Im Folgenden werden nach einer kurzen Einführung in das Thema RAID die spezifischen Eigenschaften eines Software RAID im Gegensatz zu einem Hardware RAID vorgestellt, erläutert und beurteilt.
Einleitung
Unter RAID („Redundant Array of Independent Disks“) versteht man den Zusammenschluss mehrerer Festplatten zu einem einzigen logischen Laufwerk innerhalb eines Computersystems, vor dem Hintergrund von erhöhter Leistung, in Bezug auf die Geschwindigkeit gleichzeitiger Datenzugriffe, sowie die Steigerung der Datensicherheit durch mehrfache Speicherung der Daten auf verschiedenen Festplatten.
Es liegt in der Natur der Sache, dass ein RAID somit immer aus mindestens zwei Festplatten bestehen muss. Innerhalb des RAID Levels ist festgelegt, wie das Zusammenwirken der Festplatten geregelt und gesteuert ist. Ob es also zum Beispiel zur vollständigen Spiegelung der Daten einer Festplatte auf einer anderen Platte kommt, oder ob bestimmte einzelne Datenbestandteile nach entsprechenden Mustern auf verschiedenen Platten verteilt werden.
Der entsprechende RAID Level hat Auswirkungen auf die Faktoren Performance (Geschwindigkeit von Lese- und Schreibzugriffen, Leistung bei mehreren gleichzeitigen Zugriffen) sowie Datensicherheit (Aufwand zur Wiederherstellung verloren gegangener Daten, Performance des Gesamtsystems während der Wiederherstellung, Möglichkeit zum unterbrechungsfreien Betrieb, auch bei Austausch von einer oder mehreren Festplatten).
Software RAID und Hardware RAID
Innerhalb des technischen Aufbaus unterscheidet man grundsätzlich zwischen dem Hardware- und dem Software RAID.
Im Falle des Hardware RAID wird mit einem zusätzlichen Gerät, dem so genannten Controller gearbeitet, der das Zusammenwirken der beteiligten Festplatten regelt und steuert, die jeweiligen Datenzugriffe und Auslagerungen von Daten initiiert und der somit für den Gesamtablauf der Festplatten-Aktivitäten innerhalb eines RAID Systems zuständig ist.
Der Software RAID dagegen benötigt keinen externen Controller. Hier werden die entsprechenden Aufgaben über den originären Prozessor eines Systems dargestellt, was bedingt, dass der verwandte Chipsatz hierzu in der Lage sein muss.
Vorteile und Nachteile
Beide Systemarten verfügen über Vor- und Nachteile. Beim Hardware RAID werden Systemressourcen geschont, da die rechenintensive Administration der Festplatten nicht seitens des Systemprozessors dargestellt werden muss. Die Performance des Gesamtsystems läuft dementsprechend weitgehend unabhängig von den jeweiligen Festplattenzugriffen ab. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, durch eine Pufferbatterie den jeweiligen Cache-Inhalt des Controllers gegen unerwartete Systemabstürze zu sichern, so dass Daten auch im Falle eines Totalausfalls nicht zwangsläufig verloren gehen. Umgekehrt stellt der Controller selber einen „bottle-neck“ dar – fällt der Controller aus, ist das gesamte RAID System nicht mehr funktionstüchtig.
Im Falle des Software RAID bestehen die Nachteile vor allem darin, dass sich der zentrale Prozessor neben dem allgemeinen Systembetrieb zusätzlich auch um die Koordination und Steuerung des Zusammenspiels der beteiligten Festplatten kümmern muss, was insgesamt zu einer eingeschränkten Performance führt. Die Vorteile liegen hier vor allem in den Anschaffungskosten sowie in der Simplizität des Gesamtsystems, dass ohne die zusätzliche Komponente eines externen Controllers auskommt.
Weitere Vorteile liegen darin, dass ein Software RAID System in der Regel auch problemlos von einem Nicht-Fachmann installiert und betrieben werden kann. In der Situation eines Ausfalls der RAID Software, sind die Daten auf den beteiligten Festplatten auch ohne spezielle Software weiterhin les- und damit nutzbar.
Eine mögliche Problematik bei der Verwendung eines Hardware RAID ist die Abhängigkeit von bestimmten Plattformen. Windows XP und Windows Vista verfügen zwar, zumindest in den jeweiligen Serverversionen, über die Möglichkeiten, von Hause aus RAID 0, RAID 1 und RAID 5 darzustellen, gleiches gilt für Linux, dennoch besteht eine ausgeprägtere Abhängigkeit von der vorliegenden Plattform bei der Arbeit mit einem controller-gesteuerten Hardware RAID.
Eine weitere Eigenschaft des Software RAID, die sich je nach Anforderung zum Nachteil entwickeln kann, ist die Beschränkung auf zumeist nur maximal vier Anschlüsse für geeignete Festplatten. Dieser Umstand kann bei großen Projekten die Performance stark einschränken.
In Bezug auf die einsetzbaren Festplatten, sind beide Systeme, Software RAID und Hardware RAID, inzwischen weitgehend gleichwertig. Unterschiedliche Bauarten und Kapazitäten stellen hier mittlerweile in der Regel kein Problem mehr dar.
Fazit
Abschließend bleibt zu sagen, dass der Hauptvorteil des Software RAID sicherlich in den deutlich niedrigeren Anschaffungskosten zu sehen ist, darüber hinaus in der reduzierten Komplexität, deren technisches Beherrschen auch für den nicht professionell geschulten Administrator darstellbar ist. Die Nachteile eines Software RAID sind in der schlechteren Gesamtperformance durch deutlich höhere CPU Belastung zu sehen, wodurch je nach Anforderung an ein System, vor allem im professionellen Bereich, eher ein Hardware RAID zum Einsatz kommen sollte.
Anwendungen im Privatbereich, in kleineren Firmennetzwerken sowie bei limitierten Internet-Anwendungen, deren Kapazitäten bestimmte Grenzen nicht überschreiten, sind dagegen durchaus per Software RAID erfolgreich darstellbar.
Eine Antwort auf „Software Raid, in manchen Fällen ausreichend“
Gute Darstellung von Software RAID und Hardware RAID. Zum ersten Mal ein Beitrag, wo ein Hardware RAID auch mal als Flaschenhals bezeichnet wird.
Ich selbst mag reine Hardware RAID’s nicht und dies aus gutem Grund. HW RAID verschleiert jegliche Hardware hinter dem Controller. Der HW Controller kann nie wissen was das Betriebssystem selbst möchte. Wir nutzen heute Multicore-Multiprozess-Systeme. Wie stellt ein HW RAID sicher, dass die gespeicherte Information absolut korrekt gespeichert wurde. Reine CRC reichen hier sicherlich nicht aus. Dinge wie Datenkompression wären ja noch machbar, aber Deduplikation wohl eher nicht und wenn ja, dann wäre es nur noch auf diesem Controller lesbar und sehr umständlich zu konfigurieren.
Ich betreue zwei SW RAID’s und ein HW RAID System und es ist so, dass mir das HW RAID nicht die Leistung des SW RAID’s bringt. Wie auch? Es ist genau der beschriebene Flaschenhals. Der IO wird durch den RAID Controller und Vorgaben seitens des Herstellers festgelegt.
Was viele auch vergessen ist, dass letztlich vieles wieder durch CPU, RAM und Netzwerkkarte weitergegeben muss. Dieses ewige erwähnen von Hardware und ASIC ist meist nur Marketing oder kennt jemand ein RAID Controller integriertem Netzwerkanschluss ohne Software?