RAID 10: Die RAID-Kombination aus Spiegelung und Striping

Obwohl der ursprüngliche Aspekt der Kostenersparnis in den Hintergrund gerückt und häufig gar nicht mehr gegeben ist, kommen RAIDs – vorwiegend im Serverumfeld – auch heute noch zum Einsatz. Der Fokus der verschiedenen Standards, die man als RAID-Level bezeichnet, liegt dabei insbesondere auf der Optimierung von Datensicherheit und Performance. Optional lassen sich die Level – wie im Fall von RAID 10 – miteinander kombinieren, um die Stärken verschiedener Ansätze zu vereinen.

Um welche Standards handelt es sich bei der RAID-10-Kombination? Welche Vor- und Nachteile bringt ein solch komplexes System mit sich? Und wie funktioniert ein RAID-10-Zusammenschluss genau?

Bei einem RAID 10 handelt es sich um eine Kombination der beiden RAID-Level 1 und 0, bei der mehrere RAID-1-Systeme zu einem RAID-0-System zusammengefasst werden. Immer wieder findet man aus diesem Grund auch die Bezeichnung „RAID 1+0“, wenn von einem solchen Verbund, der immer aus mindestens vier Festplatten bestehen muss, die Rede ist.

Dem Grundprinzip von RAID 1 folgend werden die Dateien in einem RAID-10-Verbund gespiegelt. Alle Daten sind also mindestens in zweifacher Ausführung vorhanden, sodass eine vollständige Redundanz gewährleistet ist. Zusätzlich findet das sogenannte Striping der Daten statt: Die Datenblöcke werden in einzelne Streifen (engl. stripes) zerlegt und verteilt auf den im RAID 10 eingebundenen Platten gespeichert. Die Speichermedien innerhalb eines untergeordneten RAID-1-Verbunds verfügen also immer über den gleichen Datenstand, der sich aber wiederum von dem Datenstand aller weiteren untergeordneten RAID-1-Cluster unterscheidet: Jeder Verbund verwaltet also separate Teile der Informationen, wobei dieser Umstand für eine zugreifende Anwendung nicht ersichtlich ist.

Der Ausfall einer Festplatte kann in einem RAID 10 pro Sub-Array, also pro RAID 1, kompensiert werden, da zu jedem Zeitpunkt eine gespiegelte Variante mit dem exakt gleichen Datenbestand vorhanden ist. Dies bedeutet aber auch, dass immer maximal die Hälfte der Speicherkapazität der Einzellaufwerke für Nutzdaten zur Verfügung steht. Die gleichmäßige Verteilung der Daten sorgt gleichzeitig dafür, dass Nutzer beim Zugriff von einer höheren Lesegeschwindigkeit profitieren.

RAID 10 speichert sämtliche Daten in doppelter Ausführung. Solange eine Platte eines Spiegelpaars noch läuft, sind die gespeicherten Informationen daher selbst beim Ausfall eines Datenträgers sicher. Erst, wenn alle Speichermedien eines untergeordneten RAID 1 aufgrund eines Defekts oder aus anderem Grund ausfallen, gehen Daten verloren. Hierin liegt auch ein entscheidender Vorteil der Anordnung RAID 1+0 gegenüber der alternativen Anordnung RAID 0+1, bei der ein Schaden keiner konkreten Platte einer RAID-0-Untereinheit zugewiesen werden kann. Die Rekonstruktion der Daten ist in einem RAID-10-System folglich deutlich unkomplizierter und schneller durchgeführt.

Eine große Stärke von RAID 10 liegt darüber hinaus in der Output-Rate, die ein solcher Speicherverbund liefert: Durch das Striping der Daten sind die einzelnen Teilblöcke parallel verfügbar. Greift eine Anwendung also auf das System zu, kann sie von zwei oder mehr Platten gleichzeitig lesen und erhält so immer gleich mehrere Daten eines Streifens. Als Einzellaufwerke bieten die eingebundenen Festplatten diese Option logischerweise nicht, weshalb eine Optimierung der Lesegeschwindigkeit quasi in allen RAID-10-Szenarien gegeben ist.

Die relativ kostenintensive Kombination von Striping und Spiegelung der Daten bringt nicht nur Vorzüge mit sich. Insbesondere zwei Nachteile sind festzuhalten: Zum einen schränkt der Ansatz die maximale Speicherkapazität entscheidend ein, da pro Gigabyte Nutzdaten auch ein Gigabyte für die Kopie dieser Daten zu berechnen ist. Zum anderen birgt RAID 10 das Risiko eines direkten Datenverlusts, wenn beide Datenträger eines Spiegelpaars gleichzeitig ausfallen. In diesem Fall ist der Ausfall von zwei Festplatten durch das Striping nicht zu kompensieren (anders als beim Ausfall von zwei Platten verschiedener Sub-Arrays).

Sicherheit und Geschwindigkeit – das sind die beiden großen Stärken von Festplattenverbunden nach RAID-Level 10. Der verhältnismäßig hohe Kostenfaktor sorgt dabei dafür, dass der Einsatz eines solchen Systems gut überlegt sein sollte. Sofern es das Budget hergibt, ist ein RAID 10 aber immer dann eine sinnvolle Lösung, wenn man Daten speichern möchte,

• auf die in aller Regelmäßigkeit zugegriffen wird;
• die möglichst schnell lesbar sein sollen;
• die ein Höchstmaß an Sicherheit genießen sollen.

Typische Einsatzgebiete von RAID 10 sind daher Datenbank- und Anwendungsserver, die auf eine hohe Ausfallsicherheit und eine gute Output-Rate angewiesen sind.

Die beiden alternativen RAID-Level 0 (Striping) und 1 (Spiegelung) bieten für sich genommen nur jeweils eine der Eigenschaften von RAID 10, also entweder eine optimierte Performance oder eine erhöhte Ausfallsicherheit im Vergleich zu den zugrundeliegenden Einzel-Festplatten. Mit RAID 5 und RAID 6 existieren allerdings auch RAID-Konzepte, die keine Kombination aus mehreren Leveln darstellen und dennoch Redundanz und Performance-Steigerung beinhalten. Ausführliche Informationen zu den verschiedenen Methoden finden Sie in unserem großen RAID-Level-Vergleich.