Die Auslastung der Plattenlaufwerke wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Maßgeblich sind die Anzahl der physikalischen IOs sowie der Aufwand, der für jede IO durchgeführt wird. Während sich Ersteres durch einen ausreichend dimensionierten Cache reduzieren lässt, hängt der Belastung durch die letztlich anfallenden IOs maßgeblich vom RAID-Level ab.
RAID 1
Jeweils zwei identische Plattenlaufwerke, Original- und Spiegelplatte, bilden eine RAID-1-Gruppe (Kurzbezeichung im Folgenden "RAID 1(1+1)").
Sie enthalten identische Daten. Damit stehen für den Anwender nur 50% der Plattenkapazität zur Verfügung.
Die Schreibleistung ändert sich durch die Spiegelung nicht wahrnehmbar. Bei Leseaufträgen versucht das Storage-System zu optimieren und von der günstigeren Platte zu lesen, so dass sich die Last auf beide Platten verteilt. Während die Performance beim synchronen Lesen mit einer einzelnen Anwendertask hierdurch nicht profitiert, kann bei parallelen Lasten unter Umständen ein deutlicher Vorteil wahrgenommen werden.
RAID 0
Bei RAID 0 werden die Daten über mehrere Platten in Form des "Data Striping" verteilt. Die maximalen Durchsätze können dabei nahezu mit der Anzahl der Platten skalieren. Im Gegensatz zu RAID-Leveln mit Paritätsinformationen wird auch eine hohe Schreibleistung erzielt.
ACHTUNG!
RAID 0 bietet keinerlei Ausfallsicherheit und wird außerhalb von Testszenarien nicht empfohlen. Ist die hohe Schreibperformance notwendig, so sollte stattdessen unbedingt ein RAID 1/0 zum Einsatz kommen.
RAID 1/0
RAID 1/0 kombiniert den Performancegewinn durch Striping (RAID 0) mit der Redundanz eines Spiegels (RAID 1). Eine RAID-1/0-Gruppe besteht also aus mehreren Platten (meist 2 bis 4), auf denen die Originaldaten mit "data striping" verteilt sind. Dazu kommen ebenso viele Platten mit den gespiegelten Daten (Kurzbezeichnung im Folgenden z.B. "RAID
1/0(4+4)"). Wie bei RAID 1 steht dem Anwender nur 50% der installierten Plattenkapazität zur Verfügung.
RAID 5
RAID 5 bietet einen guten Kompromiss zwischen Performance und Kapazität. Abhängig vom Anwendungsszenario kann aber auch ein RAID 5 ausreichend Leistung bieten, solange alle Schreib-IOs über den Cache abgehandelt werden können. Für schreibintensive Lasten oder Daten mit hohen Verfügbarkeitsanforderungen ist RAID 1/0 zu bevorzugen.
RAID 5 realisiert eine gemeinsame Parity-Sicherung für mehrere Plattenlaufwerke. Die Daten werden wie bei RAID 1/0 mit "data striping" in Blöcken über die Plattenlaufwerke der RAID-5-Gruppe verteilt und mit der Parity-Information, ebenfalls verteilt über alle Laufwerke, gesichert ("rotating parity"). Die Parity-Sicherung reduziert die Kapazität des Verbundes um die Größe eines Plattenlaufwerks. Bei der häufig genutzten Konfiguration mit 4 Laufwerken, sind demnach 75% der installierten Plattenkapazität nutzbar (Kurzbezeichnung im Folgenden "RAID 5(3+1)").
Durch das "data striping" bietet RAID 5 wie RAID 1/0 Vorteile bei parallelen Zugriffen. Beim Ausfall einer Platte sowie beim anschließenden Rebuild-Vorgang ist allerdings mit verschlechterter Performance zu rechnen.
Beim Schreiben müssen zusätzlich die Parity-Informationen berechnet und geschrieben werden. Hierzu wird vor dem eigentlichen Schreiben der vorherige Wert des zu ändernden Blocks ausgelesen, es werden also zuätzliche Lese-IOs verursacht. Dadurch ist RAID 5 etwas aufwendiger und weist längere Write-IO-Zeiten als RAID 1/0 auf.
RAID 6
Wie bei RAID 5 wird der Datenstrom in Stripes unterteilt, jedoch werden nicht ein, sondern zwei Fehlerkorrekturwerte berechnet. Daten und Parity-Informationen werden so über die Platten verteilt, dass beide Parity-Informationen auf unterschiedlichen Platten liegen ("dual rotating parity").
Bei RAID 6 können bis zu zwei Platten ausfallen. Der Aufwand für die Resynchronisation, insbesondere bei zwei ausgefallenen Platten, ist jedoch erheblich höher als bei RAID 5, ebenso der Aufwand für Schreib-IOs.
RAID 6 bietet im Vergleich zu RAID 5 eine höhere Ausfallsicherheit bei niedrigerer Schreibleistung.
Beispiele
Folgende Beispiele sollen einen Vergleich ermöglichen, wie sich verschiedene RAID-Level bei gleicher Kapazität oder gleicher Plattenanzahl auf die Belastung für die einzelnen Plattenlaufwerke auswirken.
RAID-Level | Kapazität | HDDs | Operationen pro phys. Disk | Operationen pro phys. Disk |
Einzelne Disk | K | 1 | 40x Read | 40x Write |
RAID 1 | K | 2 | 20x Read | 40x Write |
RAID 1/0 | 2*K | 4 | 10x Read | 20x Write |
RAID 1/0 | 3*K | 6 | 7x Read | 13x Write |
RAID 1/0 | 4*K | 8 | 5x Read | 10x Write |
RAID 5 | 3*K | 4 | 10x Read | 10x Read |
RAID 5 | 4*K | 5 | 8x Read | 8x Read |
RAID 6 | 3*K | 5 | 8x Read | 16x Read |
RAID 6 | 4*K | 6 | 7x Read | 13x Read |