RAID 1: Was verbirgt sich hinter dem Fest­plat­ten-Verbund?

Der Ansatz, Spei­cher­me­di­en in einem so­ge­nann­ten RAID zu­sam­men­zu­füh­ren, genießt auch Jahr­zehn­te nach seiner ersten Erwähnung im Jahr 1987 noch Relevanz. RAID 1 bzw. RAID-Level 1 ist bei­spiels­wei­se auch heute noch als Spei­cher­lö­sung für den Betrieb von Ser­ver­an­wen­dun­gen gefragt: Die Fest­plat­ten­kom­bi­na­ti­on liefert das passende Maß an Si­cher­heit, das derartige, auf hohe Ver­füg­bar­keit aus­ge­leg­te Software benötigt. Was macht ein System nach RAID-Level 1 so sicher und was ist RAID 1 überhaupt?

RAID 1 ist ein Standard, dessen Ziel die ver­bes­ser­te Si­cher­heit ge­spei­cher­ter Daten ist. Um diesem Ziel nach­zu­kom­men, setzt das Konzept auf einen Verbund von zwei oder mehr Fest­plat­ten, der sämtliche Daten ge­spie­gelt – also in doppelter Aus­füh­rung – speichert. Diese für RAID 1 grund­le­gen­de Spie­ge­lung der Daten be­zeich­net man auch als „Mirroring“ (dt. „Spiegeln“). Alle Dateien, die auf Fest­plat­te 1 ge­schrie­ben und ge­spei­chert werden, werden in einem RAID-1-Setup also auch auf Fest­plat­te 2 bzw. alle weiteren Platten ge­schrie­ben, wodurch das System voll­stän­di­ge Redundanz im ge­wünsch­ten Faktor bietet: Fällt ein Da­ten­trä­ger aus, springt der nächste ein.

Wenn der RAID-Con­trol­ler (bei einem Hardware-RAID) bzw. die Ver­wal­tungs­soft­ware eine ent­spre­chen­de Funktion bietet, lässt sich die Si­cher­heit zu­sätz­lich erhöhen, indem beim Le­se­vor­gang mehr als eine Fest­plat­te an­ge­steu­ert und die gelesenen Da­ten­strö­me mit­ein­an­der ver­gli­chen werden. Bei Un­stim­mig­kei­ten gibt das System einen Fehler aus, wodurch es sich an­bah­nen­de Hardware-Defekte früh­zei­tig aufdeckt. Die Per­for­mance des Systems ver­schlech­tert sich hierbei jedoch ge­ring­fü­gig. Ein weiterer Punkt, der sich bei ent­spre­chen­der Funk­tio­na­li­tät der Kon­troll­in­stan­zen ver­bes­sern lässt, ist die Le­se­ge­schwin­dig­keit: Zu diesem Zweck greift das RAID-1-System beim Le­se­vor­gang auf mehr als eine Fest­plat­te zu und liest dann parallel ver­schie­de­ne Sektoren dieser Platten ein, ähnlich wie bei einem RAID-0-Verbund. Die Output-Leistung von zwei ver­knüpf­ten Da­ten­trä­gern lässt sich auf diese Weise z. B. ver­dop­peln.

Im Vergleich zu anderen Spei­cher­ver­bün­den zeichnet sich RAID 1 ins­be­son­de­re durch seine Ein­fach­heit aus. Alle ein­ge­spann­ten Platten be­her­ber­gen die iden­ti­schen Daten, also zu jederzeit den kom­plet­ten Da­ten­be­stand des Systems. Bei passender Hardware bedeutet das in der Theorie, dass jede Fest­plat­te auch in einem separaten Computer betrieben und genutzt werden kann. Hinzu kommt der Vorteil, dass der Ausfall einer einzelnen Kom­po­nen­te kein Problem darstellt: Der Wei­ter­be­trieb des RAID-1-Systems ist un­ter­bre­chungs­frei möglich und die defekte Fest­plat­te lässt sich in Ruhe aus­tau­schen.

Wie erwähnt kann RAID 1 die Vorzüge einer ver­bes­ser­ten Le­se­ge­schwin­dig­keit und einer zu­sätz­li­chen Ab­si­che­rung der Fest­plat­ten bieten, wenn der Con­trol­ler bzw. die Ver­wal­tungs­soft­ware den gleich­zei­ti­gen Zugriff auf mehr als ein Spei­cher­me­di­um er­mög­licht. In ersterem Fall wird dies durch den par­al­le­len Zugriff auf ver­schie­de­ne Sektoren möglich, in letzterem durch den Abgleich der Daten.

Aus der großen Stärke – einer voll­stän­di­gen Redundanz – re­sul­tiert zugleich die ent­schei­den­de Schwäche eines RAID-1-Systems: Da jede Fest­plat­te im Verbund über den gleichen Da­ten­stand verfügen muss, geht au­to­ma­tisch eine Menge po­ten­zi­el­ler Spei­cher­ka­pa­zi­tät verloren. Im Um­kehr­schluss bedeutet dies, dass RAID-1-Speicher min­des­tens doppelt so teuer (bei einem Zu­sam­men­schluss von zwei Fest­plat­ten) sind wie einzelne Da­ten­trä­ger mit gleichem Spei­cher­ver­mö­gen. Auch im Vergleich mit anderen RAID-Leveln, die Redundanz mithilfe von Parität ge­ne­rie­ren, ist der hohe Kos­ten­fak­tor von RAID 1 als Nachteil zu nennen.

Fest­plat­ten in einem RAID 1 zu­sam­men­zu­schlie­ßen, lohnt sich immer dann, wenn eine hohe Ver­füg­bar­keit der ge­spei­cher­ten Daten gewünscht ist. Da der Speicher dieser red­un­dan­ten Arrays ver­hält­nis­mä­ßig teuer ist, kommen sie jedoch nicht für die Sicherung größerer Da­ten­men­gen in Frage. Passende Ein­satz­sze­na­ri­os sind Ser­ver­sys­te­me ver­schie­dens­ter Art (inklusive Be­triebs­sys­tem), z. B. Setups für File­ser­ver oder Webserver.

Zudem wird RAID 1 immer wieder mit anderen RAID-Leveln kom­bi­niert, um noch leis­tungs­stär­ke­re Spei­cher­sys­te­me zu kreieren. Besonders beliebt ist die Kom­bi­na­ti­on RAID 10 (auch als RAID 1+0 bekannt), die nicht nur die Si­cher­heit eines RAID-1-Systems, sondern auch stark op­ti­mier­te Lese- und Schreib­ge­schwin­dig­kei­ten bietet.

Der klas­si­schen RAID-De­fi­ni­ti­on folgend, sorgt RAID 1 für eine Redundanz der ge­spei­cher­ten Daten. Auch andere Level speichern Daten redundant, verwenden dabei aber einen anderen Ansatz als RAID 1. So spiegeln die ebenfalls ge­bräuch­li­chen Level RAID 5 und RAID 6 die Nut­zer­da­ten nicht, sondern stellen mithilfe von Pa­ri­täts­in­for­ma­tio­nen eine red­un­dan­te Spei­che­rung sicher. Gänzlich ohne Redundanz arbeitet hingegen ein RAID-0-System, weshalb es sich bei diesem streng genommen gar nicht um ein „Redundant“ Array of In­de­pen­dent Disks handelt. Einen um­fang­rei­chen Vergleich zwischen den ver­schie­de­nen RAID-Setups bietet unser großer RAID-Level-Vergleich.