RAID 5 vs. RAID 10

Ein RAID (redundantes Array unabhängiger Festplatten) kombiniert mehrere physische Laufwerke zu einem virtuellen Speichergerät, das mehr Speicherplatz und in den meisten Fällen Fehlertoleranz bietet, sodass Daten auch dann wiederhergestellt werden können, wenn eine der physischen Festplatten ausfällt.

RAID-Konfigurationen sind in Ebenen wie RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 und RAID 10 unterteilt. Die RAID-Ebenen 0 bis 6 werden als Standardstufen bezeichnet. Die gebräuchlichsten RAID-Konfigurationen sind RAID 0 (Striping, bei dem Daten in Blöcke aufgeteilt werden, die auf verschiedenen physischen Festplatten gespeichert sind), RAID 1 (Spiegelung, bei der mehrere Kopien von Daten aus Redundanzgründen auf separaten Festplatten gespeichert werden) und RAID 5 (verteilte Parität) Enthält Striping sowie das Speichern von Paritätsinformationen zur Fehlerbehebung und RAID 6 (Dual Parity).

Dieser Vergleich befasst sich ausführlich mit RAID 5 und RAID 10 .

Vergleichstabelle

Vergleichstabelle für RAID 10 und RAID 5
RAID 10 RAID 5
HauptmerkmalSpiegelstreifen: Kombiniert Streifen und Spiegelung für Fehlertoleranz und Leistung.Streifen mit Parität
StripingJa; Daten werden gleichmäßig über Festplattengruppen verteilt (oder aufgeteilt). Jede Gruppe verfügt über 2 Datenträger, die als Spiegelbilder voneinander eingerichtet sind. RAID 10 kombiniert also die Funktionen von RAID 0 und RAID 1.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 FehlertoleranzJa. Durch das Spiegeln von Daten ist das RAID 10-System fehlertolerant. Wenn eines der Laufwerke ausfällt, können Daten durch einfaches Kopieren von anderen Festplatten schnell wiederhergestellt werden.Keine Spiegelung oder Redundanz; Fehlertoleranz wird durch Berechnen und Speichern von Paritätsinformationen erreicht. Kann den Ausfall von 1 physischen Festplatte tolerieren.
PerformanceLesevorgänge sind aufgrund von Streifen schnell. Schreibvorgänge sind auch schnell, da die Schreibvorgänge zwar auf zwei verschiedenen Laufwerken ausgeführt werden müssen, obwohl jeder Datenblock zweimal geschrieben werden muss (Spiegelung), sodass sie parallel ausgeführt werden können. Paritätsinformationen müssen nicht berechnet werden.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 die Leistung für Lese- und Schreibvorgänge wichtig ist und wenn es wichtig ist, sich schnell von einem Fehler zu erholen.Gutes 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 Festplatten43
Paritätsdiskette?Nein; Parität / Prüfsumme werden in einem RAID 10-Setup nicht berechnet.Paritätsinformationen 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.
VorteileSchnelle Wiederherstellung von Daten bei einem Festplattenfehler.Schnelles Lesen; kostengünstige Redundanz und Fehlertoleranz; Auf Daten kann zugegriffen werden (wenn auch langsamer), auch wenn ein ausgefallenes Laufwerk gerade neu erstellt wird.
NachteileDie Festplattenauslastung beträgt nur 50%, daher ist RAID 10 im Vergleich zum Speichern von Paritätsinformationen eine teure Methode, um Speicherredundanz zu erhalten.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

Konfiguration von RAID 0, RAID 1 und RAID 10

RAID 10 wird auch als RAID 1 + 0 oder RAID 1 & 0 bezeichnet. Es handelt sich um eine verschachtelte RAID-Stufe, dh es werden zwei Standard-RAID-Stufen kombiniert: RAID 0 und RAID 1. Schauen wir uns die Konfigurationen dieser Standard-RAID-Stufen an, damit wir verstehen, wie RAID 10 aufgebaut ist.

Datenspeicherung in einem RAID 0-Setup

Datenspeicherung in einem RAID 1-Setup

Wie oben gezeigt, verwendet RAID 0 Striping, dh Daten werden in Blöcke aufgeteilt, die auf mehreren Festplatten gespeichert sind. Dies erhöht die Lese- und Schreibleistung erheblich, da Daten auf allen Datenträgern parallel gelesen und geschrieben werden können. Der Nachteil von RAID 0 ist, dass es keine Redundanz oder Fehlertoleranz gibt. Wenn eines der physischen Laufwerke ausfällt, gehen alle Daten verloren.

RAID 1 löst Redundanz auf. Wenn eines der Laufwerke ausfällt, kann es leicht ersetzt werden, indem die Daten von den Laufwerken kopiert werden, die noch funktionieren. Der Nachteil von RAID 1 ist jedoch die Geschwindigkeit, da die Parallelität von RAID 0 nicht genutzt werden kann.

Nachdem wir nun verstanden haben, wie RAID 0 und RAID 1 funktionieren, schauen wir uns an, wie RAID 10 konfiguriert ist.

Die RAID 10-Konfiguration ist ein Streifen von Spiegeln.

RAID 10, auch bekannt als RAID 1 + 0, ist eine Kombination aus RAID 1 und RAID 0. Es ist als Spiegelstreifen konfiguriert. Die Datenträger sind in Gruppen unterteilt (normalerweise zwei). Festplatten in jeder Gruppe sind Spiegelbilder voneinander, während die Daten über alle Gruppen verteilt sind. Da Sie mindestens zwei Gruppen benötigen und jede Gruppe mindestens zwei Festplatten benötigt, beträgt die Mindestanzahl an physischen Festplatten, die für eine RAID 10-Konfiguration erforderlich sind, 4.

RAID 5-Konfiguration

Schauen wir uns nun die Konfiguration von RAID 5 an.

Die RAID 5-Konfiguration verwendet Striping mit Parität, um Fehlertoleranz bereitzustellen. Paritätsblöcke werden auf alle Festplatten verteilt. In der Abbildung werden Blöcke nach Farben gruppiert, sodass Sie sehen können, welcher Paritätsblock welchen Datenblöcken zugeordnet ist.

RAID 5 verwendet im Gegensatz zu den RAID-Stufen 0, 1 und 10 Paritätsinformationen. Für jede Kombination von Blöcken, die alle auf verschiedenen Festplatten gespeichert sind, wird ein Paritätsblock berechnet und gespeichert. Jeder einzelne Paritätsblock befindet sich nur auf einer Festplatte. Paritätsblöcke werden jedoch auf allen Datenträgern im Round-Robin-Verfahren gespeichert. Das heißt, es gibt kein dediziertes physisches Laufwerk nur für Paritätsblöcke (was in RAID 4 der Fall ist).

Wenn man bedenkt, dass Datenblöcke auf mindestens zwei Festplatten verteilt sind und der Paritätsblock auf eine separate Festplatte geschrieben ist, kann man sehen, dass für eine RAID 5-Konfiguration mindestens 3 physische Laufwerke erforderlich sind.

Redundanz und Fehlertoleranz

Sowohl RAID 5 als auch RAID 10 sind fehlertolerant, dh Daten gehen auch dann nicht verloren, wenn eine - oder bei RAID 10 mehr als eine - der physischen Festplatten ausfällt. Darüber hinaus können sowohl RAID 5 als auch RAID 10 verwendet werden, wenn die ausgefallene Festplatte ersetzt wird. Dies wird als Hot-Swapping bezeichnet.

RAID 5

RAID 5 kann den Ausfall von 1 Festplatte tolerieren. Auf der ausgefallenen Festplatte gespeicherte Daten und Paritätsinformationen können mithilfe der auf den verbleibenden Festplatten gespeicherten Daten neu berechnet werden.

Tatsächlich sind Daten zugänglich und Lesevorgänge von einem RAID 5 sind möglich, selbst wenn eines der Laufwerke ausgefallen ist und neu erstellt wird. Solche Lesevorgänge sind jedoch langsam, da ein Teil der Daten (der Teil, der sich auf dem ausgefallenen Laufwerk befand) aus dem Paritätsblock berechnet wird und nicht einfach von der Festplatte gelesen wird. Die Datenwiederherstellung und das Wiederherstellen der Ersatzfestplatte sind aufgrund des Aufwandes für die Berechnung der Parität ebenfalls langsam.

RAID 10

RAID 10 bietet eine hervorragende Fehlertoleranz - viel besser als RAID 5 - aufgrund der zu 100% integrierten Redundanz. Im obigen Beispiel können sowohl Datenträger 1 als auch Datenträger 2 ausfallen, und die Daten können weiterhin wiederhergestellt werden. Alle Festplatten in einer RAID 1-Gruppe eines RAID 10-Setups müssten ausfallen, damit Daten verloren gehen. Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Festplatten in derselben Gruppe ausfallen, ist viel geringer als die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Festplatten im RAID ausfallen. Aus diesem Grund bietet RAID 10 im Vergleich zu RAID 5 eine höhere Zuverlässigkeit.

Die Wiederherstellung nach einem Fehler ist für RAID 10 auch viel schneller und einfacher, da Daten einfach von den anderen Festplatten im RAID kopiert werden müssen. Auf Daten kann während der Wiederherstellung zugegriffen werden.

Performance

RAID 10 bietet eine fantastische Leistung für zufällige Lese- und Schreibvorgänge, da alle Vorgänge parallel auf separaten physischen Laufwerken ausgeführt werden.

RAID 5 bietet aufgrund des Stripings auch eine hervorragende Leseleistung. Aufgrund des Overheads bei der Berechnung der Parität sind Schreibvorgänge jedoch langsamer.

Vor-und Nachteile

Sowohl RAID 5 als auch RAID 10 sind Hot-Swap-fähig, dh sie bieten die Möglichkeit, das Lesen aus dem Array fortzusetzen, selbst wenn eine ausgefallene Festplatte ersetzt wird. Im Fall von RAID 5 sind solche Lesevorgänge jedoch aufgrund des Overheads der Paritätsberechnung langsam. Bei RAID 10 sind solche Lesevorgänge jedoch genauso schnell wie im normalen Betrieb.

Weitere Vorteile von RAID 10 sind:

  • Sehr schnell liest und schreibt
  • Sehr schnelle Wiederherstellung nach einem Ausfall
  • Fehlertoleranter als RAID 5, da RAID 10 Ausfälle mehrerer Festplatten gleichzeitig tolerieren kann.

Die Nachteile von RAID 10 sind:

  • Teuer wegen ineffizienter Speicherung (50% aufgrund von Spiegelung)

Zu den Vorteilen von RAID 5 gehören:

  • Hervorragendes Gleichgewicht zwischen Fehlertoleranz, Preis (Speichereffizienz) und Leistung
  • Schnelles Lesen

Die Nachteile von RAID 5 sind:

  • Langsame Wiederherstellung nach einem Fehler
  • Kann nur den Ausfall von 1 Laufwerk im Array tolerieren

Anwendungen

In Anbetracht der Vor- und Nachteile ist RAID 10 in Anwendungen nützlich, in denen die Leistung nicht nur für Lesevorgänge, sondern auch für Schreibvorgänge wichtig ist. RAID 10 eignet sich auch besser als RAID 5 in Anwendungen, in denen es wichtig ist, die Leistung während der Fehlerbehebung aufrechtzuerhalten, wenn eine der Festplatten ausfällt.

RAID 5 bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen effizientem Speicher, angemessener Leistung, Fehlerresistenz und guter Sicherheit. Dies ist die beliebteste RAID-Konfiguration für NAS-Geräte und Unternehmensserver. RAID 5 ist ideal für Datei- und Anwendungsserver mit einer begrenzten Anzahl von Datenlaufwerken. Wenn die Anzahl der physischen Festplatten im RAID sehr groß ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eine davon ausfällt, höher. Ein RAID 6 ist daher möglicherweise die bessere Option, da zwei Festplatten zum Speichern der Parität verwendet werden.

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