Auswahl und Konfiguration von Windows Server RAID-Levels

RAID 0 (Disk-Striping)

RAID 0, auch Disk-Striping genannt, verteilt Daten auf zwei oder mehr Laufwerke. Die Daten werden über die zugewiesenen Speicherplätze verteilt. Aus Sicht des Benutzers ist der Speicherplatz ein einzelnes Volume, zum Beispiel das Laufwerk M. Jede Festplatte ist nur für einen kleinen Teil der gesamten Lese/Schreibvorgänge verantwortlich, was die Leistung des Speichersystems deutlich steigern kann. Allerdings führt der Ausfall einer Festplatte im Array zum Verlust aller gespeicherten Daten.

Wann sollte RAID 0 verwendet werden?

Verwenden Sie RAID 0, wenn Sie eine höhere Leistung erzielen möchten und Ihnen Fehlertoleranz nicht wichtig ist. Bei der Festplatten-Striping-Technik wird keine Datenredundanz implementiert und es wird keine Parität verwendet, um die auf den anderen Festplatten gespeicherten Daten zu duplizieren.

RAID 0 wird unter anderem für folgende Zwecke verwendet:

• Scratch-Speicher oder Speicher für andere temporäre Informationen,
• Nicht kritische Daten, die an anderer Stelle gesichert sind oder
• Arbeitsbereiche, in denen Daten nicht dauerhaft gespeichert werden.

Dabei sollte sehr genau überlegt werden, wie viele Geräte das Array umfassen soll. Mehr Geräte erhöhen die Leistung – aber auch das Ausfallrisiko.

RAID 0 konfigurieren

Windows Server erleichtert die Konfiguration von RAID. Über einen Assistenten wird eingestellt, welche Festplatten Teil des Arrays sein sollen, welchen Laufwerksbuchstaben das Array haben und welches Dateisystem verwendet werden soll. Das Dateisystem ist meistens NTFS (New Technology File Systems). Für optimale Ergebnisse sollten die Festplatten die gleiche Größe und den gleichen Typ haben.

Die einzelnen Schritte sehen wie folgt aus:

1. Öffnen Sie das Dienstprogramm Datenträgerverwaltung (Disk Management).

2. Vergewissern Sie sich, dass alle Festplatten online und initialisiert sind.

3. Konvertieren Sie alle Basisdatenträger in dynamische Datenträger.

4. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den nicht zugewiesenen Speicherplatz auf einer der Festplatten und wählen Sie Neues gestripptes Volume (New Striped Volume, RAID 0).

5. Wählen Sie im Assistenten die übrigen Festplatten aus, die Sie dem Array hinzufügen möchten. Sie müssen mindestens zwei Festplatten auswählen.

6. Weisen Sie einen Laufwerksbuchstaben zu und wählen Sie NTFS.

7. Wählen Sie im Assistenten Fertigstellen (Finish).

Wichtig ist dabei ein Backup-Plan für eine regelmäßige Sicherung der Daten auf dem RAID 0, denn der Ausfall einer Festplatte führt zum Verlust aller Daten.

Wiederherstellung nach einem Festplattenausfall in RAID 0

Das deutlichste Anzeichen für ein Problem ist die Nichtverfügbarkeit von Daten. Bei vermuteten Problemen stecken in den Protokollen der Ereignisanzeige Hinweise auf eine ausgefallene Festplatte. In der Datenträgerverwaltung können eventuell ebenfalls Hinweise auf eine ausgefallene, nicht verfügbare oder offline geschaltete Festplatte gefunden werden.

Ein RAID-0-Array lässt sich in Windows nicht retten oder wiederherstellen. Es muss ein neues Array mit einer ausgetauschten Festplatte angelegt werden.

RAID 1 (Festplattenspiegelung)

RAID 1 spiegelt die Daten auf zwei identischen Speichergeräten (Disk Mirroring). Wenn ein Gerät ausfällt, enthält das andere Gerät die gleichen Daten, wodurch die Daten grundlegend gegen Verluste durch den Ausfall von Hardware geschützt sind.

Wann sollte RAID 1 verwendet werden?

Verwenden Sie RAID 1, wenn Datenredundanz entscheidend ist, aber nicht sehr viel Daten vorhanden sind. Das Problem bei RAID 1 sind die Kosten im Verhältnis zur Speicherkapazität. Möchte man zum Beispiel eine 75 GB große Partition mit einem Betriebssystem spiegeln (damit das Betriebssystem im Falle einer Störung verfügbar bleibt), wird der Preis für die ursprünglichen 75 GB Kapazität und für weitere 75 GB bezahlt, die dieselben Informationen, nämlich das Betriebssystem mit seinen Konfigurationsdaten, enthält. Es wird also für 150 GB Speicherplatz bezahlt, obwohl nur 75 GB Inhalte gespeichert werden. Die Daten sollten beim Einsatz von RAID 1 also so wichtig sein, dass sie diese Konfiguration rechtfertigen.

RAID 1 konfigurieren

Der Konfigurationsprozess für ein RAID 1-Array in der Datenträgerverwaltung ist fast identisch mit dem für RAID 0:

1. Stellen Sie sicher, dass beide Datenträger online und initialisiert sind.

2. Konvertieren Sie alle Basisdatenträger in dynamische Datenträger.

3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den ursprünglichen Quelldatenträger und wählen Sie die Option Spiegel hinzufügen (Add mirror). Beachten Sie, dass dieser Datenträger bereits Inhalte enthalten kann.

4. Wählen Sie das Ziellaufwerk im Konfigurationsassistenten aus und wählen Sie Spiegel hinzufügen, um es als Ziel festzulegen.

Die Daten werden sofort synchronisiert, wobei der Vorgang je nach Geschwindigkeit der Speichergeräte und Datenmenge einige Zeit in Anspruch nehmen kann. Neue Daten, die in den Speicherbereich geschrieben werden, werden auf beide Festplatten übertragen. Beim Lesen können Daten in manchen Implementierungen parallel von beiden Platten gelesen werden, was die Leseleistung verbessert.

Wiederherstellung nach einem Laufwerksausfall in RAID 1

Starten Sie den Wiederherstellungsprozess, indem Sie das physische Laufwerk austauschen und dann einen neuen Spiegel erstellen. Sie reparieren ein RAID-1-Array nicht mit einem Restore, sondern mit einem neuen, baugleichen Laufwerk, das dem RAID-1-Array hinzugefügt wird und das die zuletzt korrekt gespeicherten Daten von der unbeschädigten Platte übernimmt.

RAID 5 (Disk Striping mit Parität)

RAID 5 ist ein redundantes Speicher-Array, das Daten und Paritätsinformationen auf mindestens drei Datenträger verteilt, um Ausfallsicherheit und Leistung zu bieten. Dieses Disk Striping mit Parität ist eine gängige Speicherplattform für Windows-Dateiserver mit Benutzerdaten. Wie RAID 0 teilt es die Speicherkapazität auf und verteilt die Daten auf die Speicherbereiche. Das führt unter anderem zu einer Leistungssteigerung beim Lesen. Darüber hinaus speichert RAID-5-Paritätsinformationen zur Schaffung einer Fehlertoleranz.

Die Datenparität ermöglicht es dem System, verlorene Daten von jedem beliebigen Laufwerk im Array zu rekonstruieren. Wenn eine Festplatte ausfällt, werden die Daten auf den anderen Laufwerken mit den Paritätsinformationen kombiniert, um den verlorenen Inhalt wiederherzustellen. Dieser Ansatz bietet eine hervorragende Fehlertoleranz, allerdings sind Schreibvorgänge durch die notwendige Paritätsberechnung langsamer als bei RAID 0 oder RAID 1.

RAID 5 kann die Daten nicht rekonstruieren, wenn zwei Laufwerke gleichzeitig ausfallen. Es kann jeweils nur einen Laufwerksausfall gleichzeitig bewältigen.

Wann sollte RAID 5 verwendet werden?

RAID 5 balanciert Leistung und Fehlertoleranz. Es benötigt mindestens drei Datenträger, aber je mehr Geräte hinzugefügt werden, desto besser das Speicherverhältnis und die Leistung. RAID 5 ist besonders nützlich für Standardbenutzerdaten wie Heimverzeichnisse, Projektordner oder andere Arten von Dateien.

RAID 5 konfigurieren

Öffnen Sie die Datenträgerverwaltung und gehen Sie wie folgt vor:

1. Vergewissern Sie sich, dass alle Datenträger online und initialisiert sind.

2. Konvertieren Sie alle Basisdatenträger in dynamische Datenträger.

3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den nicht zugewiesenen Speicherplatz auf einem der Datenträger.

4. Wählen Sie Neues RAID 5-Volume (New RAID 5 Volume). Der RAID-Konfigurationsassistent wird geöffnet.

5. Wählen Sie mindestens drei Datenträger für das neue RAID 5-Array aus.

6. Wählen Sie einen Laufwerksbuchstaben für den Speicherplatz aus.

7. Wählen Sie das Dateisystem aus – typisch ist NTFS.

8. Wählen Sie Fertigstellen (Finish), um mit dem Aufbau des Arrays zu beginnen.

Das Erstellen eines RAID-5-Volumes erfolgt mit demselben Assistenten und Verfahren wie bei den anderen RAID-Typen. Wie bei anderen RAID-Implementierungen sollten Sie für optimale Ergebnisse Festplatten derselben Größe und desselben Typs verwenden. Der Assistent fordert Sie zur Eingabe eines Laufwerksbuchstabens und eines Dateisystemformats auf. Anschließend können Sie den Vorgang vor dem Aufbau des Arrays überprüfen.

Wiederherstellung nach einem Laufwerksausfall in RAID 5

Ein Ausfall einer Windows Server RAID 5-Festplatte wird möglicherweise nicht sofort bemerkt. Die Daten bleiben verfügbar – das ist der springende Punkt. Allerdings kann es zu Leistungseinbußen für Ihre Benutzer kommen. Untersuchen Sie diese Probleme mit der Ereignisanzeige oder der Leistungsüberwachung und starten Sie dann den Wiederherstellungsprozess:

1. Identifizieren Sie das ausgefallene Gerät mit dem Dienstprogramm Datenträgerverwaltung. Es wird wahrscheinlich als Offline oder Ausgefallen angezeigt.

2. Ersetzen Sie die physische Festplatte. Schalten Sie sie online und initialisieren Sie sie mit der Datenträgerverwaltung.

3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das RAID-5-Volume und wählen Sie Volume reaktivieren oder Volume reparieren (Reactivate/Repair Volume), um die verlorenen Daten wiederherzustellen.

Der Wiederaufbau des Arrays kann intensiv und zeitaufwändig sein. Die Daten stehen den Benutzern jedoch während des Wiederaufbauprozesses zur Verfügung.

Weitere RAID-Tipps

RAID ersetzt keine solide Backup-Strategie. Vielmehr ist es ein wichtiger Bestandteil eines mehrschichtigen Ansatzes zum Schutz und zur Aufrechterhaltung der Daten- und Betriebssystemverfügbarkeit vor allem gegen geringfügige Hardware-Ausfälle wie eine defekte Festplatte.

Die herkömmliche RAID-Bereitstellung über die Datenträgerverwaltung ist vor allem in kleineren Umgebungen effektiv. Seit Windows Server 2012 empfiehlt Microsoft jedoch, stattdessen Speicherplätze (Storage Spaces) zu verwenden. Dieser Ansatz erweitert die ursprüngliche Flexibilität von RAID durch zusätzliche Optionen und höhere Effizienz. Große Organisationen verfügen oft über zusätzliche Tools.

Wenn Sie lieber mit der Befehlszeile (Command Line Interface, CLI) arbeiten oder Ihre Bereitstellungslösungen per Skript erstellen, verwenden Sie den Befehl diskpart, um die Speichereinstellungen des Servers zu verwalten. Für Storage Spaces stehen außerdem PowerShell-Cmdlets zur Verfügung, die mehr Funktionen bieten als die Datenträgerverwaltung.