen.
Software-RAID
Bei einem Software RAID übernimmt das Betriebssystem die Verwaltung des Verbunds. Es benötigt keinen eigenständigen Controller für die RAID-Logik und ist oft flexibel sowie transparent administrierbar. Leistung und Wiederherstellungsverhalten hängen von Software, Treibern und Systemressourcen ab.
HBA
HBA bedeutet Host Bus Adapter. Ein HBA verbindet Laufwerke mit dem Host, ohne zwingend selbst einen RAID-Verbund zu erzeugen. Das ist besonders nützlich, wenn ein Betriebssystem oder ein Dateisystem wie ZFS direkten Zugriff auf die einzelnen Datenträger benötigt.
SATA
SATA steht für Serial ATA und ist eine verbreitete Schnittstelle für Festplatten und SSDs. Ein SATA RAID kann aus mehreren entsprechenden Laufwerken bestehen. Anschlussart, Übertragungsrate und RAID-Verfahren sind dabei getrennte Eigenschaften.
SAS
SAS steht für Serial Attached SCSI. Die Schnittstelle ist vor allem in Servern und Speichersystemen verbreitet. SAS-Komponenten unterstützen je nach Ausführung Funktionen wie Dual-Port-Anbindungen; kompatible Controller können häufig auch SATA-Laufwerke ansprechen.
Cache
Ein Controller-Cache puffert Lese- oder Schreibzugriffe. Ein Schreibcache kann die wahrgenommene Leistung deutlich erhöhen, muss bei Stromausfall aber zuverlässig geschützt sein. Ohne Absicherung können bestätigte, noch nicht auf die Laufwerke geschriebene Daten verloren gehen.
BBU und Cache-Schutz
BBU steht für Battery Backup Unit. Sie versorgt einen flüchtigen Controller-Cache bei Stromausfall vorübergehend. Neuere Systeme nutzen oft Flash-Speicher in Verbindung mit einem Kondensator. Entscheidend ist nicht die Technikbezeichnung, sondern dass ausstehende Schreibdaten nachweisbar erhalten bleiben.
Betrieb, Fehler und Wiederherstellung
Degraded
Degraded bezeichnet einen beeinträchtigten Zustand: Der Verbund arbeitet noch, hat aber einen Teil seiner Redundanz verloren. Ein weiterer Laufwerksfehler kann dann zum Ausfall führen. Ursache, Backup-Status und Ersatzstrategie sollten deshalb sofort geprüft werden.
Rebuild
Beim Rebuild rekonstruiert das System die Daten eines ausgefallenen Laufwerks auf einem Ersatzdatenträger. Dieser Vorgang belastet alle beteiligten Laufwerke und kann je nach Kapazität und Auslastung lange dauern. Währenddessen ist der Verbund oft langsamer und weniger fehlertolerant.
Hot Spare
Ein Hot Spare ist ein eingebautes Reservelaufwerk. Erkennt das System einen Ausfall, kann es den Wiederaufbau automatisch auf diesem Datenträger starten. Das verkürzt die Zeit bis zum Beginn des Rebuilds, ersetzt aber weder Überwachung noch ein aktuelles Backup.
Hot Swap
Hot Swap bedeutet, dass sich ein Laufwerk bei laufendem System austauschen lässt. Dafür müssen Laufwerk, Gehäuse, Backplane, Controller und Betriebssystem den Vorgang unterstützen. Vor dem Entfernen ist stets die eindeutige Zuordnung des defekten Datenträgers zu prüfen.
Patrol Read und Scrubbing
Ein Patrol Read liest Datenträger regelmäßig, um schwer lesbare Bereiche frühzeitig zu erkennen. Scrubbing prüft zusätzlich Daten und vorhandene Prüfinformationen auf Konsistenz. Beide Verfahren können unbemerkte Fehler sichtbar machen, bevor sie einen späteren Wiederaufbau erschweren.
URE
URE steht für Unrecoverable Read Error, also einen nicht korrigierbaren Lesefehler. Er tritt auf, wenn ein Laufwerk einen angeforderten Datenbereich trotz interner Fehlerkorrektur nicht mehr liefern kann. Besonders während eines vollständigen Rebuilds kann ein solcher Fehler relevant werden.
S.M.A.R.T.
S.M.A.R.T. ist ein System zur Selbstüberwachung von Laufwerken. Werte und Warnungen können Hinweise auf Verschleiß oder Fehler geben. Sie erlauben jedoch keine sichere Vorhersage: Ein unauffälliges Laufwerk kann trotzdem ausfallen, während einzelne Rohwerte herstellerspezifisch zu interpretieren sind.
Verwandte Begriffe
JBOD
JBOD bedeutet Just a Bunch of Disks. Der Begriff kann einzelne, unabhängig bereitgestellte Laufwerke oder eine einfache Zusammenfassung ohne RAID-Redundanz meinen. Die genaue Bedeutung sollte deshalb in der Dokumentation des jeweiligen Controllers geprüft werden.
Logisches Laufwerk
Ein logisches Laufwerk ist die Speichereinheit, die ein Controller oder eine Software aus physischen Datenträgern bereitstellt. Ein Array kann abhängig vom System ein oder mehrere logische Laufwerke enthalten.
Volume
Ein Volume ist ein bereitgestellter Speicherbereich, auf dem gewöhnlich Partitionen oder Dateisysteme liegen. Hersteller und Betriebssysteme verwenden die Begriffe Volume, logisches Laufwerk und Array nicht immer einheitlich. Für Wartungsarbeiten ist daher die konkrete Ebenenzuordnung wichtig.
Backup
Ein Backup ist eine getrennte, wiederherstellbare Kopie von Daten. Gute Sicherungen sind versioniert, werden regelmäßig getestet und liegen nicht ausschließlich im selben System. RAID und Backup lösen unterschiedliche Probleme und ergänzen sich.
Welcher Begriff ist bei einer Störung wichtig?
Bei einer Warnung sollten zuerst der Zustand des Arrays, das betroffene physische Laufwerk und die aktuelle Backup-Lage festgestellt werden. Begriffe wie degraded, rebuild oder foreign configuration beschreiben unterschiedliche Situationen und rechtfertigen keine unüberlegte Aktion. Vor dem Initialisieren, Zurücksetzen oder Erzwingen eines Imports sollten Konfiguration und Datenträgerreihenfolge dokumentiert werden.
Für die Planung eines neuen Verbunds sind dagegen Arbeitslast, Fehlertoleranz, Nutzkapazität, Wiederaufbauzeit und Ersatzteilverfügbarkeit entscheidend. Ein RAID-Level sollte nie allein aufgrund seiner Nummer oder einer maximalen Transferrate gewählt werden.