RAID 1 vs. RAID 5

RAID 1 ist eine einfache Spiegelkonfiguration, bei der zwei (oder mehr) physische Festplatten dieselben Daten speichern, wodurch Redundanz und Fehlertoleranz bereitgestellt werden. RAID 5 bietet auch Fehlertoleranz, verteilt Daten jedoch durch Striping auf mehrere Festplatten.

Schauen wir uns die Konfigurationen von RAID 1 und RAID 5 im Detail an.

Vergleichstabelle

Vergleichstabelle für RAID 1 und RAID 5
RAID 1 RAID 5
HauptmerkmalSpiegelnStreifen mit Parität
StripingNein; Daten werden vollständig auf jeder Festplatte gespeichert.Ja; Die Daten werden im RAID 5-Setup gleichmäßig auf alle Festplatten verteilt (oder aufgeteilt). Zusätzlich zu den Daten werden auch Paritätsinformationen (einmal) gespeichert, damit Daten wiederhergestellt werden können, wenn eines der Laufwerke ausfällt.
Spiegelung, Redundanz und FehlertoleranzJaKeine Spiegelung oder Redundanz; Fehlertoleranz wird durch Berechnen und Speichern von Paritätsinformationen erreicht. Kann den Ausfall von 1 physischen Festplatte tolerieren.
PerformanceRAID 1 bietet langsamere Schreibgeschwindigkeiten, kann jedoch die gleiche Leseleistung wie RAID 0 bieten, wenn der RAID-Controller Multiplexing zum Lesen von Daten von Festplatten verwendet.Schnelles Lesen aufgrund von Striping (Daten, die auf viele physische Festplatten verteilt sind). Schreibvorgänge sind etwas langsamer, da Paritätsinformationen berechnet werden müssen. Da jedoch die Parität verteilt ist, wird 1 Festplatte nicht zu einem Engpass (wie in RAID 4).
AnwendungenWenn Datenverlust nicht akzeptabel ist, z. B. DatenarchivierungGutes Gleichgewicht zwischen effizienter Lagerung, anständiger Leistung, Fehlerresistenz und guter Sicherheit. RAID 5 ist ideal für Datei- und Anwendungsserver mit einer begrenzten Anzahl von Datenlaufwerken.
Mindestanzahl der erforderlichen physischen Festplatten23
Paritätsdiskette?Nicht benutztParitätsinformationen werden auf alle physischen Festplatten im RAID verteilt. Wenn eine der Festplatten ausfällt, werden Paritätsinformationen verwendet, um Daten wiederherzustellen, die auf diesem Laufwerk gespeichert wurden.
VorteileHervorragende Leistung, auch wenn die Schreibvorgänge im Vergleich zu RAID 0 etwas langsamer sind. Fehlertoleranz bei einfacher Wiederherstellung (einfach den Inhalt eines Laufwerks auf ein anderes kopieren)Schnelles Lesen; kostengünstige Redundanz und Fehlertoleranz; Auf Daten kann zugegriffen werden (wenn auch langsamer), auch wenn ein ausgefallenes Laufwerk gerade neu erstellt wird.
NachteileDie Speicherkapazität wird effektiv halbiert, da zwei Kopien aller Daten gespeichert werden. Für die Wiederherstellung nach einem Fehler muss das RAID heruntergefahren werden, damit während der Wiederherstellung nicht auf Daten zugegriffen werden kann.Die Wiederherstellung nach einem Fehler ist aufgrund von Paritätsberechnungen, die beim Wiederherstellen von Daten und beim Wiederherstellen des Ersatzlaufwerks erforderlich sind, langsam. Es ist möglich, währenddessen vom RAID zu lesen, aber die Lesevorgänge während dieser Zeit sind ziemlich langsam.

Aufbau

RAID 1-Konfiguration

Eine RAID 1-Konfiguration ist ziemlich einfach: Speichern Sie alle Daten identisch auf mehreren physischen Festplatten. In RAID 1 befinden sich normalerweise nur zwei Festplatten. Für zusätzliche Redundanz können jedoch weitere hinzugefügt werden.

Datenspeicherung in einem RAID 1-Setup

RAID 5-Konfiguration

RAID 5 bietet Fehlertoleranz durch Redundanz. Anstatt jedoch ein Spiegelbild aller Daten zu speichern (wie in RAID 0), optimiert RAID 5 die Speichereffizienz durch Verwendung von Parität und Prüfsumme, Computertechniken, die häufig zur Fehlererkennung und -korrektur verwendet werden. Mit Paritätsblöcken können Daten rekonstruiert werden, wenn einer der Datenblöcke fehlt.

Die RAID 5-Konfiguration verwendet Striping mit verteilter Parität, um Fehlertoleranz bereitzustellen. In diesem Bild sind Blöcke nach Farben gruppiert, sodass Sie sehen können, welcher Paritätsblock welchen Datenblöcken zugeordnet ist.

In einer RAID 4-Konfiguration wird eine dedizierte Festplatte zum Speichern von Paritätsinformationen verwendet. RAID 5 verwendet jedoch verteilte Parität, sodass die Paritätsblöcke im Round-Robin-Verfahren auf jeder physischen Festplatte gespeichert werden. Sie benötigen mindestens zwei Festplatten zum Striping und eine weitere zum Speichern von Paritätsbits. Daher benötigt RAID 5 mindestens 3 physische Festplatten.

So sieht ein RAID 5 im wirklichen Leben aus:

Ein RAID 5-Array, bei dem zwei der Laufwerke gleichzeitig abgestürzt zu sein schienen, der Eigentümer jedoch seine Daten wiederherstellen konnte.

Liest und schreibt

Lese- und Schreibvorgänge auf RAID 1

Lesevorgänge sind auf RAID 1 schneller als auf nur einer physischen Festplatte. Dies liegt daran, dass Daten parallel gelesen werden können. Leseanforderungen werden an jedes physische Laufwerk gesendet, und das Laufwerk mit der schnellsten Leistung kann zuerst Daten an den Controller zurückgeben. Softwareoptimierungen für den Controller können nahezu parallele Lesevorgänge ermöglichen, sodass der Gesamtdurchsatz des RAID nahe an der Summe der Durchsätze aller physischen Laufwerke im RAID liegt.

Schreibvorgänge sind auf einem RAID 1 langsamer, da ein Schreibvorgang erst abgeschlossen wird, wenn Daten auf alle Festplatten geschrieben wurden. So wird die langsamste Festplatte im Array zu einem Engpass, genau wie eine Kette nur so stark ist wie ihr schwächstes Glied.

Liest und schreibt auf RAID 5

Da RAID 5 Striping verwendet, werden Lesevorgänge parallel ausgeführt und sind sehr schnell. Schreibvorgänge sind ebenfalls schnell, aber die Schreibleistung wird aufgrund des Overheads beim Berechnen und Schreiben von Paritätsblöcken leicht beeinträchtigt.

Fehlertoleranz

RAID 1 bietet eine hervorragende Fehlertoleranz. Solange eines der physischen Laufwerke im Array funktionsfähig ist, ist das RAID betriebsbereit. RAID 1 ist Hot-Swap-fähig. Das heißt, es ist möglich, eine ausgefallene Festplatte zu ersetzen, während das System betriebsbereit bleibt. Die Wiederherstellung nach einem Fehler erfolgt schnell, da beim Aufbau eines Ersatzlaufwerks lediglich alle Daten von einem der Funktionslaufwerke kopiert werden müssen.

RAID 5 verwendet Striping, um die Leistungsvorteile von RAID 1 bereitzustellen, bietet jedoch auch Fehlertoleranz. Wenn eine der physischen Festplatten in einem RAID 5 ausfällt, funktioniert das System weiterhin für Lesevorgänge. Das ausgefallene Laufwerk kann "Hot-Swap" sein, dh die ausgefallene Festplatte kann gegen eine neue ausgetauscht werden, ohne das Gerät auszuschalten. Lese- und Schreibvorgänge sind während der Fehlerbehebung aufgrund des Aufwandes für die Berechnung der Parität langsam.

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