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Hardware-RAID und Software-RAID

Hardware-RAID-Systeme sind im gewerblichen Umfeld für die IT-Sicherheit und Datensicherheit trotz boomender Cloud-Speicher-Lösungen noch immer Standard. Im privaten Umfeld dagegen wird ein Raid-System nur selten eingesetzt, obwohl moderne Betriebssysteme mit Software-RAID bereits passende Lösungen mitbringen, um beispielsweise die Datensicherheit wichtiger Daten wie Fotos, Videos, Bilder oder anderen Dokumenten vor Datenverlust zu schützen. In dem folgenden Artikel stellen wir die Vorteile aber auch Nachteile von Software-RAID statt einem Hardware-RAID gegenüber und beantworten die Frage, ob sich ein Software-RAID zur redundanten Speicherung von Daten auch für Unternehmen geeignet ist. Für ganz Neugierige erklären wir auch kurz, wie Sie ein Software-RAID unter Windows 10 einrichten.

Was ist ein Software-RAID?

Ein Software-RAID ist die Bereitstellung von RAID-Level wie Mirror oder Stripping über Software des Betriebssystems statt über eigenständige RAID-Controller.

Wo liegen die Vorteile von einem Software-RAID?

Ein Software-RAID ist kostenlos im Betriebssystem enthalten und kann über vorhandene Hardware eingerichtet werden, ist damit nicht an bestimmte Controller/Mainboards gebunden. Ein Software-RAID hat aber auch viele Nachteile.

Ist ein Software-RAID auch für Unternehmen geeignet?

Aus unserer Sicht sind Software-RAID nicht für Unternehmen geeignet, da die Software-Lösung nicht nur die CPU des Systems belastet, sondern viele Funktionen von einem unabhängigen Hardware-RAID vermissen lässt.

1. Das versteckt sich hinter dem Begriff RAID

RAID-Systeme werden häufig mit den Begriffen „Performance“ und „Datensicherung“ in Verbindung gebracht. Im Grunde geht es aber darum, durch Nutzung von mehreren Festplatten entweder den maximalen Datendurchsatz oder die Ausfallsicherheit von Festplatten zu erhöhen.

RAID ist eine Abkürzung für "Redundant Arrays of Independent Discs" und bedeutet grob übersetzt etwa redundante Sammlung von unabhängigen Festplatten.

2. Diese RAID-Level gibt es

Wie ein RAID arbeitet, hängt vom sogenannten RAID-Level ab, welcher die Betriebsart vorgibt und auch eine unterschiedliche Zahl von Festplatten benötigt.

  • RAID 0 (Stripping) fasst mehrere physikalische Festplatten zu einem großen, virtuellen Datenträger zusammen. Im RAID 0 wird auf alle Datenträger gleichzeitig geschrieben, die Lese- und Schreiblast so auf die einzelnen Festplatten verteilt, was insgesamt die Gesamtperformance erhöht. Da bei Ausfall eines Laufwerks der ganze RAID nicht mehr funktioniert, raten wir von dieser Betriebsart ab.
  • Bei der Betriebsart RAID 1 (Mirroring) wird ein Laufwerk auf eine oder sogar mehrere Festplatten gespiegelt. Fällt eines der Laufwerke im RAID 1 aus, kann weiter auf die Daten zugegriffen werden, da die anderen Platten dann einspringen. RAID 1 hat den Nachteil, dass immer nur der Speicherplatz einer Festplatte effektiv genutzt werden kann, während die andere Laufwerke diese 1:1 spiegeln.
  • RAID 5, RAID 10 und ähnliche Betriebsarten mit zum Teil anderen Bezeichnungen, verteilen die Daten auf mehrere Festplatten und minimieren so das Ausfallrisiko. Durch Verteilung von Paritätsinformationen auf anderen Laufwerken sind solche RAID-Systeme in der Lage, mehr Gesamtkapazität gegenüber RAID 1 zur Verfügung zu stellen. Wenn Sie beispielsweise ein RAID 5 mit 3 Laufwerken a 2 TB aufbauen, stehen 4 TB Gesamtkapazität zur Verfügung. Der Rest wird für die Parität verwendet. RAID 5 oder 10 finden häufig für Server oder NAS Verwendung.

Weitere Informationen zu den verschiedenen Betriebsarten finden Sie auch in unserem Artikel „Mehr Datensicherheit mit RAID-Systemen“.

RAID ersetzt kein Backup

Gerade wenig versierte Anwender sind im Irrglauben, dass ein RAID-System mit RAID Level 1 oder höher ein Backup ersetzt. Dem ist aber nicht so. Im Grunde werden nur alle Daten gespiegelt, um die Ausfallsicherheit bei Defekt an einem Datenträger zu erhöhen. Ein Raid schützt nicht vor den typischen Gefahren wie

  • versehentliches Löschen von Dateien,
  • beschädigte Dateien durch abgebrochene Schreibversuche einer Software, beispielsweise bei einem Absturz des Programms,
  • absichtliches Löschen oder Verschlüsseln von Dateien durch Sabotage oder sogenannte Kryptotrojaner.

In unseren Artikeln Strategien zum Schutz vor Trojanern wie Locky: das richtige Backup! Sowie Daten sichern: Die besten Backup Strategien für Windows-PCs finden Sie weitere Tipps und Tricks zum Thema Backup.

3. Das sind die Unterschiede zwischen Hardware-RAID und Software-RAID

Ein RAID kann sowohl als Hardware-RAID wie auch als Software-RAID realisiert werden.

3.1. Hardware-RAID für Serversysteme in Unternehmen

typischer Hardware-RAID-Controller

typischer Hardware-RAID-Controller

Bei einem Hardware-RAID kommt ein spezieller RAID-Controller als Steckkarte zum Einsatz, an den die Festplatten angeschlossen werden. Der Controller kümmert sich eigenständig um den RAID-Zustand und stellt den RAID bereits beim Booten zur Verfügung, ist nicht auf weitere Software für den Betrieb angewiesen, wenngleich viele Hersteller Verwaltungs- und Diagnoseprogramme zur Verfügung stellen, die sich auch aus der Ferne für Administratoren in Unternehmen überwachen und steuern lassen. Bei Ausfall eines Laufwerks arbeitet ein Hardware-RAID  bis zum Wechsel des defekten Laufwerks normal weiter und stellt nach dem Austausch die Redundanz selbstständig wieder her

Storage Area Network SAN

Ein Storage Area Network findet sich häufig in größeren Unternehmen

Der Hardware-RAID zeichnet sich auch dadurch aus, dass der Controller über einen eigenen Controller und Cache verfügt, im Betrieb damit die CPU des Systems entlastet. Dafür braucht der Controller eine eigene CPU und Cache-Speicher, was auch höhere Anschaffungskosten erklärt.

Statt RAID-Controller als Steckkarte, gibt es vor allem für Serverräume auch RAID-Controller in einem Rack-Gehäuse, welche als Disk-Array die Speicherkapazität in einem Storage Area Network (SAN) zur Verfügung stellen.

  • RAID-Funktionalität steht unabhängig des Betriebssystems zur Verfügung und kann über spezielle Verwaltungssoftware auch aus der Ferne durch einen Administrator überwacht und verwaltet werden
  • Entlastung der CPU des Systems durch eigene CPU und Cache auf dem RAID-Controller
  • Betriebssystem kann direkt auf eine RAID-System installiert werden
  • Anschaffungskosten für RAID-Controller
  • Bei einem Defekt vom Controller ist ein kompatibles Modell notwendig, um den RAID wieder nutzen zu können

"Fake-RAID": Im unteren Preissegment finden sich auch RAID-Controller, häufig auch auf Hauptplatinen implementiert, welche RAID 0, RAID 1 oder weitere Betriebsarten bieten. Hierbei handelt es sich um sogenannte Host-RAID-Controller. Diese sind ohne weitere Software, beispielsweise den Intel Rapid Storage-Technologie RAID-Treiber, aber nur eingeschränkt nutzbar und belasten genauso wie ein reiner Software-RAID das System. Sollte ein Boardwechsel notwendig sein, sind die Daten auf dem RAID mitunter gar nicht mehr zu lesen, da die verschiedenen Techniken untereinander nicht zwingend kompatibel sind. Ein Hardware-RAID-Controller könnte dagegen auch in ein anderes Mainboard eingebaut werden.

3.2. Software-RAID als kostenlose Beigabe vom Betriebssystem

Ein Software-RAID benötigt keine weitere Hardware. Die RAID-Funktionalität wird hier rein softwareseitig realisiert und vorhandene Festplattenanschlüsse auf dem Mainboard verwendet.

Moderne Betriebssysteme wie viele Linux-Distributionen oder Windows 10 ab der Pro-Edition bzw. Windows Server bieten bereits RAID-Funktionalität. Über die Datenträgerverwaltung kann Windows seit vielen Versionen eine Spiegelung für Datenträger anlegen, seit Windows 8 mit Speicherplätzen weitere RAID-Level wie beispielsweise ein Level 5 (Parität) einrichten.

Dynamische Datenträger

Windows bietet als alternative Verwaltungsstruktur für Festplatten die dynamischen Datenträger, welche keine Partitionen sondern Volumes verwenden. Über dynamische Datenträger kann Windows Funktionen wie Spiegelungen realisieren. Viele Image-Programme bzw. Recovery-Software sind damit aber nicht kompatibel.

Ein Software-RAID hat den Vorteil, dass Sie bei einem Hardwarewechsel weiterhin auf die Daten zugreifen können. Die RAID-Technologie steckt hier im Betriebssystem.

Ein Software-RAID hat aber auch viele Nachteile. Zum einen nutzt der Software-RAID ausschließlich die CPU-Leistung und kann nicht wie ein Hardware-RAID das System durch eine eigene CPU entlasten. Zum anderen nutzt Windows für die Spiegelung dynamische Datenträger, welche wiederum nicht jedes andere Betriebssystem problemlos lesen kann. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass sich zumindest Windows zunächst nicht auf einen Software-RAID installieren lässt. Sie können zwar nachträglich ein RAID einrichten und damit auch das Systemlaufwerk spiegeln, haben aber bei Weitem nicht die Funktionalität eines Hardware-RAID. Fällt beispielsweise eine Platte im Betrieb aus, kann das Betriebssystem abstürzen. Windows startet bei einem Ausfall der primären Platte auch nicht automatisch. Der Anwender muss sich dann selbst darum kümmern, dass Windows wieder startbar wird, die Spiegelung auflösen und wieder neu einrichten. Für einen produktiven Einsatz in Unternehmen ist dieser Zeitverlust und aufwendige Wiederherstellung der RAID-Funktionalität keine wirkliche Option gegenüber einem Hardware-RAID. 

  • Keine Kosten für RAID-Controller, da Bestandteil des Betriebssystems
  • RAID kann auch auf einer anderen Installation des Betriebssystems wieder genutzt werden
  • Funktionen wie automatische Wiederherstellung der Redundanz oder selbstständiger Boot bei Ausfall einer Festplatte sind nicht gegeben
  • Höhere CPU-Belastung
  • Windows kann nicht direkt auf ein Software-RAID installiert werden

4. So richten Sie ein Software-RAID mit Level 1 unter Windows 10 ein

Unter Windows 10 ab der Pro-Edition oder Windows Server können Sie über die Datenträgerverwaltung eine Spiegelung (RAID 1) einrichten, indem Sie eine zweite Festplatte anschließen und für den Datenträger 1 über das Kontextmenü eine Spiegelung hinzufügen. Sie kommen in die Datenträgerverwaltung über „Verwaltung“ als Suchbegriff im Startmenü von Windows 10.

Sie können hier auch einzelne Partitionen spiegeln. Wählen Sie dazu eine Partition aus und rufen Sie über das Kontextmenü die Funktion „Spiegelung hinzufügen“ auf.

Software RAID über die Datenträgerverwaltung von Windows

Software RAID über die Datenträgerverwaltung von Windows

Windows fragt dann nach, auf welchen 2. Datenträger die Spiegelung gelegt werden soll.

Auswahl des Datenträgers für Spiegelung

Auswahl des Datenträgers für Spiegelung

Windows muss dann die Datenträger dann in dynamische Datenträger konvertieren, welche wiederum nur von Windows gelesen werden können. Andere Betriebssysteme können mit dynamischen Datenträgern nicht umgehen.

Konvertierung in dynamische Datenträger

Konvertierung in dynamische Datenträger

Zuletzt müssen die Daten auf beiden Datenträgern synchronisiert werden, was einige Zeit in Anspruch nimmt.

Synchronisationsstatus für den Software-RAID

Synchronisationsstatus für den Software-RAID

Sofern Sie die Systempartition gespiegelt haben, taucht nach einem Neustart im Bootmanager von Windows ein zweiter Eintrag auf, welcher als sekundärer Plex bezeichnet wird.

Booten Windows 10 vom Software RAID

Booten Windows 10 vom Software-RAID

Sie könnten das Betriebssystem nun sowohl von der primären Festplatte wie auch von dem gespiegelten Datenträger starten. Fällt die primäre Festplatte aber aus,wird der Bootmanager nicht mehr gefunden, so dass auch die Auswahl des Spiegelsystems nicht mehr möglich ist.

In diesem Fall müssen Sie über den Installationsdatenträger oder Reparaturdatenträger von Windows das System booten, die Computerreparaturoptionen starten und in den Optionen der Problembehandlung "Anderes Betriebssystem" auswählen, um den Sekundären Plex zu starten.

Anderes System starten

Anderes System starten in der Problembehandlung Notfalldatenträgers von Windows

Erst dann startet ein gespiegeltes Windows von der 2. Festplatte.  Im letzten Schritt müssen sie die Spiegelung über die Datenträgerverwaltung wieder entfernen und neu einrichten, wenn Sie eine Ersatzfestplatte für den defekten Datenträger beschafft haben. 

Keine Spiegelung von Windows selbst

Aus den geschilderten Gründen raten wir von der Spiegelung des Systemdatenträgers ab, da die Wiederherstellung mit vielen Problemen und Aufwand verbunden sind. Nutzen Sie zur Sicherung des Betriebssystems daher besser eine Image-Sicherung mit kostenlosen Image-Programmen.

5. Unsere Empfehlung

Ein Software-RAID ist gegenüber einem Hardware-RAID immer ein schlechter Kompromiss. Gerade wenn CPU-Performance des Servers eine wichtige Rolle spielt, sollten Sie auf einen Hardware-RAID setzen. IT-Sicherheit und Datensicherheit lassen sich in gewerblichen Umgebungen über spezielle Hardware-RAID-Lösungen ausfallsicherer einrichten und administrieren.

Für Heimanwender bietet ein Software-RAID die günstige Möglichkeit, sich mit einem RAID 1 oder RAID 5 gegen Datenverlust durch Ausfall einer Festplatte mit Daten abzusichern. Die damit verbundenen Mehrkosten durch weiteren Festplattenplatz sind aber eventuell in externe Festplatten und ein schlüssiges Backup-Konzept besser investiert.

NAS-Server als Alternative zum Software-RAID

NAS-Server als Alternative zum Software-RAID

Sollen Daten auch zentral im Heim-Netzwerk zur Verfügung gestellt werden, bietet sich alternativ ein NAS an, welches nicht nur RAID-Funktionalität, sondern auch weitere Dienste wie Backup, Cloud-Sicherung und Bereitstellung von Medien aller Art im Netz bietet. Die Konfiguration solcher Systeme sind über Betriebssysteme wie beispielsweise dem Synology Disk Manager auch für wenig versierte Anwender einfach einzurichten.

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