Die ultimative Synology NAS Bibel. Wolfram Gieseke

Speichermedien zu einem einzigen großen logischen Laufwerk zusammenfassen.

      In jedem Fall gilt bei JBOD, dass man stets die gesamte Speicherkapazität nutzen kann, dafür aber auch auf Vorteile wie Redundanz oder Geschwindigkeitssteigerungen verzichten muss. Was das genau bedeutet, wird vielleicht deutlicher, wenn man sich mit den im Folgenden beschriebenen RAID-Varianten und deren Vor- und Nachteilen beschäftigt.

      RAID – Redundant Array of Independent Discs

      RAID ist eine Technologie zur Erhöhung der Datensicherheit und/oder Performance von Festplatten, indem mehrere Festplatten zu logischen Einheiten zusammengeschaltet werden. RAID kann je nach Variante (auch als RAID-Level bezeichnet) die Verfügbarkeit und Sicherheit von gespeicherten Daten dadurch verbessern, dass die Daten redundant auf mehreren Festplatten parallel gespeichert werden. Beim Ausfall einer Platte können alle Daten aus den Informationen der restlichen Platte(n) rekonstruiert werden (und die defekte kann ausgetauscht werden). Bestimmte logische Verschaltungen bzw. RAID-Level ermöglichen als Alternative eine Geschwindigkeitssteigerung (v. a. beim Lesen) oder eine Kombination von Redundanz und Geschwindigkeitssteigerung.

      Die kleinste gemeinsame Festplatte

      Eine wesentliche Eigenheit von RAID sollten Sie bei der Planung beachten: Die Speicherkapazität Ihres RAID-Verbundes wird im Wesentlichen von der kleinsten Festplatte im Verbund vorgegeben. Egal, ob es um das Spiegeln in RAID 1 oder die Redundanz in RAID 5 geht: Es herrscht immer eine Symmetrie zwischen den beteiligten Platten. Dadurch können selbst größere Festplatten nicht mehr Daten aufnehmen als die kleinste im Verbund. Es ist deshalb nicht sinnvoll, in einem RAID-Verbund Festplatten verschiedener Kapazität zu mischen. Zwar ist es möglich, aber der Extraplatz auf den größeren Speichermedien bleibt dann ungenutzt.

      RAID 0: schneller und riskanter

      Bei RAID 0 werden die Daten abwechselnd auf alle vorhandenen Festplatten geschrieben. Das führt vor allem beim Lesen der Daten zu einer Steigerung der Geschwindigkeit zwischen 30 und 80 %, da die zeitaufwendigen Plattenzugriffe zeitlich von mehreren Festplatten durchgeführt werden. Die Speicherkapazität leidet darunter nicht, weil sich z. B. zwei 1-TByte-Festplatten zu einem logischen 2-TByte-Laufwerk addieren.

      Kritisch bei RAID 0 ist allerdings das erhöhte Risiko eines Datenverlusts durch einen Festplattenfehler. Denn fällt eine der beiden Festplatten aus, sind durch die Verzahnung auch die Daten auf der anderen verloren. Man sollte RAID 0 daher niemals ohne zusätzliches Backup der wichtigen Daten verwenden.

      RAID 0 empfiehlt sich deshalb nur, wenn es darauf ankommt, die Zugriffsgeschwindigkeit auf die im NAS gespeicherten Daten zu maximieren, und die Sicherheit dieser Daten irrelevant bzw. anderweitig abgesichert ist. In der Praxis wird der Geschwindigkeitsgewinn auch nur in bestimmten datenintensiven Anwendungsszenarien spürbar sein, wenn etwa wie bei der Videobearbeitung regelmäßig größere Datenmengen transferiert werden müssen.

      RAID 1: Sicherheit durch Redundanz

      Wem es vor allem um den Schutz seiner Daten vor Festplattendefekten geht, für den ist RAID 1 interessant. Dabei werden üblicherweise zwei Festplatten zu einem redundanten logischen Laufwerk zusammengeschaltet. Dabei werden alle Daten jeweils auf beiden Laufwerken abgelegt, sodass ein Laufwerk eine Kopie des anderen ist. Kommt es bei einem der beiden Laufwerke zu einem Defekt, finden sich die Daten also weiterhin auf dem anderen. Außerdem kann man das defekte Laufwerk jederzeit ausbauen und durch ein neues ersetzen. Das NAS sorgt dafür, dass die vorhandenen Daten wieder auf das neue Laufwerk gespiegelt werden. Nach kurzer Zeit hat man also wieder einen voll redundanten Datenspeicher.

      Der Preis für diese Sicherheit ist, dass dabei die Gesamtspeicherkapazität auf die Hälfte reduziert wird. Zwei 1-TByte-Platten ergeben also – anders als bei RAID 0 – nicht 2, sondern nur 1 TByte nutzbaren Gesamtspeicher.

      RAID 5: Geschwindigkeit und Redundanz

      RAID 5 kombiniert die Vorteile von RAID 0 und RAID 1 auf eine relativ kostengünstige Weise. Dabei werden immer mindestens drei Festplatten zusammengeschaltet und die Daten gleichmäßig auf diese verteilt, was in den meisten Situationen schnelle Zugriffe ermöglicht. Redundanz wird dadurch erreicht, dass ein Datenblock nicht auf alle physikalischen Platten verteilt wird, sondern auf einer Platte stattdessen Paritätsdaten dieses Datenblocks gespeichert werden. Sollte eine der Festplatten ausfallen, können die so verlorenen Teile von Datenblöcken anhand dieser Paritätsdaten von den anderen Festplatten rekonstruiert werden.

      Genau wie bei RAID 1 kann man also eine defekte Festplatte einfach ersetzen, und das NAS sorgt dafür, dass die Integrität der Daten dann automatisch wiederhergestellt wird. Auch hier ist der Preis, dass sich die Speicherkapazität der beteiligten Festplatten nicht addiert. Stattdessen berechnet sich die Gesamtkapazität nach folgender Formel:

      (Anzahl aller Festplatten – 1) × (Kapazität der kleinsten Festplatte)

      Konkret: Bei drei 1-TByte-Festplatten erhält man mit RAID 5 effektiv 2 TByte nutzbaren Speicherplatz. Das ist aber selbst in der kleinsten Variante mit drei Festplatten noch effektiver als RAID 1, wo ja grundsätzlich nur die Hälfte der physikalischen Kapazität bereitsteht. Je mehr Festplatten man in einem RAID-5-Verbund einsetzt, desto größer wird der nutzbare Speicher in Relation zum Gesamtspeicher: Von fünf 1-TByte-Platten etwa kann man 4 TByte effektiv nutzen.

      Plattenwechsel im Fall einer Störung

      Wenn es zu einem Defekt einer Festplatte kommt, informiert Sie das NAS darüber z. B. per LED-Blinken, E-Mail etc. In einem solchen Fall ersetzen Sie die defekte Festplatte. Es muss sich nicht um ein baugleiches Modell handeln, aber sie sollte dieselbe Kapazität wie die ausgebaute haben, keinesfalls weniger, notfalls geht aber mehr. Abhängig vom NAS-Modell muss dieses für den Wechsel ausgeschaltet werden, oder der Tausch kann sogar im laufenden Betrieb erfolgen (HotSwap). Sicherer ist es aber immer, das NAS vorher herunterzufahren. Beim Neustart bemerkt das System, dass eine neue Festplatte eingebaut wurde. Es beginnt dann automatisch, die Daten zu rekonstruieren (außer bei RAID 0). Je nach Speicherkapazität kann dieser Vorgang aber einige Stunden dauern. Die Leistungsfähigkeit des NAS ist solange eingeschränkt.

      RAID 6: noch mehr Sicherheit

      Ab vier Festplatten im Verbund kann man mit RAID 6 zusätzliche Sicherheit schaffen. Das Prinzip ist das gleiche wie bei RAID 5, allerdings werden die Paritätsinformationen für die Wiederherstellung jeweils auf zwei verschiedene Platten geschrieben. Dadurch bleiben die Daten selbst beim gleichzeitigen Ausfall zweier Festplatten erhalten. Das zielt vor allem auf den Wiederherstellungsprozess nach dem Austausch einer defekten Festplatte. Bei großen Datenträgern kann dieser einige Zeit dauern. Währenddessen sind die Daten sehr gefährdet, denn kommt es zu einem weiteren Defekt, bevor dieser Vorgang abgeschlossen ist, wären alle Daten verloren. Ein RAID 6 könnte auch einen solchen doppelten Ausfall verkraften.

      Der Preis dafür ist allerdings auch ein geringeres nutzbares Speichervolumen in Bezug zur Gesamtkapazität:

      (Anzahl aller Festplatten – 2) × (Kapazität der kleinsten Festplatte)

      Konkret: Bei vier 1-TByte-Festplatten erhält man mit RAID 6 effektiv 2 TByte nutz­baren Speicherplatz. Besser wird die Quote, je mehr Festplatten man einsetzt: Bei fünf ­1-TByte-Platten etwa kann man 3 TByte effektiv nutzen, bei sechs 1-TByte-Platten 4 TByte etc.

      RAID 10

      Ein RAID 10 ist ein RAID 0 (also das Verteilen der Datenblöcke auf mehrere Laufwerke), bei dem diese Laufwerke jeweils aus einem RAID 1 (also zwei gespiegelten Laufwerken) bestehen. Es kombiniert den schnellen Zugriff eines RAID 0 mit der Redundanz eines RAID 1. Das tun RAID 5 bzw. 6 zwar auch, aber es gibt einen entscheidenden Unterschied: Kommt es bei RAID 5 bzw. 6 zu einer Störung, muss das defekte Laufwerk ersetzt und müssen die fehlenden Daten aus den Informationen der anderen Laufwerke rekonstruiert werden. Das dauert einige Zeit, und solange stehen die Daten nicht bereit.