RAID-Rechner – nutzbare Kapazität
Geben Sie RAID-Level, Laufwerksanzahl und Laufwerksgröße ein, um die nutzbare Kapazität, die Bruttokapazität, die Array-Effizienz, die Ausfallsicherheit und die geschätzte Geschwindigkeit Ihres RAID-Arrays zu ermitteln. Umfasst RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 und JBOD.
Nutzbare Kapazität Ihres RAID-Arrays berechnen
Formel für die nutzbare RAID-Kapazität
{�ormula_placeholder_removed} [/formula]
Wobei gilt:
- \(U\) — nutzbare Kapazität des Arrays
- \(n\) — Anzahl der Laufwerke im Array
- \(s\) — Größe eines einzelnen Laufwerks (alle Laufwerke werden als identisch angenommen)
- \(g\) — Anzahl gleich großer Untergruppen (nur bei RAID 50 und RAID 60)
Die nutzbare Kapazität ist der Speicherplatz, der nach Abzug der Redundanz für Daten übrig bleibt: die Anzahl der Laufwerke, deren Kapazität erhalten bleibt, multipliziert mit der Größe eines Laufwerks. RAID 0 und JBOD behalten alles, die Spiegel-Level geben die Hälfte der Laufwerke her, und die Paritäts-Level opfern pro Gruppe die Kapazität von einem oder zwei Laufwerken.
Nutzbare RAID-Kapazität – Rechenbeispiel
Beispiel: ein RAID-5-Array aus 6 identischen 4-TB-Laufwerken – die Standardwerte des Rechners.
\[ U = (n-1) \cdot s = (6-1) \times 4\ \text{TB} = 20\ \text{TB} \]
\[ \text{Effizienz} = \frac{20\ \text{TB}}{6 \times 4\ \text{TB}} \times 100\% \approx 83,33\% \]
Ergebnis: 20 TB nutzbar (rund 18,19 TiB) von 24 TB brutto, mit Ausfallsicherheit gegenüber dem Ausfall eines einzelnen Laufwerks. Geschätzte sequenzielle Geschwindigkeit: das 6-Fache beim Lesen und das 1,25-Fache beim Schreiben im Vergleich zu einem einzelnen Laufwerk.
So verwenden Sie den RAID-Rechner
- Wählen Sie das RAID-Level (RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 oder JBOD).
- Geben Sie die Anzahl der Laufwerke im Array ein, von 1 bis 256.
- Geben Sie die Größe eines Laufwerks ein und wählen Sie GB oder TB als Einheit.
- Bei RAID 50 oder RAID 60 legen Sie zusätzlich die Anzahl der Gruppen fest. Jede Gruppe muss gleich groß sein, mit mindestens 3 Laufwerken pro RAID-50-Gruppe bzw. 4 pro RAID-60-Gruppe, und die Gesamtzahl der Laufwerke muss sich ohne Rest auf die Gruppen verteilen lassen.
- Lesen Sie die Ergebnisse ab: nutzbare Kapazität in TB und TiB, Bruttokapazität, Array-Effizienz, Ausfallsicherheit, geschätzte Lese-/Schreibgeschwindigkeit sowie die minimale Laufwerkszahl für Ihr Level.
Was ist die nutzbare RAID-Kapazität?
Die Bruttokapazität ist schlicht die Summe aller Laufwerke: 6 Laufwerke à 4 TB ergeben 24 TB brutto. Die nutzbare Kapazität ist das, was Ihr Betriebssystem und Ihr Dateisystem tatsächlich speichern können, denn jedes RAID-Level verbraucht einen Teil dieses Platzes für Redundanz – Paritätsblöcke, Spiegelkopien oder beides. Ein RAID-5-Array mit 6 Laufwerken speichert die Kapazität eines Laufwerks als Parität, sodass nur 20 TB für Ihre Daten übrig bleiben. Deshalb zeigt ein frisch aufgebautes Array immer weniger Speicherplatz an, als das Etikett der Verpackung verspricht – ganz gleich, wie es konfiguriert ist.
Der Wert Array-Effizienz drückt dasselbe als Prozentsatz aus: nutzbar geteilt durch brutto. RAID 0 und JBOD liegen bei 100 %, weil nichts reserviert wird; RAID 1 und RAID 10 landen bei 50 %, weil jedes Byte doppelt geschrieben wird; RAID 5 nähert sich mit wachsender Laufwerkszahl den 100 % ((n−1)/n), und RAID 6 tauscht ein zweites Paritätslaufwerk gegen besseren Schutz ein, was (n−2)/n ergibt. Vergleichen Sie die Effizienz verschiedener Level bei Ihrer Laufwerkszahl, um genau zu sehen, was jede Sicherheitsstufe an Speicherplatz kostet.
Die Ausfallsicherheit gibt an, wie viele Laufwerke ausfallen dürfen, ohne dass Daten verloren gehen. RAID 5 verkraftet einen Ausfall, RAID 6 zwei, und RAID 10 einen Ausfall pro Spiegelpaar (einen zweiten Ausfall übersteht das Array nur, wenn er ein anderes Paar trifft). RAID 50 und RAID 60 vertragen ein bzw. zwei Ausfälle pro Gruppe, die Gesamtsicherheit steigt also mit der Gruppenzahl. RAID 0 und JBOD vertragen gar nichts: Ein totes Laufwerk reißt das gesamte Volume mit in den Abgrund. Ausfallsicherheit ist das, was Sie mit dem geopferten Speicherplatz kaufen.
Die relativen Lese- und Schreibgeschwindigkeiten sind idealisierte Schätzwerte für sequenzielle Arbeitslasten, angegeben als Vielfaches der Geschwindigkeit eines einzelnen Laufwerks. Bei den meisten Leveln skaliert das Lesen mit der Laufwerkszahl, während Schreibvorgänge mit Parität einen Nachteil haben: Jeder RAID-5-Schreibvorgang umfasst etwa 4 Plattenoperationen (die „4-Write-Penalty“), jeder RAID-6-Schreibvorgang etwa 6 – daher beträgt der Schreibschätzwert bei RAID 5 (n−1)/4. Die tatsächliche Geschwindigkeit hängt von Controller, Cache, Stripe-Größe und Arbeitslast ab; betrachten Sie diese Zahlen daher als groben Vergleich zwischen den Leveln, nicht als Benchmark.
RAID-Level im Überblick
| Level | Kapazität | Ausfallsicherheit | Min. Laufwerke |
|---|---|---|---|
| RAID 0 | \(n \cdot s\) | Keine | 2 |
| RAID 1 | \(s\) | \(n-1\) Laufwerke | 2 |
| RAID 5 | \((n-1) \cdot s\) | 1 Laufwerk | 3 |
| RAID 6 | \((n-2) \cdot s\) | 2 Laufwerke | 4 |
| RAID 10 | \(\frac{n}{2} \cdot s\) | Ein Ausfall pro Spiegel | 4 (gerade) |
| RAID 50 | \((n-g) \cdot s\) | Ein Ausfall pro Gruppe | \(3g\) |
| RAID 60 | \((n-2g) \cdot s\) | Zwei Ausfälle pro Gruppe | \(4g\) |
| JBOD | \(n \cdot s\) | Keine | 1 |
Annahmen, Einschränkungen und praktische Hinweise
- Identische Laufwerke. Der Rechner geht davon aus, dass alle Laufwerke gleich groß sind. Bei gemischten Größen wird jedes Laufwerk faktisch auf das kleinste begrenzt, und die nutzbare Kapazität sinkt entsprechend.
- Dezimale Einheiten. Laufwerksgrößen verwenden dezimale Speichereinheiten (1 TB = 1000 GB). Ihr Betriebssystem gibt das Ergebnis möglicherweise in binären TiB an, wobei 1 TiB = 240 Bytes – deshalb erscheinen 20 TB als rund 18,19 TiB.
- Dateisystem-Overhead. Formatierung, Metadaten und die eigenen Strukturen des Dateisystems beanspruchen einige Prozent der nutzbaren Kapazität. Planen Sie Puffer ein; rechnen Sie nicht damit, auf einem 20-TB-Array volle 20 TB an Dateien unterzubringen.
- Hot Spares. Ein Reservelaufwerk verringert die für Daten verfügbare Laufwerkszahl; ziehen Sie es von \(n\) ab, wenn es bereitsteht und nicht am Array teilnimmt.
- RAID ist kein Backup. Redundanz schützt vor Laufwerksausfällen, nicht vor Löschen, Beschädigung, Ransomware oder Diebstahl. Halten Sie echte Backups von allem, was Ihnen wichtig ist.
- Rebuild-Risiko. Bei großen modernen Laufwerken dauert das Rebuild eines degradierten Arrays viele Stunden und setzt die verbliebenen Laufwerke stark unter Beanspruchung – ein Grund, warum bei Arrays mit mehr als etwa 6–8 großen Laufwerken RAID 6 gegenüber RAID 5 bevorzugt wird.
- Das Array absichern. Ein Speichersystem versammelt oft Ihre wichtigsten Daten an einem Ort: Schützen Sie das Administratorkonto mit einem starken Passwort aus einem Passwortgenerator und geben Sie ihm mit einem geplanten IP-Subnetz eine vorhersagbare Adresse in Ihrem Netzwerk.
Häufig gestellte Fragen
Wie berechne ich die RAID-Kapazität von Hand?
Multiplizieren Sie die Größe des kleinsten Laufwerks mit der Anzahl der Laufwerke, deren Kapazität die Redundanz übersteht – und ziehen Sie nichts weiter ab. Für RAID 5: \((n-1) \times s\). RAID 6: \((n-2) \times s\). RAID 1: nur \(s\), ganz gleich, wie viele Spiegelkopien existieren. RAID 10: \((n/2) \times s\). Bei RAID 50/60 wenden Sie dieselbe Regel pro Gruppe an und addieren die Gruppen: \((n-g) \times s\) bzw. \((n-2g) \times s\).
Warum zeigt mein Array unter Windows oder Linux weniger TB an als auf dem Etikett steht?
Die Laufwerkshersteller verwenden dezimale Einheiten (1 TB = 10¹² Bytes), Betriebssysteme zeigen dagegen meist binäre Einheiten an, bei denen 1 TiB = 2⁴⁰ ≈ 1,0995 × 10¹² Bytes. Zum Umrechnen teilen Sie den dezimalen Wert durch 1,0995: Aus 20 TB werden rund 18,19 TiB. Es fehlt keine Kapazität – es ist dieselbe Anzahl an Bytes, nur anders ausgedrückt. Manche Systeme bezeichnen TiB als „TB“, was die Verwirrung noch vergrößert.
Was passiert, wenn meine Laufwerke unterschiedlich groß sind?
In einem Array mit gemischten Laufwerksgrößen wird jedes Laufwerk auf die Größe des kleinsten begrenzt. Vier Laufwerke mit 4 TB plus vier mit 2 TB verhalten sich in RAID 5 wie acht 2-TB-Laufwerke und liefern \((8-1) \times 2 = 14\) TB nutzbar. Der ungenutzte Teil der größeren Laufwerke ist verschenkt. Manche Controller und Dateisysteme (ZFS, btrfs, SHR bei Synology) können diesen Rest nutzen – prüfen Sie Ihre konkrete Implementierung.
Muss ich mein Hot-Spare-Laufwerk zur Laufwerksanzahl zählen?
Nein – lassen Sie ein bereitstehendes Hot Spare außerhalb der Zählung. Es enthält weder Daten noch Parität und trägt daher nichts zur nutzbaren Kapazität oder Geschwindigkeit bei. Geben Sie nur die Laufwerke ein, die aktiv am Array teilnehmen. Ersetzt das Hot Spare später ein defektes Laufwerk und wird damit Teil des Arrays, rechnen Sie es mit ein: Die nutzbare Kapazität bleibt gleich, das Rebuild-Risiko steigt in dieser Zeit aber an.
Ist RAID 5 bei den heutigen großen Laufwerken noch sicher genug?
RAID 5 ist bei kleinen Arrays weiterhin verbreitet, viele Administratoren geben jedoch ab etwa 6–8 Laufwerken mit 8 TB oder mehr den Vorzug zu RAID 6. Rebuilds auf großen Laufwerken dauern viele Stunden bis Tage und belasten die verbliebenen Laufwerke; ein zweiter Ausfall in diesem Zeitfenster kostet ein RAID-5-Array komplett. RAID 6 verträgt zwei Ausfälle – zum Preis der Kapazität eines weiteren Laufwerks. Wägen Sie diesen Preis gegen Ihr Rebuild-Risiko und Ihre Backup-Situation ab.
Warum kann ich die volle nutzbare Kapazität nicht mit Dateien befüllen?
Der nutzbare Wert ist die Größe des rohen Volumes. Die Formatierung zieht dann die eigenen Strukturen des Dateisystems ab: Metadaten, Journale, Zuordnungstabellen und reservierte Blöcke beanspruchen typischerweise 1–4 %. Hinzu kommt, dass kleine Dateien in Clustern Platz verschenken, Volume-Snapshots freien Platz reservieren und Thin Provisioning scheinbare Größen aufbläht. Rechnen Sie damit, dass das einbindbare Dateisystem einige Prozent weniger bietet als die nutzbare Kapazität aus dem Rechner.
Welches RAID-Level liefert bei fester Laufwerkszahl die beste Kapazität?
Wenn es rein um Kapazität geht, behalten RAID 0 oder JBOD 100 % des brutto vorhandenen Speicherplatzes, aber ein einziger Laufwerksausfall zerstört alles – sie eignen sich also nur für entbehrliche Daten. Unter den geschützten Leveln ist RAID 5 das effizienteste: \((n-1)/n\), 12 Laufwerke behalten also rund 91,7 %. RAID 6 gibt ein weiteres Laufwerk her, RAID 10 kostet immer die Hälfte des brutto vorhandenen Speicherplatzes, und RAID 1 ist am ineffizientesten, weil unabhängig von der Spiegelzahl nur die Kapazität eines einzigen Laufwerks übrig bleibt.