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.