RAID steht für Redundant Array of Independent Disks. Je nach RAID-Level werden die Daten über mehrere Platten verteilt, gespiegelt oder mit Prüfinformationen abgesichert. Das Betriebssystem sieht am Ende nur ein einziges Laufwerk.
Die drei Grundtechniken#
Alle RAID-Level bauen auf drei Techniken auf:
- Striping: Daten werden in Blöcke zerlegt und abwechselnd auf mehrere Platten geschrieben. Das macht schneller, weil mehrere Platten gleichzeitig arbeiten.
- Mirroring: Jeder Block wird auf zwei oder mehr Platten identisch gespeichert. Fällt eine aus, ist die Kopie noch da.
- Parität: Aus den Datenblöcken wird eine Prüfsumme berechnet und mitgespeichert. Fällt eine Platte aus, lassen sich ihre Daten aus den übrigen Blöcken und der Parität zurückrechnen.
In den Diagrammen steht jede Farbe für einen Datenblock. Gleiche Farbe bedeutet also gleiche Daten. Orange steht für Parität.
RAID 0 – Striping#
Die Daten werden ohne jede Redundanz über alle Platten verteilt.
- Mindestens: 2 Platten
- Nutzbar: 100 %
- Verkraftet: keinen Ausfall, fällt eine Platte aus, sind alle Daten weg
- Einsatz: temporäre Daten, Caches, Videoschnitt mit Scratch-Laufwerk
RAID 0 ist streng genommen gar kein „redundantes“ RAID. Mit jeder zusätzlichen Platte steigt das Ausfallrisiko.
RAID 1 – Mirroring#
Alle Daten werden auf zwei oder mehr Platten identisch gespiegelt.
- Mindestens: 2 Platten
- Nutzbar: 50 % bei zwei Platten
- Verkraftet: den Ausfall aller Platten bis auf eine
- Einsatz: Systemplatten, kleine Server, Proxmox-Hosts im Homelab
Lesen ist schneller, weil beide Platten liefern können. Schreiben ist so schnell wie bei einer einzelnen Platte.
RAID 5 – Striping mit einfacher Parität#
Daten und Parität werden über alle Platten verteilt. Die Parität belegt insgesamt den Platz einer Platte, liegt aber nicht auf einer festen Platte, sondern wandert reihum.
- Mindestens: 3 Platten
- Nutzbar: (Anzahl − 1) Platten, bei 4 × 4 TB also 12 TB
- Verkraftet: genau einen Ausfall
- Einsatz: Datenablage mit kleinen Platten, bei großen Platten nicht mehr empfohlen
Lesen ist schnell, Schreiben langsamer, weil bei jeder Änderung die Parität neu berechnet werden muss.
RAID 6 – Striping mit doppelter Parität#
Wie RAID 5, aber mit zwei unabhängigen Paritätsinformationen, hier P (orange) und Q (pink).
- Mindestens: 4 Platten
- Nutzbar: (Anzahl − 2) Platten, bei 6 × 4 TB also 16 TB
- Verkraftet: zwei beliebige Ausfälle gleichzeitig
- Einsatz: große Datenablagen, NAS mit vielen Platten, Backup-Speicher
RAID 6 ist beim Schreiben am langsamsten, bietet aber bei großen Arrays das beste Verhältnis aus Kapazität und Sicherheit.
RAID 10 – Spiegel und Striping kombiniert#
Je zwei Platten werden gespiegelt (RAID 1), anschließend werden diese Spiegelpaare zu einem Stripe (RAID 0) zusammengefasst.
- Mindestens: 4 Platten, immer eine gerade Anzahl
- Nutzbar: 50 %
- Verkraftet: einen Ausfall pro Spiegelpaar, fallen beide Platten desselben Spiegels aus, sind die Daten weg
- Einsatz: Datenbanken, VM-Speicher, alles mit vielen Schreibzugriffen
RAID 10 ist schnell beim Lesen und Schreiben, und der Rebuild geht zügig, weil nur vom Spiegelpartner kopiert wird, ganz ohne Paritätsberechnung.
RAID 10 oder RAID 01?#
Bei RAID 01 ist die Reihenfolge umgekehrt: Erst werden zwei Stripes gebaut, dann werden diese gespiegelt. Geschwindigkeit und Kapazität sind gleich, der Unterschied zeigt sich erst, wenn eine Platte ausfällt.
RAID 10 nach Ausfall von Platte 1: Nur Spiegel A ist geschwächt. Kritisch ist allein Platte 2, alle anderen dürfen weiterhin ausfallen.
RAID 01 nach Ausfall von Platte 1: Der ganze Stripe A ist weg, denn ein RAID 0 verträgt keinen Ausfall. Jetzt zerstört der Ausfall von Platte 3 oder 4 das komplette Array.
Dazu kommt der Rebuild: RAID 10 kopiert nur eine Platte vom Spiegelpartner, RAID 01 muss den kompletten Stripe neu aufbauen. Deshalb bieten moderne Controller, mdadm und ZFS praktisch nur RAID 10 an.
RAID 50 und RAID 60#
Für große Arrays gibt es noch verschachtelte Varianten: RAID 50 fasst mehrere RAID-5-Gruppen per Striping zusammen, RAID 60 mehrere RAID-6-Gruppen. Das verkürzt den Rebuild und erhöht die Leistung, braucht aber mindestens 6 beziehungsweise 8 Platten. Im Homelab spielen sie kaum eine Rolle.
Alle RAID-Level im Vergleich#
| RAID 0 | RAID 1 | RAID 5 | RAID 6 | RAID 10 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Mindestanzahl | 2 | 2 | 3 | 4 | 4 |
| Nutzbar | 100 % | 50 % | n − 1 | n − 2 | 50 % |
| Verkraftet sicher | 0 | n − 1 | 1 | 2 | 1 (je Spiegel einer) |
| Lesen | sehr schnell | schnell | schnell | schnell | sehr schnell |
| Schreiben | sehr schnell | normal | mäßig | langsam | schnell |
| Rebuild | – | schnell | langsam | langsam | schnell |
Hardware-RAID oder Software-RAID?#
Hardware-RAID übernimmt ein eigener Controller mit Prozessor und meist einem Cache mit Batterie- oder Flash-Pufferung. Das Betriebssystem sieht nur ein fertiges Laufwerk.
- Vorteil: entlastet die CPU, bootfähig, im Rechenzentrum etabliert
- Nachteil: Fällt der Controller aus, brauchst du oft genau dasselbe Modell, um an die Daten zu kommen
Software-RAID übernimmt das Betriebssystem selbst.
- mdadm ist das klassische Software-RAID unter Linux
- ZFS vereint RAID, Dateisystem und Volume-Manager und prüft zusätzlich jeden Block per Prüfsumme auf stille Datenfehler
- Btrfs bietet ähnliche Funktionen, gilt aber bei RAID 5 und 6 noch nicht als stabil
Heute ist Software-RAID meist die bessere Wahl: Die CPU-Last ist bei moderner Hardware kaum spürbar, und die Platten lassen sich in jedem anderen Linux-System wieder einbinden.
RAID-Level in ZFS#
ZFS verwendet eigene Namen, die du zum Beispiel in Proxmox bei der Installation oder beim Anlegen eines Pools siehst:
| Klassisch | ZFS |
|---|---|
| RAID 0 | Stripe |
| RAID 1 | Mirror |
| RAID 5 | RAIDZ1 |
| RAID 6 | RAIDZ2 |
| – | RAIDZ3 (drei Paritätsplatten) |
| RAID 10 | Striped Mirror (in Proxmox „RAID10“) |
Hot Spare#
Eine Hot Spare ist eine Reserveplatte, die im System steckt, aber nicht genutzt wird. Fällt eine Platte aus, beginnt der Rebuild automatisch auf der Reserve, ohne dass du eingreifen musst. Das verkürzt die gefährliche Zeit, in der das Array ohne Redundanz läuft.
Welches RAID passt zu dir?#
- Proxmox-Host mit zwei SSDs? RAID 1 beziehungsweise ZFS Mirror.
- Datenbank oder viele VMs mit hoher Last? RAID 10.
- NAS mit vier bis acht großen Festplatten für Daten und Backups? RAID 6 beziehungsweise RAIDZ2.
- Nur temporäre Daten, bei denen Geschwindigkeit zählt? RAID 0.
- RAID 5? Nur noch mit kleinen Platten oder SSDs, für große HDDs lieber RAID 6.
Egal welches Level: Überwache den Zustand deiner Platten regelmäßig mit SMART und lass dich bei Fehlern benachrichtigen. Ein RAID, das seit Wochen unbemerkt mit einer defekten Platte läuft, schützt dich nicht mehr.
Mehr zur Anbindung von Speicher findest du in DAS, NAS und SAN, und den Unterschied zwischen den Speicherarten erkläre ich in Block, File und Object Storage.
