RAID Adapter – Hardware Raid-Controller mit eigenem Prozessor

Während die meisten normalen Computer einfach eine Festplatte oder Massenspeicher haben, gibt es auch Systeme, die auf wesentlich mehr Platz setzen. Gemeint sind in diesem Fall aber nicht einfach mehrere Festplatten, auf denen verschiedene Daten gespeichert werden können, sondern Massenspeicher, die dieselben Inhalte teilen. Der Grund für diese Mehrfachbelegung ist einfach, denn dadurch ergibt sich eine viel höhere Sicherheit für das gesamte System. Daten gehen nicht einfach verloren, Fehler können viel besser ausgeglichen werden. Erreicht wird das durch sogenannte RAID-Systeme, die in manchen Bereichen unersetzlich sind. Für den normalen Anwender größtenteils nicht notwendig werden solche Systeme oft auch in Serverbereichen eingesetzt. Im Artikel gibt es mehr dazu zu erfahren.

Was ist RAID?

Was genau versteht man eigentlich unter dem Begriff RAID? Es ist die Abkürzung für „redundant array of independent disks“ und lässt sich frei damit übersetzen, dass es viele unabhängige Festplatten gibt, die dann eben in einem System zusammengefasst werden. Letztendlich also gibt es nicht nur einen Massenspeicher, auf dem Daten gespeichert werden, sondern mehrere. Der wesentliche Unterschied zu sonstigen Systemen mit mehreren Speichern besteht darin, dass nicht etwa unterschiedliche Daten gespeichert werden, sondern dieselben. Klarer ausgedrückt: Die Daten sind also doppelt und dreifach vorhanden.

Aber warum sollte man seine Daten gleich mehrfach gespeichert haben? Der Grund dafür liegt in der Sicherheit, die dadurch gewährleistet wird. Mehrere Speicher sorgen dafür, dass es auch einen Ausfall geben kann, ohne dass die Daten eben insgesamt verloren sind. Systeme können also sogar dann noch weiterarbeiten, wenn mal etwas passiert. In der heutigen Datenverarbeitungs- und IT-Welt ist das ein unverzichtbares System, ohne die die meiste digitale Infrastruktur gar nicht funktionieren könnte. Außerdem können RAID-Systeme auch den Datendurchsatz erhöhen und daher in der Effizienz sinnvoller sein.

Was ist ein RAID-Setup?

Wenn von einem RAID-Setup die Rede ist, dann ist damit letztendlich gemeint, wie das jeweilige System eben aufgebaut und eingestellt worden ist. Es gibt ganz unterschiedliche Setup-Möglichkeiten, die ihre Vor- und Nachteile haben bzw. auch für bestimmte Zwecke genutzt werden können. Unterschieden wird dabei unter anderem zwischen der Art der Massenspeicher, aber auch wie diese miteinander verbunden sind. Ein weiterer Begriff, der in diesem Zusammenhang immer wieder fällt, ist der vom RAID-Level. Mit diesen Levelbezeichnungen werden ebenfalls unterschiedliche Ansätze und Möglichkeiten eines Setups beschrieben.

Was sind RAID-Controller?

Was sind RAID-Controller?Wesentliches Element eines solchen Systems sind natürlich die Massenspeicher. Die allerdings würden nicht miteinander arbeiten können, wenn sie nicht sinnvoll verbunden werden. An dieser Stelle kommt der RAID-Controller ins Spiel. Dessen Aufgabe besteht also darin, dass die Festplatten, die noch unabhängig voneinander arbeiten, zu einem sinnvollen Setup zu verbinden, das dann als RAID-System arbeiten kann. Der Controller regelt dabei verschiedene Dinge. Unter anderem werden die Speicher untereinander koordiniert. Darüber hinaus gilt es auch Lese- und Schreibzugriffe zu verwalten, die unterschiedlich vergeben werden können. In welcher Form das geschieht, wird durch das RAID-Level bestimmt.
 
Unterschieden werden kann zwischen Software und Hardware Controllern. Wenn eine Software eingesetzt wird, spricht man allerdings im strengen Sinne nicht von einem RAID-Controller. Verwendet werden dann normale SAS oder SATA Controller für Festplatten. Die Kontrolle wird dann ganz normal durch die CPU berechnet. Möglich ist es auch, solche Software direkt booten zu lassen und somit auch von USB aus. Zu achten ist darauf, dass bei Software Controllern keine Caches erstellt werden können und somit der Verlust von Daten drohen kann.

Wenn ein Hardware RAID-Controller eingesetzt wird, verfügt dieser über einen eigenen Prozessor, sodass die CPU des normalen Systems nicht genutzt werden muss. Der Vorteil ist, dass diese Controller wesentlich unabhängiger laufen und auch das direkte booten von Betriebssystemen möglich wird. Außerdem ist die Gefahr für Datenverlust wesentlich geringer, weil das System nicht auf den Hauptrechner zugreifen muss.

Die wichtigsten RAID-Level

Unter den Leveln versteht man unterschiedliche Modi, wie RAID-Systeme aufgebaut und verbunden sein können. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Vorteile, die dann genutzt werden können. Auch wenn es noch mehr gibt, sind hier folgend die wichtigsten und gebräuchlichsten RAID-Level.

Raid 0

Auf dem Level Raid 0 werden mindestens zwei Festplatten gebraucht, die miteinander verbunden werden. Auf diese Weise wird ein einzelnes logisches Laufwerk erschaffen. Erstellte Daten werden gleichmäßig auf den Festplatten verteilt. Durch den Verbund kann die Datenrate steigen, wobei es dafür keinen ganz festen Wert gibt. Der Nachteil von Raid 0 Systemen besteht darin, dass das System ausfällt, sobald eine einzige Festplatte die Arbeit aufgibt.

Raid 1

Bei dem RAID-Level 1 geht es nicht um die Geschwindigkeit, mit der die Daten verarbeitet werden, sondern alleine um die Sicherheit. Gleichzeitig werden die Daten auf beide Platten geschrieben, sodass auch eine Seite ausfallen kann, ohne dass die Daten dann ganz weg wären. Das ist natürlich ein großer Vorteil, dem aber der Nachteil gegenüber steht, dass man nur die halbe Kapazität der eigentlichen Platten nutzen kann.

Raid 5

Die wichtigsten RAID-LevelWer die Mischung aus Geschwindigkeit und Datensicherheit hat, setzt vermutlich eher auf Level 5, denn hier werden diese Eigenschaften verbunden. Dafür werden aber mindestens drei Laufwerke gebraucht. Einerseits werden die Daten gleichmäßig verteilt, andererseits hat jedes Speichermedium die Informationen, mit denen die Daten wieder hergestellt werden können. Immerhin ein einziges Laufwerk kann hier ausfallen, ohne dass die Daten ausfallen. Mehr allerdings nicht.

Raid 6

Auch beim RAID Level 6 werden die Daten gleichmäßig auf die unterschiedlichen Datenträger verteilt. In diesem Fall sind das mindestens vier Festplatten, wodurch eine hohe Sicherheit entsteht und das Risiko für Datenausfall minimiert wird. Bei Raid 6 ist sogar der Ausfall von zwei physischen Laufwerken möglich, ohne dass die Daten verloren gehen. Gespeichert werden kann mit der Hälfte der Kapazität der Speichermedien. Während die Lesegeschwindigkeit hoch ist, dauert das Schreiben in diesem Level etwas länger.

Raid 10

Bei Level 10 der RAID-Systeme wird noch eine Schippe draufgelegt. Wieder ist die Idee, die Vorteile von Geschwindigkeit und Sicherheit zu verbinden. Damit das in noch besserem Maße gelingt, werden mindestens vier Festplatten miteinander verbunden. Zwei Sets dieser Speichermedien arbeiten dann im Modus von Raid 1, verbunden werden diese Sets dann aber noch als Level 0. Auch hier kann am Ende nur die halbe Kapazität genutzt werden, dafür ist dieses System aber auch mit einem entsprechenden RAID-Controller sehr sicher.

Infos zu Adaptec RAID-Controller

Es gibt unterschiedliche Formen von RAID Controllern, wobei sich für große Datenmengen und ein hohes Maß an Sicherheit ein Hardware-Controller empfiehlt. Solche gibt es auch von Adaptec, ein im Jahr 1981 in Milpitas gegründeter ehemaliger Hardwarehersteller, die es mittlerweile in verschiedenen Generationen gibt.

Die verschiedenen RAID-Controller Generationen

Unterschiedliche Systeme erfordern auch unterschiedliche Controller, sodass die Festplatten und Speichermedien optimal miteinander kommunizieren können. Zwar bilden die Festplatten das Grundgerüst, aber ohne Controller geht es nicht. Die verschiedenen Generationen bringen unterschiedliche Möglichkeiten mit sich. So sind der Adaptec SmartRAID 3100 Controller und der Adaptec Series 7 RAID Controller 6b jeweils mit 24 internen Ports ausgestattet, letzterer hat aber mit 8 externen Ports nur die Hälfte des anderen. Beide verfügen aber über 8 PCIe 3.0 Lanes. Der 3100 hat einen Cache von einem bis zu vier GB, der Series 7 nur 1024 MB. Beide verfügen über den ZMCP Cache Schutz.

Hersteller/Modell
Adaptec 8805E

Adaptec 71605

Adaptec 7805

Adaptec 2287101

Produktbild
Adaptec 8805E PCI Express x8 3.0 12 Gbit/s – RAID-Controller (SAS, SATA, PCI Express x8, DDR3, CE, FCC, UL, C-Tick, VCCI, KCC, CNS, RoHS, FreeBSD, Solaris, Solaris 10, Solaris 8, Solaris 9, 0 – 55 °C)

Adaptec 71605 SGL-RAID-Kontroller (PCI-e 3.0, 1GB Cache Memory, SATA/SAS, 16-Port, RAID 0/1/5/6/10/50/60)

Adaptec 7805 SGL-RAID-Kontroller (PCI-e 3.0, 1GB Cache Memory, SATA/SAS, 8-Port, RAID 0/1/5/6/10/50/60)

Adaptec 2287101-R RAID-Controller

Hardwareschnittstelle
PCI Express x8

PCI Express x8

PCI Express x8

PCI Express x8

Betriebssystem
Windows, Red Hat, SUSE, Fedora, Debian, Ubuntu, Sun Solaris, FreeBSD, VMware ESXi

SunSoft Solaris, FreeBSD, Red Hat, Windows, Debian, Red Hat Fedora Core, openSUSE, Ubuntu, VMware ESX

Windows, Red Hat, SUSE, Fedora, Debian, Ubuntu, Sun Solaris, FreeBSD, VMware ESXi

Windows, Red Hat, SUSE, Fedora, Debian, Ubuntu, Sun Solaris, FreeBSD, VMware ESXi

RAID Level
0, 1, 10

0, 1, 1E, 5, 6, 10, 50, 60

0, 1, 1E, 5, 6, 10, 50, 60

1, 10

max. Anzahl Festplatten
8 SAS oder SATA

256 SAS oder SATA

256 SAS oder SATA

256 SAS oder SATA

Arbeitsspeicher
512 MB

1024 MB

1024 MB

1024 MB

Speicher-Art
DDR3 SDRAM

DDR3 SDRAM

DDR3 SDRAM

DDR3 SDRAM

Speichergeschwindigkeit
1600 MHz

1600 MHz

1600 MHz

1600 MHz

Preis
280,00 EUR

359,95 EUR

497,84 EUR

818,91 EUR

Hersteller/Modell
Adaptec 8805E

Produktbild
Adaptec 8805E PCI Express x8 3.0 12 Gbit/s – RAID-Controller (SAS, SATA, PCI Express x8, DDR3, CE, FCC, UL, C-Tick, VCCI, KCC, CNS, RoHS, FreeBSD, Solaris, Solaris 10, Solaris 8, Solaris 9, 0 – 55 °C)

Hardwareschnittstelle
PCI Express x8

Betriebssystem
Windows, Red Hat, SUSE, Fedora, Debian, Ubuntu, Sun Solaris, FreeBSD, VMware ESXi

RAID Level
0, 1, 10

max. Anzahl Festplatten
8 SAS oder SATA

Arbeitsspeicher
512 MB

Speicher-Art
DDR3 SDRAM

Speichergeschwindigkeit
1600 MHz

Preis
280,00 EUR

Hersteller/Modell
Adaptec 71605

Produktbild
Adaptec 71605 SGL-RAID-Kontroller (PCI-e 3.0, 1GB Cache Memory, SATA/SAS, 16-Port, RAID 0/1/5/6/10/50/60)

Hardwareschnittstelle
PCI Express x8

Betriebssystem
SunSoft Solaris, FreeBSD, Red Hat, Windows, Debian, Red Hat Fedora Core, openSUSE, Ubuntu, VMware ESX

RAID Level
0, 1, 1E, 5, 6, 10, 50, 60

max. Anzahl Festplatten
256 SAS oder SATA

Arbeitsspeicher
1024 MB

Speicher-Art
DDR3 SDRAM

Speichergeschwindigkeit
1600 MHz

Preis
359,95 EUR

Hersteller/Modell
Adaptec 7805

Produktbild
Adaptec 7805 SGL-RAID-Kontroller (PCI-e 3.0, 1GB Cache Memory, SATA/SAS, 8-Port, RAID 0/1/5/6/10/50/60)

Hardwareschnittstelle
PCI Express x8

Betriebssystem
Windows, Red Hat, SUSE, Fedora, Debian, Ubuntu, Sun Solaris, FreeBSD, VMware ESXi

RAID Level
0, 1, 1E, 5, 6, 10, 50, 60

max. Anzahl Festplatten
256 SAS oder SATA

Arbeitsspeicher
1024 MB

Speicher-Art
DDR3 SDRAM

Speichergeschwindigkeit
1600 MHz

Preis
497,84 EUR

Hersteller/Modell
Adaptec 2287101

Produktbild
Adaptec 2287101-R RAID-Controller

Hardwareschnittstelle
PCI Express x8

Betriebssystem
Windows, Red Hat, SUSE, Fedora, Debian, Ubuntu, Sun Solaris, FreeBSD, VMware ESXi

RAID Level
1, 10

max. Anzahl Festplatten
256 SAS oder SATA

Arbeitsspeicher
1024 MB

Speicher-Art
DDR3 SDRAM

Speichergeschwindigkeit
1600 MHz

Preis
818,91 EUR

Auch die weiteren Controller Generationen von Adaptec haben den Cacheschutz, wobei die Series 5 und 6 Geräte auch mit BBU laufen können. Die letzteren beiden haben maximal bis zu 512 MB Cache. Außerdem haben beide kein PCIe 3.0, sondern die davor liegenden Generationen. Jeweils bis vier externe Ports sind vorhanden, zudem 8 interne beim Series 6 und 24 beim Series 5. Bei der Series 8 gibt es 16 interne und 8 externe Ports. Neben 8 PCIe 3.0 Lanes gibt es einen Cache von 1024 MB Größe.

Sicher durch Cache Schutz

Die Besonderheit bei den Adaptec Controllern ist, dass sie über Cache Schutz verfügen, sodass auch die kurzfristigen Daten nicht einfach verloren gehen. Es gibt zum einen den ZMCP Schutz, was für Zero Maintenance Cache Protection steht. Hier sorgt ein Kondensator dafür, dass auch ein Stromausfall überstanden werden kann. Dieser geringfügige Strom reicht aus, um die Daten auf einen Flash Speicher zu transferieren. Insofern kann der Strom auch längere Zeit wegbleiben. Das zweite System nennt sich BBU, was für Battery Backup Unit steht. Hierbei gibt es Batterien bzw. Akkus, durch die der Cache am Leben erhalten werden kann.

Fazit zu RAID Adapter und Hardware Raid-Controller

Es kann ganz unterschiedliche Gründe geben, warum man lieber auf mehrere Festplatten setzt. In manchen Fällen ist das aber auch fast unerlässlich, da Sicherheit einfach ein zu wichtiges Thema ist. Wer Server betreibt, muss immer mal mit Ausfällen rechnen. Entsprechend können RAID-Systeme aufgesetzt werden. Die bestehen aus mehreren Festplatten, die sich sozusagen gegenseitig unterstützen und sichern. Damit diese aber auch einwandfrei laufen, braucht es RAID-Controller, die steuern, wie die Platten miteinander kommunizieren und wie die Lese- und Schreibrechte vergeben werden. Insofern ist der Controller das Herzstück eines jeden RAID-Systems.

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