Mehr Leistung und Sicherheit mit RAID
RAID nutzen!

Data & StorageStorage

Neue Mainboards bieten dem Anwender Tuningmöglichkeiten serienmäßig. Richtig eingesetzt sorgt RAID für mehr Leistung und Sicherheit. PCpro erklärt, worauf Sie achten müssen.

Mehr Leistung mit RAID

Mehr Leistung und Sicherheit mit RAID

RAID macht den Unterschied zwischen einem Durchschnitts-PC und einer echten Powermaschine aus. Geschickt konfiguriert lassen sich mit einem RAID-System höhere Durchsatzraten, mehr Speicherkapazität und mehr Datensicherheit erreichen. Wer einen neuen PC oder ein aktuelles Mainboard kauft, erhält das Leistungsplus sogar zum Nulltarif, sofern man darauf achtet, dass das Wunschmodell über einen RAID-Controller verfügt. Ältere Systeme lassen sich schnell und kostengünstig mit PCI-RAID-Controllern nachrüsten.

Im Enduser-Segment sind Controller für die S-ATA-Schnittstelle sinnvoll, die das IDE-Interface mittlerweile fast komplett verdrängt hat. Wichtig ist dabei, dass der S-ATA-2-Standard mit der Befehlsverarbeitung Native Command Queuing unterstützt wird. Diese Technik sorgt dank intelligenter Abarbeitung der Kommandos für eine erhöhte Leistung. Außerdem erlaubt S-ATA-2 den Austausch von Laufwerken im laufenden Betrieb (Hot Plugging). Beim Ausfall einer Festplatte lässt sich diese ersetzen, ohne dass das System heruntergefahren werden muss.

Bild:
Die Paritätsdaten (gelb) werden bei RAID 5 gleichmäßig auf alle Laufwerke verteilt. Egal, welches Laufwerk ausfällt, die Daten können immer rekonstruiert werden.


Die wichtigsten RAID-Level

Mehr Leistung und Sicherheit mit RAID

Nahezu alle aktuellen Mainboards unterstützen die RAID-Level 0, 1 und 5. RAID 0 (Stripeset) arbeitet mit Data-Striping. Dabei werden Datenströme auf zwei oder mehr Festplatten verteilt. Simultane Schreib-Lese-Zugriffe erhöhen die Leistungsfähigkeit des HDD-Subsystems dann deutlich. Allerdings muss man bei RAID 0 bedenken: Mit der Zahl der Laufwerke steigt das Risiko eines Festplattendefekts, der bei RAID 0 zum Verlust aller Daten führt.

Bei RAID 1 hingegen werden alle Festplatten gespiegelt, es ist also immer eine gerade Anzahl an Laufwerken erforderlich. Der hohen Sicherheit stehen jedoch die magere Performance und die geringe Speicherplatzausbeute gegenüber, die auf dem Niveau einer Einzel-Festplatte ohne RAID-Verbund liegt.

Die beste Kombination aus Leistung, Sicherheit und Nutzkapazität bietet RAID 5, das ab mindestens drei Festplatten möglich ist. RAID 5 verteilt die Daten ähnlich wie RAID 1 per Data-Striping auf alle Laufwerke. Zusätzlich werden redundante Daten und Parity-Bits über den ganzen RAID-Verbund hinweg gespeichert. Der Ausfall einer Festplatte zieht unter RAID 5 keinen verhängnisvollen Datenverlust nach sich.


Neuer RAID-Level von Intel

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Seit der Southbridge-Generation ICH6R integriert Hersteller Intel die selbst entwickelte Matrix Storage Technology in seine Chipsätze. Während RAID-Level 0 und 1 in der Regel mindestens vier Festplatten erfordern, ermöglicht die Intel-Lösung erstmals die parallele Nutzung der beiden Level mit nur zwei Laufwerken.

Voraussetzung dafür ist, dass beide Festplatten die gleiche Kapazität haben. Der Vorteil der Matrix Technology: Der Anwender entscheidet selbst, welche Daten er mit RAID-Level 1 vor Verlust schützt und welche er sich mit möglichst hoher Leistung im RAID-Level 0 verfügbar macht. Auf diese Weise lassen sich sensible Daten schützen und gleichzeitig leistungshungrige Anwendungen wie 3D-Spiele oder Videoschnitt deutlich beschleunigen.

Außerdem praktisch: Das RAID-0- und das RAID-1-Array lassen sich mit der Matrix Technology unter Windows im laufenden Betrieb erstellen, so dass der Anwender währenddessen mit dem Betriebssystem arbeiten kann. Das Tool splittet das gesamte RAID-Volume nach Userangaben auf und erzeugt im ersten Bereich beispielsweise ein RAID-1-Laufwerk und dahinter ein RAID-0-Laufwerk. Bei der RAID-1-Konfiguration werden äquivalente Bereiche der beiden Festplatten gespiegelt beschrieben. Im RAID-0-Bereich werden Stripeset-Strukturen, die über beide Festplatten gehen, mit vorgegebener Größe angelegt (Migration). Dieser Vorgang kann je nach Volumengröße mehrere Stunden dauern und lässt sich nicht abbrechen. Nach Abschluss der Migration erfolgen die Schreibvorgänge auf das Matrix-RAID-System.


RAID-Arrays einrichten

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RAID-Controller sind mit einer eigenen Software (RAID-BIOS) ausgestattet, die hardwareseitig alle Funktionen für RAID-Arrays zur Verfügung stellt. Onboard-Chips müssen durch Einstellungen im BIOS-Setup des Mainboards allerdings erst aktiviert werden. Oftmals ist auch das Umstellen der Schnittstelle von S-ATA- oder IDE-Modus auf RAID-Betrieb notwendig. Dies geschieht ebenfalls im BIOS – im Untermenü Advanced unter Drive Configuration.

Folgende Schritte werden immer beim RAID-Setup durchlaufen:

Schritt 1
Das RAID-BIOS meldet sich automatisch beim Bootvorgang und wird durch eine herstellerspezifische Tastenkombination (zum Beispiel Strg + I) auf Boot-Ebene gestartet. Der Startscreen zeigt die von ihm erkannten Festplatten.

Schritt 2
Die Auswahl, welches RAID erstellt werden kann, ist abhängig von der Anzahl der erkannten Festplatten. Für ein RAID 5 sind mindestens drei Festplatten nötig. Zu beachten ist auch, dass in einem RAID-1- und RAID-5-Array stets die gesamte Festplattenkapazität verwendet wird. Sind die Festplatten unterschiedlich groß, bestimmt die kleinste Festplatte die Größe des Arrays. Auf den nicht genutzten Bereich kann nicht zugegriffen werden. Eine Ausnahme bildet die genannte Intel Matrix Storage Technology.

Schritt 3
Anschließend ist eine Auswahl der zu verwendenden Massenspeicher zu treffen. Die ausgewählten Datenträger werden nun speziell für die gewählte RAID-Array-Struktur formatiert.

Schritt 4
Der Abschluss-Screen zeigt die aktuelle Konfiguration mit allen wichtigen Parametern wie Array-Größe, RAID-Level und Anzahl der eingebundenen Festplatten. In den meisten Fällen ist ein Neustart des Systems erforderlich.

Um Zugriff auf dieses RAID-Laufwerk zu bekommen, muss oft der Windows-Treiber des RAID-Controllers geladen werden. Das geschieht über die F6-Option beim Starten des Windows-Setups. Der Treiber sollte vor der Installation auf Diskette vorliegen, da Windows ohne ihn nicht auf das RAID-Array zugreifen und die begonnene Installation durchführen kann.

Vorsicht! Wird nachträglich ein zusätzliches RAID-Array erzeugt, darf die Systemfestplatte nicht mit einbezogen werden. Da das RAID-Array neue Datenstrukturen anlegt, besteht kein Zugriff mehr auf vorher abgelegten Daten. Zudem ist eine mit ins Array aufgenommene Systemfestplatte alleine nicht mehr bootfähig.


RAID-Management unter Windows XP

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Das Windows-Betriebssystem zeigt in der Datenträgerverwaltung ein RAID-Array wie eine normale Festplatte mit der gesamten verfügbaren Speicherkapazität an. Partitionen können genau wie bei einer Festplatte erstellt, verschoben und gelöscht werden. Auf der Hardware-Ebene allerdings kann Windows weder die RAID-Level ändern noch die Arrays verwalten. Hierfür werden RAID-Management-Tools der Controller-Hersteller benötigt.

Software-RAID (SoftRAID)

Für eine reine Softwareverwaltung von RAID-Arrays (SoftRAID) lässt sich Windows XP dagegen einsetzen. Über grafische Benutzeroberflächen sind dabei die gleichen Funktionen wie beim RAID-BIOS-Setup einzustellen. So können unter Windows XP sämtliche Funktionen zum Erstellen, Ändern, Löschen und Rebuild von RAID-Arrays genutzt werden. Auch hier dürfen lediglich Festplatten einbezogen werden, die nicht als Systemfestplatte dienen, da von SoftRAID-Arrays nicht gebootet werden kann.

Die Vorgehensweise ist ebenso einfach wie intuitiv: In der Datenträgerverwaltung werden zunächst zwei oder
mehrere Festplatten in dynamische Datenträger umgewandelt, damit Windows exklusiven Zugriff bekommt. Die beteiligten Datenträger bestimmen die Größe des künftigen RAID-Laufwerks (Volumen). Dabei muss aber nicht die gesamte Speicherkapazität der Datenträger verwendet werden. Die restlichen freien Speicherplätze mehrerer dynamischer Datenträger lassen sich später mit diesem Assistenten zu einem großem Laufwerk zusammenfassen. Dabei handelt es sich allerdings nicht um ein RAID-Array, sondern um eine reine Aneinanderreihung unabhängiger Laufwerke.

Der Fachmann spricht von JBD – Just a Bunch of Disks. RAID-1- und RAID-5-Funktionen sind ebenfalls per SoftRAID nutzbar. Diese Software-RAID-Arrays sind nur mit den Server-Systemen von Windows erstellbar. Mit einem Patch schafft es aber auch Windows XP Professional. Nach einem Neustart stehen die RAID-Volumes der dynamischen Laufwerke zur Verfügung. Nebeneinander können so alle RAID-Typen existieren.