RAID 5 vs. RAID 10

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

RAID-Konfigurationen sind in Stufen wie RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 und RAID 10 organisiert. Die RAID-Stufen 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 dem mehrere Kopien von Daten zur Redundanz auf separaten Festplatten gespeichert werden), RAID 5 (verteilte Parität) (einschließlich Striping und Speichern von Paritätsinformationen für die Fehlerbehebung) und RAID 6 (Dual Parity).

Dieser Vergleich betrachtet RAID 5 und RAID 10 im Detail.

Vergleichstabelle

RAID 10 vs. RAID 5-Vergleichstabelle

RAID 10	RAID 5
Hauptmerkmal	Spiegelstreifen: Kombiniert Streifen und Spiegeln für Fehlertoleranz und Leistung.	Striping mit Parität
Striping	Ja; Die Daten werden gleichmäßig auf Gruppen von Festplatten verteilt (oder aufgeteilt). Jede Gruppe verfügt über 2 Festplatten, 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). Neben den Daten werden auch Paritätsinformationen (einmalig) gespeichert, sodass Daten wiederhergestellt werden können, wenn eines der Laufwerke ausfällt.
Spiegelung, Redundanz und Fehlertoleranz	Ja. Das Spiegeln von Daten macht das RAID 10-System fehlertolerant. Wenn eines der Laufwerke ausfällt, können Daten durch einfaches Kopieren von anderen Datenträgern schnell wiederhergestellt werden.	Keine Spiegelung oder Redundanz; Fehlertoleranz wird durch Berechnen und Speichern von Paritätsinformationen erreicht. Kann den Ausfall einer physischen Festplatte tolerieren.
Performance	Lesevorgänge sind schnell aufgrund von Streifen. Schreibvorgänge sind auch schnell, da jeder Datenblock zweimal geschrieben werden muss (Spiegelung), die Schreibvorgänge jedoch auf zwei verschiedenen Laufwerken stattfinden, 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 die Parität verteilt ist, wird eine Festplatte nicht zu einem Engpass (wie in RAID 4)..
Anwendungen	Wenn Leistung für Lese- und Schreibvorgänge wichtig ist und wenn es wichtig ist, den Fehler schnell zu beheben.	Gute Balance zwischen effizienter Lagerung, anständiger Leistung, Ausfallsicherheit und guter Sicherheit. RAID 5 ist ideal für Datei- und Anwendungsserver mit einer begrenzten Anzahl von Datenlaufwerken.
Mindestanzahl physischer Festplatten erforderlich	4	3
Paritätsfestplatte?	Nein; Parität / Prüfsumme werden in einem RAID 10-Setup nicht berechnet.	Paritätsinformationen werden auf alle physischen Festplatten im RAID verteilt. Wenn einer der Datenträger ausfällt, werden Parity-Informationen verwendet, um die auf diesem Laufwerk gespeicherten Daten wiederherzustellen.
Vorteile	Schnelle Datenwiederherstellung im Falle eines Festplattenausfalls.	Schnell liest; kostengünstige Redundanz und Fehlertoleranz; Auf Daten kann zugegriffen werden (wenn auch langsamer), obwohl ein ausgefallenes Laufwerk gerade neu aufgebaut wird.
Nachteile	Die Auslastung der Festplatten beträgt nur 50%. Daher ist RAID 10 eine kostspielige Methode, um Speicherredundanz im Vergleich zum Speichern von Paritätsinformationen zu erhalten.	Die Wiederherstellung nach einem Fehler ist langsam, da Paritätsberechnungen erforderlich sind, um Daten wiederherzustellen und das Ersatzlaufwerk neu zu erstellen. Während des laufenden Vorgangs kann aus dem RAID gelesen werden. Die Lesevorgänge in dieser Zeit sind jedoch recht langsam.

Inhalt: RAID 5 vs. RAID 10

• 1 Konfiguration
  • 1.1 Konfiguration von RAID 0, RAID 1 und RAID 10
  • 1.2 RAID 5-Konfiguration
• 2 Redundanz und Fehlertoleranz
  • 2.1 RAID 5
  • 2.2 RAID 10
• 3 Leistung
• 4 Vor- und Nachteile
• 5 Anwendungen
• 6 Referenzen

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 ein verschachteltes RAID-Level, das heißt, es kombiniert zwei Standard-RAID-Level: RAID 0 und RAID 1. Sehen wir uns die Konfigurationen dieser Standard-RAID-Level an, damit wir verstehen können, wie RAID 10 aufgebaut ist.

Datenspeicherung in einem RAID 0-Setup Datenspeicherung in einem RAID 1-Setup

Wie oben gezeigt, verwendet RAID 0 Striping, d. H. Die Daten werden in Blöcke aufgeteilt, die auf mehreren Festplatten gespeichert sind. Dies erhöht die Lese- und Schreibleistung erheblich, da Daten auf allen Festplatten parallel gelesen und geschrieben werden. 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 die Redundanz auf. Wenn eines der Festplatten ausfällt, können Sie es leicht ersetzen, indem Sie die Daten von den noch funktionierenden Laufwerken kopieren. Der Nachteil von RAID 1 ist jedoch die Geschwindigkeit, da die Parallelität, die RAID 0 bietet, nicht genutzt werden kann.

Nun, da wir wissen, wie RAID 0 und RAID 1 funktionieren, wollen wir uns ansehen, wie RAID 10 konfiguriert ist.

Die RAID 10-Konfiguration ist ein Streifen von Spiegeln.

RAID 10, aa.k.a. RAID 1 + 0 ist eine Kombination aus RAID 1 und RAID 0. Es ist als Streifen von Spiegeln konfiguriert. Die Festplatten sind in Gruppen (normalerweise zwei) unterteilt. Festplatten in jeder Gruppe sind Spiegelbilder voneinander, während Daten über alle Gruppen verteilt werden. Da Sie mindestens zwei Gruppen und jede Gruppe mindestens zwei Festplatten benötigen, 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.

Bei der RAID 5-Konfiguration wird Striping mit Parität verwendet, um Fehlertoleranz bereitzustellen. Paritätsblöcke sind auf alle Festplatten verteilt. In der Abbildung sind Blöcke nach Farben gruppiert, sodass Sie sehen können, welcher Paritätsblock mit welchen Datenblöcken verbunden 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 Platte. Paritätsblöcke werden jedoch auf allen Festplatten in einem Round-Robin-Modus gespeichert. d. h., es gibt kein dediziertes physisches Laufwerk nur für Paritätsblöcke (was in RAID 4 geschieht).

Wenn man bedenkt, dass Datenblöcke auf mindestens zwei Festplatten verteilt sind und der Paritätsblock auf eine separate Festplatte geschrieben wird, können wir feststellen, dass eine RAID 5-Konfiguration mindestens drei physische Laufwerke erfordert.

Redundanz und Fehlertoleranz

Sowohl RAID 5 als auch RAID 10 sind fehlertolerant, d. H., Daten gehen nicht verloren, selbst wenn einer oder bei RAID 10 mehr als 1 der physischen Festplatten ausfällt. Außerdem können sowohl RAID 5 als auch RAID 10 verwendet werden, wenn die ausgefallene Festplatte ersetzt wird. Dies wird Hot-Swapping genannt.

RAID 5

RAID 5 kann den Ausfall einer Festplatte tolerieren. Daten und Paritätsinformationen, die auf der ausgefallenen Platte gespeichert sind, können unter Verwendung der auf den verbleibenden Platten gespeicherten Daten neu berechnet werden.

Tatsächlich ist auf Daten zugegriffen 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. Datenwiederherstellung und Neuerstellen des Ersatzdatenträgers sind wegen des Mehraufwandes für die Berechnung der Parität ebenfalls langsam.

RAID 10

RAID 10 bietet eine ausgezeichnete Fehlertoleranz - viel besser als RAID 5 - aufgrund der 100% igen Redundanz, die in das Design integriert ist. Im obigen Beispiel können sowohl Laufwerk 1 als auch Laufwerk 2 ausfallen, und die Daten sind weiterhin wiederherstellbar. Alle Festplatten in einer RAID 1-Gruppe eines RAID 10-Setups müssten ausfallen, um Datenverlust zu verursachen. 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 Ausfall ist für RAID 10 auch viel schneller und einfacher, da Daten einfach von den anderen Festplatten im RAID kopiert werden müssen. Daten sind während der Wiederherstellung verfügbar.

Performance

RAID 10 bietet eine fantastische Leistung für willkürliches Lesen und Schreiben, da alle Vorgänge auf separaten physischen Laufwerken parallel ablaufen.

RAID 5 bietet aufgrund des Striping auch eine hervorragende Leseleistung. Schreibvorgänge sind jedoch langsamer, da die Parität berechnet wird.

Vor-und Nachteile

Sowohl RAID 5 als auch RAID 10 sind möglich Hot-Swap-fähig, sie bieten die Möglichkeit, das Lesen des Arrays selbst dann fortzusetzen, wenn eine ausgefallene Platte ersetzt wird. Im Falle 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 durch ineffiziente Lagerung (50% aufgrund von Spiegelungen)

Die Vorteile von RAID 5 sind:

• Große Balance zwischen Fehlertoleranz, Preis (Speichereffizienz) und Leistung
• Schnell liest

Die Nachteile von RAID 5 sind:

• Langsame Wiederherstellung nach einem Ausfall
• Kann nur den Ausfall eines Laufwerks im Array tolerieren

Anwendungen

In Anbetracht der Vor- und Nachteile ist RAID 10 in Anwendungen nützlich, in denen Leistung nicht nur beim Lesen, sondern auch beim Schreiben wichtig ist. RAID 10 eignet sich auch besser als RAID 5 in Anwendungen, bei denen es entscheidend ist, die Leistung während der Fehlerbehebung beizubehalten, wenn eine der Festplatten ausfällt.

RAID 5 bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen effizienter Speicherung, anständiger Leistung, Ausfallsicherheit und guter Sicherheit. Es ist die beliebteste RAID-Konfiguration für Enterprise-NAS-Geräte und Business-Server. 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 eines davon ausfällt, höher. Daher ist ein RAID 6 möglicherweise die bessere Option, da zum Speichern der Parität zwei Festplatten verwendet werden.

Verweise

• Kompromisse zwischen RAID 5- und RAID 10-Speicherkonfigurationen - Dell
• Standard-RAID-Level - Wikipedia
• Verschachtelte RAID-Level - Wikipedia
• Parität im Computing - Wikipedia
• Common RAID Disk Data Format (DDF) - Storage Networking Industry Association
• Datenverlust in Massenspeichersystemen lösen - Storage Networking Industry Association