RAID 6: Der Festplattenverbund mit hoher Ausfallsicherheit

Mehrere Festplatten zu einem einzelnen logischen Laufwerk zusammenzusetzen, hat seit Jahrzehnten Tradition. Im Laufe der Jahre haben sich verschiedene Setups als besonders erfolgreich erwiesen, weshalb sie als RAID-Level (Redundant Arrays of Independent Disks) standardisiert wurden. Ein Ansatz, der zwar nur selten zum Einsatz kommt, aber dank seiner hohen Ausfallsicherheit durchaus Relevanz besitzt, ist RAID 6. Erfahren Sie, was diesen RAID-Ansatz so besonders macht, welche Stärken und Schwächen er besitzt und für welche Szenarien er sich eignet.

Was ist RAID 6?

RAID 6 ist ein Speicheransatz, bei dem man vier oder mehr Festplatten zu einem einzigen logischen Laufwerk zusammenfasst. Im Vergleich zu den einzelnen Datenträgern lassen sich auf diese Weise die Ausfallsicherheit und nebenbei auch die Lesegeschwindigkeit erhöhen. Grundlegend für diese Punkte ist eine Kombination aus Striping und Parität, die auch bei dem als Basis dienenden RAID-Level 5 zum Einsatz kommt. Nicht von ungefähr bezeichnet man RAID 6 auch als RAID-5-Erweiterung.

Den „Striping“-Ansatz (von engl. stripes „Streifen“) setzen RAID-6-Systeme auf die klassische Art um: Alle Daten werden in Blöcke unterteilt und gleichmäßig auf die teilnehmenden Festplatten aufgeteilt. Dies gibt den Nutzern die Möglichkeit, gleichzeitig auf mehrere Platten zuzugreifen und die Teilblöcke eines Datenstreifens parallel zu lesen.

In puncto Parität geht RAID 6 eigene Wege: So speichert das System immer zwei Sätze von Paritätsinformationen, die später beim Ausfall von einer oder zwei Platten die Wiederherstellung der hiermit verknüpften Daten erlauben. Wahlweise setzt ein RAID-6-System zu diesem Zweck auf die XOR-Logik oder einen Mix aus XOR-Logik und Mehr-Bit-Fehlerkorrektur per Reed-Solomon-Code. Letzterer Korrekturmechanismus ist beispielsweise auch bei der Übertragung von Fernsehsignalen nach der DVB-Norm gefragt, wo er die Bitfehlerrate des empfangenen Signals verbessert.

Hinweis

XOR steht für Exklusiv-Oder (von engl. eXclusive OR). XOR-Verknüpfungen verbinden zwei Aussagen durch den zweistelligen Junktor „entweder … oder“. Für die Daten in einem RAID-6-Verbund bedeutet dies Folgendes: Beim Schreibprozess werden alle Elemente eines Datenstreifens per XOR-Logik mit den dazu passenden Paritätsinformationen verbunden. Greifen nun Geräte auf den Datensatz zu, können sie die jeweiligen Daten mithilfe des passenden Paritätsblocks rekonstruieren, falls diese nicht mehr verfügbar sein sollten.

Die Gesamtspeicherkapazität eines RAID 6 sinkt deutlich gegenüber der Speicherleistung der Einzellaufwerke. Der für Nutzdaten verfügbare Platz lässt sich dabei ganz einfach mit folgender Formel berechnen:

(Anzahl der Festplatten - 2) x Speicherplatz der kleinsten Festplatte

Bei vier Festplatten mit jeweils 1 Gigabyte Speichervermögen stünden also nur 50 Prozent des potenziellen Speichers für Nutzdaten zur Verfügung. Mit zunehmender Zahl an Platten verbessert sich dieses Verhältnis zwischen Kapazität für Nutzdaten und Parität jedoch.

Definition

Ein RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist ein Verbund aus mindestens zwei verschiedenen Speichermedien zu einem einzelnen großen logischen Laufwerk. Die konkrete Funktion bestimmen die jeweiligen Festplatten-Setups, die man in RAID-Leveln wie RAID 6 definiert. Zu den Kernpunkten zählen Datensicherheit und eine verbesserte Datendurchsatzrate.

Das Funktionsprinzip von RAID 6 im Schaubild

RAID-6-Systeme verteilen alle Nutzdaten und Paritätsinformationen gleichmäßig auf die eingebundenen Festplatten. Das führt dazu, dass jede Platte mal die Nutzdatenblöcke (hier: A1, A2 etc.), mal die Paritätsblöcke (hier: Ap1, Ap2 etc.) eines Daten-Stripes speichert. Das nachfolgende Schaubild soll die Funktionsweise von RAID 6 verdeutlichen, wobei wir exemplarisch einen Verbund aus fünf Festplatten gewählt haben.

Vor- und Nachteile eines RAID-6-Verbunds

Gegenüber RAID 5 bietet der erweiterte Ansatz RAID 6 eine entscheidende Änderung: Paritätsinformationen für eine spätere Wiederherstellung verlorener Daten werden in doppelter Ausführung gespeichert. Dieser Unterschied stellt gleichzeitig die größte Stärke des Speicherkonzepts dar, denn die doppelt gespeicherten Paritätsdaten sind nicht nur eine besonders effiziente Variante, um Redundanz herzustellen, sondern sorgen auch für ein sehr hohes Maß an Ausfallsicherheit. Im RAID-6-System können bis zu zwei Festplatten gleichzeitig ausfallen, ohne dass der Betrieb des Systems gefährdet wird.

Hinweis

Die erhöhte Ausfallsicherheit eines RAID 6 ist nicht mit der Datensicherung durch ein Backup gleichzusetzen, weshalb ein solcher Festplattenverbund niemals als Alternative, sondern lediglich als Ergänzung zu einer Backup-Lösung zu sehen ist!

Auch in anderen Punkten sind die Vorzüge von RAID 6 eng an die Stärken von RAID 5 geknüpft: So sorgt die Möglichkeit der parallelen Zugriffe für eine bessere Durchsatzrate beim Lesen von Daten. Durch die doppelte Parität fällt dieser Vorteil allerdings schwächer aus als bei Systemen nach Level 5. Das Verhältnis zwischen freier Kapazität für Nutzdaten und wegfallender Speicherleistung (für Parität) fällt ebenfalls schwächer aus als bei RAID 5. Allerdings liefert RAID 6 bereits ab einer Zahl von fünf Festplatten eine bessere Ressourcen-Nutzung (die sich zudem mit jeder hinzukommenden Platte verbessert) als RAIDs, die auf eine vollständige Spiegelung der Daten setzen.

Gegenüber Einzellaufwerken ist die deutliche Verringerung des potenziellen Speicherplatzes klar als Nachteil aufzuführen, der insbesondere beim Mindestsetup mit vier Platten (nur 50 Prozent Speicherleistung) zum Tragen kommt. Auch die Schreibleistung zählt zu den entscheidenden Nachteilen eines RAID-6-Verbunds: Speichert man Daten auf den verknüpften Festplatten, findet jedes Mal eine doppelte Paritätsberechnung und -verteilung statt. Die dadurch minimierte Schreibrate äußert sich insbesondere auch beim Rebuild des Systems, also bei der Einbindung neuer Hardware als Ersatz für defekte Exemplare.

Vorteile Nachteile
Hohe Ausfallsicherheit dank doppelter Parität Schreibgeschwindigkeit im Vergleich zu Einzellaufwerken deutlich verringert
Leicht verbesserte Durchsatzrate beim Leseprozess im Vergleich zu Einzellaufwerken Speicherkapazität der einzelnen Festplatten wird – insbesondere in kleineren Verbünden – deutlich eingeschränkt

Wo kommt RAID 6 zum Einsatz?

RAID 6 bietet dank dem Puffer zweier möglicher Ausfälle das Potenzial, große Datenmengen langfristig ausfallsicher zu speichern. Serversysteme, auf denen Daten archiviert werden, stellen daher einen idealen Anwendungsfall dar. Auch Datenbank- oder Transaktionsserver, die klassischen RAID-5-Szenarien, können von einer RAID-6-Speicherstruktur profitieren, wenn die Sicherheit der Daten im Vordergrund steht und die Minimierung der Schreibgeschwindigkeit mit den Ansprüchen der jeweiligen Anwendungen vereinbar ist.

Tipp

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Welche weiteren gängigen RAID-Level gibt es?

RAID 6 ist weitestgehend als ausfallsicherere Alternative zu dem weiter verbreiteten RAID 5 zu sehen. Redundanz mithilfe von Parität zu erzeugen, ist allerdings nicht der einzige gebräuchliche Weg: Andere Standards wie RAID 1 und RAID 10 speichern Daten gespiegelt, also immer in doppelter Ausführung. Letzterer Ansatz vereint gleich zwei RAID-Level miteinander, indem er nicht nur die Spiegelungstechnik von RAID 1 beinhaltet, sondern die Daten nach RAID-Level 0 auf alle eingebundenen Festplatten verteilt.

Mehr über die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der verschiedenen Konzepte erfahren Sie in unserem ausführlichen RAID-Level-Vergleich.

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FAQs

Nachfolgend haben wir die wichtigsten Fragen und Antworten zum Thema nochmals für Sie zusammengefasst.

Was ist RAID 6?

RAID 6 ist ein Speicheransatz, bei dem man vier oder mehr Festplatten zu einem einzigen logischen Laufwerk zusammenfasst. Im Vergleich zu den einzelnen Datenträgern lassen sich auf diese Weise die Ausfallsicherheit und nebenbei auch die Lesegeschwindigkeit erhöhen. Grundlegend für diese Punkte ist eine Kombination aus Striping und Parität.

Wo kommt RAID 6 zum Einsatz?

RAID 6 bietet dank dem Puffer zweier möglicher Ausfälle das Potenzial, große Datenmengen langfristig ausfallsicher zu speichern. Serversysteme, auf denen Daten archiviert werden, stellen daher einen idealen Anwendungsfall dar. Auch Datenbank- oder Transaktionsserver, die klassischen RAID-5-Szenarien, können von einer RAID-6-Speicherstruktur profitieren, wenn die Sicherheit der Daten im Vordergrund steht und die Minimierung der Schreibgeschwindigkeit mit den Ansprüchen der jeweiligen Anwendungen vereinbar ist.

Welche weiteren gängigen RAID-Level gibt es?

RAID 6 ist weitestgehend als ausfallsicherere Alternative zu dem weiter verbreiteten RAID 5 zu sehen. Andere Standards wie RAID 1 und RAID 10 speichern Daten gespiegelt, also immer in doppelter Ausführung.


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