Das RAID-System verstehen

Aus der Serie: RAID für Anfänger

Ein RAID ist für jeden interessant, der auf große Datenmengen zugreifen will. Private und Freelancer, die mit diesem Speicherkonzept arbeiten, sind oft unter jenen zu finden, die sich für Gaming, Film oder Musik begeistern. Ein Erstkontakt für Rookies. - Folge 1

Bildliche Darstellung eines RAID Konzepts
Bildquelle: iconika pro / Andres Rodriguez / Hea Poh Lin / bluebay2014 © Claudia Felbermayer @ Canva Pro

Definition: RAID
Die einfachste Art, ein RAID-System zu beschreiben, ist der Vergleich mit dem Verbund mehrerer Bücherregale zu einer großen Bibliothek mit dem Ziel, durch diesen Zusammenschluss jedes Buch ohne Wartezeit zentral verfügbar zu machen. Dafür benötigt man zunächst ein Gebäude (NAS), welches genügend Platz für alle Bücherregale (Festplatten) bietet, und ein Konzept (RAID), mit welchem die Bücher archiviert und verfügbar gemacht werden. In dieser Analogie sieht das schlaue Archivierungskonzept der Bibliothek vor, jedes Buch zu kopieren (spiegeln) und auf jedem einzelnen Regal der Bibliothek verfügbar zu machen (RAID1). Auf diese Weise verringern die Bibliothekare das Risiko, ein Buch zu verlieren, und schaffen zudem eine Möglichkeit, dem Leser jedes Buch ohne Wartezeit zur Verfügung zu stellen.

Verknüpfen wir nun die analoge mit der virtuellen Welt und machen wir aus den Bücherregalen Festplatten, aus der Bibliothek ein NAS-Array und aus dem Archivierungskonzept ein RAID. RAID (redundant array of independent disks) ist ein Speicherkonzept für große Datenmengen. Es vernetzt zwei oder mehrere Festplatten (HDD), die durch ein NAS physisch verbunden wurden, zu einem logischen virtuellen Laufwerk. Die Vorteile einer solchen “Festplattenorganisation” sind die erhöhte Übertragungsgeschwindigkeit, Wiederherstellbarkeit und Ausfallsicherheit. 

Um schnellen Zugriff auf ein großes Datenvolumen zu gewährleisten, verknüpft das RAID die enthaltenen Festplatten untereinander und “verteilt” die darauf gespeicherten Daten durch unterschiedliche Setups (RAID-Level). Das einfachste Konzept der “Datenverteilung” ist das in der Veranschaulichung beschriebene RAID1. Es handelt sich dabei um ein RAID-Konzept, das die Daten aller verknüpften Festplatten auf jeder einzelnen speichert (Spiegelung). Sollte eine der Festplatten im Verbund ausfallen, sind alle Daten weiterhin von allen anderen funktionsfähigen HDDs abrufbar. 

Heutzutage hat sich dieses Speicherkonzept vor allem in Serverumgebungen durchgesetzt. Wenn also von einem Rechenzentrum die Rede ist, handelt es sich in der Regel um eine Serveranwendung mit integriertem RAID-System. Ein RAID ist eine geeignete Vorsichtsmaßnahme zum Schutz vor Datenverlust, ersetzt aber nicht das Backup.  

RAID System: Wer hat es erfunden
RAID System: Wem gehört es

Um mit einem RAID-Speicherkonzept arbeiten zu können, benötigt man ein NAS. Ein NAS läuft auch ohne RAID.

Definition: NAS

NAS ist eine zentrale, netzgebundene Speicherlösung, die - wie ein Rechner - aus Hardware- und Softwarekomponenten besteht. Mit NAS stellt man mehrere externe Festplatten zur Verfügung. Dadurch ermöglicht man das Speichern großer Datenmengen. Serverumgebungen bestehen aus mindestens einem NAS-System und einem Speicherkonzept wie etwa RAID oder RAIN. Unter Gamern ist das NAS auch als “Pizzaofen” und die Festplatten-Einschübe als “Pizzafächer” bekannt.

NAS ermöglicht den Zugriff aller im Netzwerk verbundenen Geräten (PC, TV, Smartphone, Spielkonsole,...). Es wird mit dem Router in demselben Netz verbunden wie die Geräte, die darauf zugreifen sollen. Die Bedienung kann unter anderem über den Webbrowser erfolgen. Mit NAS schafft man eine Möglichkeit, Daten mit einem Team (oder mit der eigenen Familie) zu teilen. Im Unterschied zu einer Cloud-Lösung bleiben dabei alle Daten in den eigenen Händen. 

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Tipp der Redaktion:

Für den, der seine Daten nicht im eigenen Netzwerk haben möchte, eignet sich der Einsatz einer herkömmlichen externen Festplatte oder eines USB-Laufwerks besser. 

Diese Möglichkeiten eröffnet ein NAS-System

  • Dateien sichern und teilen
  • Video Streaming
  • Fotos und Videos langfristig sichern

Diese Möglichkeiten eröffnet das RAID-System

  • erhöhte Ausfallsicherheit
  • erhöhte Geschwindigkeit
  • erhöhte Chancen zur Wiederherstellung von Daten

Software- und Hardware-RAID

Ein RAID lässt sich in Software- und Hardware-RAID unterteilen. Der Unterschied liegt in der Art der Organisation der einzelnen Speichermedien. Ein Hardware-RAID wird über den RAID-Controller verwaltet, welcher sich direkt im Disk-Array befindet. Bei einem Software-RAID (host-based RAID) übernimmt eine direkt im Rechnernetz befindliche Software diese Aufgaben.

In Serverumgebungen bevorzugt man das Hardware-RAID aufgrund der hohen Datentransferrate. Ein Software-RAID eignet sich für private Nutzer und Freelancer, da es einfacher in der Anwendung, und deutlich günstiger in der Anschaffung ist. Neuere Windows- und Linux-Versionen bringen bereits die erforderlichen Elemente zur Einrichtung eines Software-RAIDs mit. Für Mac-User ist ein Software-RAID nicht empfehlenswert, da es zu einer hohen CPU-Auslastung führt.

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Tipp der Redaktion:

Bei der Entscheidungsfindung pro oder contra Software-RAID sollte auch das Thema Datenschutz Beachtung finden. Wer sich für ein Software-RAID entscheidet, lädt seine Daten ins Netz und macht sich von einer Plattform abhängig. Für Film- und Musiksammler spielt dies jedoch keine Rolle.

RAID 1: Mehr Datensicherheit, weniger Geschwindigkeit

Dieser Artikel setzt seinen Schwerpunkt auf das Speicherkonzept RAID1. Bei RAID1 steht die Datensicherheit im Fokus. Wer sich mehr Geschwindigkeit wünscht, der greift zu einem anderen RAID-System. 

RAID1 ist ein kostengünstiges Speichersystem für kleine Datenbanksysteme. Es bietet mehr Speicherplatz als ein einzelnes Laufwerk (effektiv jedoch die Hälfte der Festplattenkapazität, da alle Daten doppelt gesichert werden) und eine gute Lese- und Schreibgeschwindigkeit. Mit der Geschwindigkeit einer einzelnen Festplatte kann es aber (noch) nicht mithalten.

Lösungsvorschläge nach der Ursache des Datenverlusts

Defekt des RAID-Controllers

Die Ursachen eines Ausfalls des RAID Controllers unter RAID1 treten oft in Verbindung mit einem Fehler innerhalb der Controller-Firmware auf. Seltener kommt es auch im Rahmen eines Rebuilds zu einem Defekt des RAID Controllers. 

Lösungsvorschlag: Nutzerinnen und Nutzer eines RAID 1 Systems unter Windows können eine Datenrettung mit dem Wiederherstellugsprogramm Power Data Recovery des kanadischen Softwareherstellers und Microsoft Partners MiniTool® vornehmen.

Bei Power Data Recovery handelt es sich um Freeware - also eine kostenlose Software. Welche Nachteile die Nutzung von Freeware mit sich bringt, und wann man sich besser für eine Closed Source Software entscheiden sollten, ist hier nachzulesen.

Definition: Firmware
Jedes elektroniche Gerät, sei es ein smarter Staubsauger, ein Smartphone oder ein PC, benötigt eine grundlegende Betriebssoftware. Ohne diese sogenannte Firmware ist es nicht möglich, das Gerät zu nutzen. Sie ist fix mit der Hardware verbunden und befindet sich in vielen Fällen in einem Speicher, der von den Usern nicht ohne Weiteres erreichbar ist.

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Tipp der Redaktion:

Minitool ist eine empfehlenswerte Software. Laien denken dennoch daran, dass man bei einem Selbstrettungsversuch auch mit guter Software Fehler machen kann. Wer sich für Minitool Power Data Recoveryentscheidet, der nimmt in Kauf, dass er mit einem Tool arbeitet, das - wie bei Freeware üblich - keinen umfangreichen Support und eine eingeschränkte Funktionalität bietet.

Für die Wiederherstellung eines defekten Controllers im RAID1 System unter Mac ist meine uneingeschränkte Empfehlung die Closed Source Software Stellar Data Recovery for Mac. Die Professional Licence für ein Jahr und einen Mac kostet um die 160 € (inkl. MwSt.). Es handelt sich dabei um eine Version mit größerem Funktionsumfang. Im Preis enthalten ist ein 24-Stunden-Support (werktags) zur Beantwortung technischer Fragen. 

„Wer sich für Minitool Power Data Recoveryentscheidet, der nimmt in Kauf, dass er mit einem Tool arbeitet, das - wie bei Freeware üblich - keinen umfangreichen Support und eine eingeschränkte Funktionalität bietet.“

Claudia Felbermayer

Ignorieren von Systemwarnungen

Wer Systemwarnungen nicht ernst nimmt, erhöht das Risiko eines Datenverlustes. Nicht selten entdeckt man den Defekt einer Festplatte erst dann, wenn die zweite ihren Dienst quittiert. Der Ausfall von zwei oder mehreren Festplatten führt in der Regel zu einem Totalausfall des Systems. Bei einem solchen Szenario ist es ratsam, sich an einen professionellen Datenretter zu wenden.

Unbeabsichtigtes Löschen einer RAID-Partition

Eine häufige Ursache von Datenpannen im RAID-System ist menschliches Versagen. Fehler bei der Reinstallation des NAS-Systems, unbedachtes Wechseln der Datenträger, fehlerhafte Reformatierung oder das unbeabsichtigte Löschen einer RAID Partition können zu Datenverlust führen.

Lösungsvorschlag: Für Windows-Userinnen und User eignet sich das Tool RAID Recovery™ des US-Softwareherstellers DiskInternals. Es ist für viele gängie RAID-Level (RAID 0, 1, 0+1, 1+0, 1E, RAID 4, RAID 5, 50, 5EE, 5R, RAID 6, 60 and JBOD) geeignet. Aufgrund des hohen Preises - die DiskInternals Raid Recovery Standard Licence für bis zu 6 Festplatten und für ein Jahr kostet rund 600 € (inkl. MwSt.) - sowie aufgrund der begrenzten Servicebereitschaft von DiskInternals (es existiert keine Telefonnummer für Kunden aus Deutschland, der Support ist nur zeitverzögert via E-Mail-Ticket und nur in englischer Sprache möglich) ist diese Lösung jedoch nur eingeschränkt empfehlenswert. 

Definition: Partition
Als Partition bezeichnet man einen abgetrennten Teil eines physischen (Festplatte) oder logischen (virtuellen) Datenspeichers. Mit dem Partitionieren der Festplatte trennt man die Festplatte in mehrere Teilbereiche, was die Nutzung effizienter macht. Das Partitionieren bietet einen gewissen zusätzlichen Schutz vor Datenverlust: Tritt in einem Teil ein Fehler auf, sind andere Teile nicht davon betroffen. Der Nachteil der Partitionierung ist ein Verlust an Speicherplatz, da das Betriebssystem auf jeder Partition separat läuft. Windows User kennen logische Partitionen als Laufwerk mit einem Buchstaben zwischen C und Z. User eines Macs finden die Partitionen ihrer Festplatte unter Programme > Dienstprogramme > Festplattendienstprogramm > Macintosh HD.

Eine andere Möglichkeit von DiskInternals, um als Laie zu einer Datenwiederherstellung zu kommen, ist der RAID Remote Recovery Service. Für diesen Service muss keine separate Software gekauft, sondern nur der TeamViewer oder der kostenlose Microsoft Remote Desktop heruntergeladen werden. Über eines dieser Tools gibt man einem Servicetechniker von DiskInternals Fernzugriff auf den eigenen PC, welcher sich um die Datenwiederherstellung kümmert.

Auch dieses, grundsätzlich geniale Service kann ich leider nicht bedenkenlos empfehlen, da in der Datenschutzerklärung des Unternehmens nicht explizit auf die Einhaltung der EU-DSGVO eingegangen wird. Vor allem Freelancern raten ich von der Nutzung ab. Lediglich für Private, die keine sensiblen persönlichen Daten auf ihrem RAID archivieren, können einen genaueren Blick auf den Service werfen. Meine Empfehlung gilt hier unter Vorbehalt.

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Tipp der Redaktion:

Achtung! Der Fernwiederherstellungdienst von DiskInternals ist nicht unbedingt als günstig zu bezeichnen! Für die Wiederherstellung bezahlt man rund 265 Euro PLUS rund 133 Euro pro Festplatte im RAID. Ein gesalzener Preis für einen - zumindest was die DSGVO anbelangt - unsicheren Service. Zumindest garantiert DiskInternals aber, für seine Dienste nichts zu verrechnen, sollte die Datenwiederherstellung nicht gelingen. Die Redaktion von RD wird die Weiterentwicklung von DiskInternals im Auge behalten, und zu einem späteren Zeitpunkt wieder darüber berichten.

Thermische Überlastung

Häufig kann einem Datenverlust mit den einfachsten Mitteln vorgebeugt werden. Beispielsweise durch das regelmäßige Reinigen des Lüfters. Verklebte und verschmutzte Lüfter sind ein Hindernis für das Abluftsystem und führen schlimmstenfalls zu Defekten im RAID-System.

Lösungsvorschlag 1: Festplatten laufen am besten bei Temperaturen von 40°C bis 60°C. Es schadet nicht, als Besitzer eines RAIDs ab und an den Status der Hardware zu prüfen. Dies funktioniert in der Regel über die Eingabe von Befehlen über die Kommandozeile im RAID-Controller.

Lösungsvorschlag 2: In einigen Fällen kann sich das Nachrüsten eines leistungsstärkeren Lüfters bezahlt machen. Vor allem, wenn man sich zu den Gamer-Nerds zählt. Wer in diesem Bereich Datenvorsorge betreiben will, der macht sich zunächst über die Angebote beim Controller-Hersteller schlau und entscheidet sich bestenfalls für einen leistungsstärkeren Original-Lüfter.

Überspannungsschäden

Kommt es zu Überspannungen, beispielsweise aufgrund eines Blitzschlags oder eines Energieversorgungsfehlers, kann dies zu Schäden an der Hardware des RAID-Controllers führen. Eine Datenrettung nach Beschädigung elektronischer Komponenten ist für Laien so gut wie unmöglich. Hier kann nur noch ein professioneller Datenretter helfen - und auch dann stehen die Chancen für eine komplette Datenrettung nicht immer gut.

"Man muss Überspannungsschäden unterteilen. Es gibt Defekte an den RAID-Controllern - aber auch elektronische Defekte - und manchmal sogar mechanische Schäden an den Festplatten im RAID. Beim Einsatz von SSD (Full Flash Arrays) liegen logischerweise nur elektronische Schäden nach Überspannung vor. Aufgrund der Vielzahl an Möglichkeiten kann man nicht pauschal sagen, ja, die Daten lassen sich immer retten. Wichtig ist hier die Vorgehensweise, also dass keinesfalls versucht wird mit defekten Festplatten zu experimentieren. Dann sind die Chancen für eine RAID Datenrettung oftmals gut."

Lars Müller, Technische Leitung, Bindig Media GmbH

Lösungsvorschlag: Das Risiko von Überspannungsschäden gleich zu Beginn ausschließen: Durch Nichtnutzen des PCs während starker Unwetter, durch regelmäßige Backups und durch den Einsatz von Überspannungsschutz-Komponenten sowie Thermosicherungen.

Zwei Tools sind für die Wiederherstellung von Daten auf dem RAID1 empehlenswert, eines davon unter Vorbehalt. Wer seine sensiblen Nervenstränge lieber von vornherein schonen will, der nimmt sich aber den Spruch “When your data is backed up, you can sleep better and focus better on your goals” zu Herzen. Denn kein Recovery-Tool der Welt garantiert die Wiederherstellung aller verlorener Daten - ein Backup schon. Über die praktische Umsetzung eines Backups im RAID System geht es in einem anderen Artikel.

VG WORT
Über die/den Autor/in: Claudia

Claudia begann ihren beruflichen Werdegang als technische Redakteurin mit Fokus auf Verdichter und Kompressoren. Als junge Erwachsene wollte sie ihren Horizont noch in anderen spannenden Bereichen erweitern. Nach einem Ausflug in behördlichen Wirkungskreisen begann sie, Unternehmen redaktionell bei der Planung und Umsetzung zu unterstützen. Mit den Jahren bildeten sich zwei Interessenkreise heraus: Sprache im Allgemeinen (und Schreiben als bevorzugtes Ausdrucksmittel) sowie die Themen Sicherheit und Technik. Claudia ließ sich, gestützt vom Bundesverband professioneller Werbetexter Deutschland e.V., als professionelle Werbetexterin zertifizieren. Dadurch haben sich ihre Kompetenzen um den Bereich Marketing erweitert. Heute leitet Claudia ein Team professioneller Redakteure, die ihre Arbeit durch deren Schwerpunkte nochmals um ein Vielfaches ergänzen.

Claudia