RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) ist eine Organisation zweier oder mehrerer physikalischer Festplatten eines Computers zu einem logischen Laufwerk, das eine größere Speicherkapazität, eine höhere Datensicherheit bei Ausfall einzelner Festplatten und/oder einen größeren Datendurchsatz erlaubt als eine physikalische Platte.

RAID kann sowohl in Hardware als auch in Software erfolgen. Hardwarecontroller entlasten die CPU, da sie eine eigene haben, dafür kosten sie aber auch einiges. Mainboard-RAID-chips sind oft billig (und laufen manchmal nur unter einem Betriebsystem wie Windows), außerdem ist der Controller natürlich ans mainboard gebunden. Beim Defekt muss man versuchen ein identisches Modell aufzutreiben.

Idealerweise (im professionellen Bereich) ist ein Hot-Spare-Laufwerk vorhanden, das dann gleich beim Ausfall als Ersatz einspringt.

Das alleinige Durchreichen einer oder mehrerer Festplatten bezeichnet man als JBOD (Just a Bunch Of Disks). Oft wird auch die Zusammenfassung zu einer (virtuelle) großen Festplatte so bezeichnet. Dabei entsteht kein RAID und auch keine erhöhte Datensicherheit/Geschwindigkeit da der Controller grundsätzlich wie ein normaler Festplatten-Controller arbeitet.

Ordentliche RAID-Controller haben eine schnelle bzw. spezialisierte CPU und einen internen RAID#Cache. So werden häufige Lesezugriff schneller fertiggestellt und beim schreiben wird dem Betriebbsystem schneller der Erfolg gemeldet. Beim Stromausfall wäre aber der Inhalt des Caches verloren, deshalb sollte er Batteriegepuffert sein.

RAID ist kein Ersatz für Backups, da

1. ein RAID nur gegen Festplattenausfall absichert,
2. andere logische Fehler wie fehlerhafte Daten/gelöschte Dateien (auf Betriebssystemebene) auf alle Datenträger syncronisiert werden
3. und bei größeren physikalischen Schäden (Brand, …) die zusätzliche Redundanz nichts nützt.

Außerdem ist der Ausfall des Controller ein Schwachpunkt („single point of failure“) der allerdings sehr selten auftreten wird, für professionelle Anwendungen sollte man aber einen Ersatzcontroller ähnlicher oder gleicher Bauart bereithalten.

Auf jeden Fall sollte man den Ausfall einer Festplatte schon einmal simuliert haben, damit ist der Stress beim realen Ausfall geringer und man bekommt ein Gefühl für die zu erwartende Rebuild-Zeit (die Zeit bis das RAID wieder komplett berechnet ist).

Zur Geschwindigkeit lässt sich allgemein sagen, dass je mehr Festplatten die Schreibzugriffe teilen, desto schneller ist es (außer im Fall das die Berechnung der Parity/Prüfsummen ausbremst).

• RAID im Überblick
• RAID - Redundant Array of Independent Disk RAID-Level 2 / 3 / 4 / 5

Software-RAID kostet etwas CPU-Leistung, dafür ist man flexibel und kostengünstig dabei (da schon im Betriebssystem enthalten). Parallele (und unterschiedliche) Betriebssysteme sind allerdings nicht auf dem gleichen RAID-Volume möglich, da das SW-RAID nicht transparent für das jeweilig andere Betriebssystem ist und demzufolge unterstützt werden müsste.

mdadm ist unter Linux das tool zum verwalten von Software-RAIDs. In der Datei /proc/mdstat findet man Informationen zum aktuellen Status des RAIDs.

Software RAID unter Linux ist mit den mdadm-Tools verwaltbar. Auf Wunsch kann man mdadm als Daemon laufen lassen und bei Fehlern eine mail verschicken lassen.

dpkg-reconfigure mdadm

• Übersicht über vorhandene RAIDs:

  cat /proc/mdstat

• Details zu einem bestimmten SW-Raid anzeigen

  mdadm --detail /dev/md3

  ergibt z.B.

  /dev/md0:
          Version : 1.2
    Creation Time : Sat Aug 27 04:51:31 2011
       Raid Level : raid1
       Array Size : 1465134841 (1397.26 GiB 1500.30 GB)
    Used Dev Size : 1465134841 (1397.26 GiB 1500.30 GB)
     Raid Devices : 2
    Total Devices : 2
      Persistence : Superblock is persistent
  
      Update Time : Sat Aug 27 04:51:31 2011
            State : clean, resyncing
   Active Devices : 2
  Working Devices : 2
   Failed Devices : 0
    Spare Devices : 0
  
   Rebuild Status : 0% complete
  
             Name : server1:3  (local to host server1)
             UUID : 12f8f3bd:792688d6:b4fd0515:761df8cf
           Events : 0
  
      Number   Major   Minor   RaidDevice State
         0       8       33        0      active sync   /dev/sdc1
         1       8       49        1      active sync   /dev/sdd1

Maximale Syncronisationsgeschwindigkeit anzeigen:

cat /proc/sys/dev/raid/speed_limit_max

100000

Hier ist also 100 MB/s eingestellt (100000K/s). Geschwindigkeit auf 100 MB/s stellen (gültig bis zum reboot):

echo 200000 > /proc/sys/dev/raid/speed_limit_max

Minimal garantierte Syncronisationsgeschwindigkeit anzeigen:

cat /proc/sys/dev/raid/speed_limit_min

1000

Dauerhafte Einstellungen in der Datei /etc/sysctl.conf:

dev.raid.speed_limit_min = 50000
dev.raid.speed_limit_max = 200000

Beispiel: Raid 1 mit 2 identischen Platten anlegen:

1. passende Partitionstabelle anlegen (Partitionen mit Typ fd Linux raid-autodetect): Hier ergibt die Ausgabe von

   sfdisk -d /dev/sda

   eine Partition mit ungefähr 1,5TB:

   # partition table of /dev/sda
   unit: sectors
   
   /dev/sdc1 : start=       63, size=2930272002, Id=fd
   /dev/sdc2 : start=        0, size=        0, Id= 0
   /dev/sdc3 : start=        0, size=        0, Id= 0
   /dev/sdc4 : start=        0, size=        0, Id= 0

2. Partitionierung syncronisieren:

   sfdisk -d /dev/sda > parttab.txt && sfdisk /dev/sdb < parttab.txt

3. Raiddevices mit mdadm erstellen:

   mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda1 /dev/sdb1

   mdadm: Note: this array has metadata at the start and
       may not be suitable as a boot device.  If you plan to
       store '/boot' on this device please ensure that
       your boot-loader understands md/v1.x metadata, or use
       --metadata=0.90
   Continue creating array? y
   mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
   mdadm: array /dev/md0 started.

4. Die Syncronisation beider Datenträger beginnt nicht automatisch:

   cat /proc/mdstat

   ergibt

   Personalities : [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
   md0 : active (auto-read-only) raid1 sda1[1] sdb1[0]
         1465134841 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
         	resync=PENDING

   damit es los geht, muss noch ein weiterer Befehl ausgeführt werden:

   mdadm --readwrite /dev/md0

   Danach lässt sich der Fortschritt beobachten

   cat /proc/mdstat

   Personalities : [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
   md0 : active raid1 sdd1[1] sdc1[0]
         1465134841 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
         [>....................]  resync =  0.0% (606848/1465134841) finish=321.7min speed=75856K/sec

   Diese Ausgabe kann mit dem Befehl watch auch dauernd aktualisiert werden:

   watch cat /proc/mdstat

5. neue Config nach /etc/mdadm/mdadm.conf schreiben:

   mv /etc/mdadm/mdadm.conf /etc/mdadm/mdadm.conf.backup && mdadm --detail --scan > /etc/mdadm/mdadm.conf

6. Optional: Initialsyncronisierung beschleunigen (siehe oben):

   echo 200000 > /proc/sys/dev/raid/speed_limit_max

• Anleitung zum rebuild im Fehlerfall
• Schreibgeschwindigkeit beim software RAID5 verbessern
• Kurzbeschreibung der Einrichtung eines Software Raids
• LinuxRaid
• Linux and HW raid - an administrators summary
• Artikel „Software-RAID im laufenden Betrieb unter Linux einrichten“ iX 10/2011 S.136