RAID-Rechner

Dieser Rechner übersetzt ein Array-Layout in die Zahlen, auf die es beim Bestellen oder Aufbauen eines Servers ankommt: wie viel des bezahlten Speichers tatsächlich nutzbar ist, wie viel für Redundanz draufgeht und wie viele Laufwerke ausfallen dürfen, bevor Daten verloren gehen. Wählen Sie RAID 0, 1, 5, 6 oder 10, legen Sie Anzahl und Größe der Laufwerke fest, und er ermittelt Rohkapazität und nutzbare Kapazität, Effizienz, Overhead und Fehlertoleranz.

Die Ergebnisse erscheinen sowohl in Terabyte (TB, die dezimalen Einheiten auf dem Laufwerksetikett) als auch in Tebibyte (TiB, die binären Einheiten, die die meisten Betriebssysteme melden), damit das 4-TB-Laufwerk, das im System als 3.64 auftaucht, keine Überraschung mehr ist.

Wie sich RAID-Kapazität berechnet

Jedes RAID-Level ist ein einfacher Multiplikator auf den gekauften Speicherplatz. Bei n Laufwerken der Größe s verteilt RAID 0 die Daten über alle und liefert die vollen n × s; nichts geht für Redundanz drauf. RAID 1 spiegelt, unabhängig von der Anzahl der Laufwerke im Verbund beträgt die nutzbare Kapazität also ein Laufwerk: 1 × s. RAID 5 gibt die Kapazität eines Laufwerks für Parität aus und lässt (n − 1) × s übrig; RAID 6 gibt zwei für doppelte Parität aus und lässt (n − 2) × s übrig. RAID 10 spiegelt Paare und verteilt über sie, die Hälfte der Laufwerke hält also Kopien und Ihnen bleiben (n ÷ 2) × s.

Das ist die gesamte Berechnung. Bei RAID 5 und 6 liegt die Parität über alle Mitglieder verteilt statt auf einer einzelnen Platte, rechnerisch ergibt sie aber weiterhin exakt ein oder zwei Laufwerke. Effizienz ist schlicht nutzbar geteilt durch roh: ein RAID 5 mit 4 Laufwerken liegt bei 75%, mit 8 Laufwerken bei 87.5%, während RAID 10 unabhängig von der Zahl der Paare bei 50% bleibt und RAID 1 mit jeder weiteren Kopie weiter fällt.

• RAID 0: nutzbar = n × s. Volle Kapazität, keine Redundanz.
• RAID 1: nutzbar = 1 × s. Jedes Laufwerk ist eine vollständige Kopie.
• RAID 5: nutzbar = (n − 1) × s. Ein Laufwerk verteilte Parität.
• RAID 6: nutzbar = (n − 2) × s. Zwei Laufwerke verteilte Parität.
• RAID 10: nutzbar = (n ÷ 2) × s. Die Hälfte der Laufwerke hält Spiegelkopien.

Warum 4 TB als 3.64 TiB erscheinen

Laufwerkshersteller zählen dezimal: Die 4 TB auf dem Etikett sind 4 × 10¹² Byte, genau wie es das SI-Präfix vorgibt. Betriebssysteme zählen überwiegend binär: Was Windows und viele Linux-Werkzeuge als "TB" anzeigen, ist in Wahrheit ein Tebibyte (TiB): 2⁴⁰ Byte, eine etwas größere Einheit. Teilt man das eine durch das andere, ergibt sich der Umrechnungsfaktor: 1 TB ≈ 0.9095 TiB. Es fehlt nichts und niemand rechnet Sie herunter; dieselben Byte werden mit zwei verschiedenen Maßstäben gemessen.

Deshalb erscheint ein 4-TB-Laufwerk als rund 3.64 TiB, ein 8-TB-Laufwerk als etwa 7.28 TiB und ein RAID 5 aus zwölf 4-TB-Laufwerken (auf dem Papier 44 TB nutzbar) als etwa 40.02 TiB, sobald das Betriebssystem es meldet, und das alles noch bevor das Dateisystem seinen eigenen kleinen Anteil nimmt. Der Rechner zeigt beide Einheiten nebeneinander, damit die geplante Kapazität und die vom Server gemeldete Kapazität zusammenpassen.

RAID 0 gegen 1 gegen 5 gegen 6 gegen 10

RAID 0 verteilt ohne Redundanz: volle Kapazität und der kombinierte Durchsatz aller Laufwerke, aber ein einzelner Ausfall reißt das gesamte Volume mit. Es eignet sich nur für Daten, deren sofortiger Verlust verkraftbar ist: Scratch-Speicher, Caches, reproduzierbare Build-Artefakte. RAID 1 ist das Gegenteil: Jedes Laufwerk ist eine vollständige Kopie, die Kapazität entspricht einem Laufwerk, und der Ausfallfall ist so einfach, wie Speicher nur sein kann; ein einziges überlebendes Laufwerk ist eine lesbare Kopie von allem.

RAID 5 behält (n − 1) Laufwerke an Kapazität und übersteht einen beliebigen Ausfall, was sich wie das beste Angebot der Tabelle liest. Das Kleingedruckte ist der Wiederaufbau: Ein defektes Laufwerk zu ersetzen heißt, jedes Byte jedes verbliebenen Laufwerks zu lesen, und bei großen Platten kann sich dieses Fenster lange hinziehen, die ganze Zeit ohne Redundanz und unter maximaler Dauerlast. Ein zweiter Ausfall oder ein unlesbarer Sektor mitten im Wiederaufbau beendet das Array. Dieses Risiko wächst mit der Laufwerksgröße, weshalb einfache Parität mit wachsenden Platten schlecht gealtert ist und weshalb es RAID 6 gibt: Doppelte Parität kostet ein zweites Laufwerk an Kapazität, hält das Array aber genau durch dieses Wiederaufbaufenster hindurch geschützt.

RAID 10 zahlt die 50%-Kapazitätssteuer der Spiegelung und erkauft sich damit das ruhigste Betriebsprofil der Gruppe: starkes Verhalten bei zufälligen Schreibzugriffen ohne Paritätsrechnerei und einen Wiederaufbau, der eine schlichte Kopie eines Spiegels ist statt einer Rekonstruktion des gesamten Arrays. Es übersteht immer einen Ausfall und kann bis zur Hälfte der Laufwerke verkraften, wenn jeder Ausfall in ein anderes Paar fällt, wobei zwei Ausfälle im selben Paar tödlich sind, weshalb ein garantiertes Laufwerk die ehrliche Planungsgröße ist.

RAID ist Verfügbarkeit, kein Backup

RAID beantwortet genau eine Frage: Läuft der Server weiter, wenn ein Laufwerk stirbt? Jeder andere Datenverlustpfad geht direkt hindurch: versehentliche Löschungen, Anwendungsfehler, Ransomware und Dateisystemkorruption werden innerhalb von Millisekunden auf jedes Laufwerk im Array repliziert, und ein Controller-Ausfall oder ein zweiter Laufwerkstod kann immer noch das ganze Volume mitnehmen. Welches Level Sie hier auch wählen, es ergänzt Backups; es ersetzt sie nie.

Und zur Wahl des Levels: Datenbanken, VM-Hosts und alles mit vielen zufälligen Schreibzugriffen wollen in der Regel RAID 10. Überwiegend lesender Massenspeicher (Mediatheken, Archive, Backup-Ziele) ist der Ort, an dem RAID 5 und 6 ihren Kapazitätsvorteil verdienen, wobei RAID 6 bei großen Laufwerken die sicherere Wahl ist. Server mit zwei Laufwerken bekommen fast selbstverständlich RAID 1, und RAID 0 bleibt Daten vorbehalten, deren Verlust einen erneuten Durchlauf statt eines Zwischenfalls kostet.