RAID-Z Datenrettung

Festplatte eines Raid ZRAID-Z ist das vielleicht speziellste RAID-System überhaupt, da es nur auf bestimmten Betriebssystemen und dort nur in Verbindung mit dem wenig verbreiteten Dateisystem ZFS funktioniert. Die Technik dahinter ist jedoch beeindruckend und macht RAID-Z zu einem der flexibelsten, schnellsten und sichersten RAID-Systeme überhaupt. Als Negativaspekt stehen hohe Kosten und ein enormer Aufwand im Raum, denn RAID-Z wird fast ausschließlich in Rechen- und Serverzentren eingesetzt.

Wie funktioniert ein RAID-Z Array?

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RAID-Z ist ein RAID-System, das ausschließlich in Verbindung mit dem namensgebenden Dateisystem ZFS genutzt werden kann. ZFS wiederum wurde von Sun Microsystems entwickelt – unter anderem durch Java weltbekannt – und ist ausschließlich auf den Betrieb in Rechenzentren und Serverräumen ausgelegt. Dementsprechend speziell fällt die Funktionsweise von RAID-Z relativ komplex und hochspezialisiert aus. Für die Nutzung von RAID-Z werden keine entsprechenden RAID-Controller oder zusätzliche Software benötigt, denn die Funktionsweise ist bereits direkt in das Dateisystem integriert. Der derzeitige Stand ist, dass es drei unterschiedliche RAID-Stufen gibt, die sinnvollerweise auf die Namen RAID-Z1, RAID-Z2 und RAID-Z3 hören.

RAID-Z1 entspricht daher weitestgehend den Spezifikationen von RAID 5, RAID-Z2 hingegen ist mit RAID 6 in etwa vergleichbar. RAID-Z3 ist erst seit etwa zwei Jahren verfügbar und bietet gegenüber den anderen Systemen gleich drei Paritätsbits. Dadurch entsteht eine enorme Datensicherheit, da sowohl sehr viele Festplatten ausfallen dürfen als auch die Wiederherstellungsgeschwindigkeit verlorener Daten deutlich über derjenigen vergleichbarer Systeme liegt. RAID-Z ist in all seinen Implementierungen den meisten herkömmlichen RAID-Systemen überlegen, doch die zwanghafte Bindung an das sehr spezialisierte Dateisystem verhindert bislang eine größere Marktdurchdringung.

Vorteile von RAID-Z

RAID-Z bietet in der Praxis eine ganze Reihe von Vorteilen. Das RAID-System ist komplett in das Dateisystem integriert, was bedeutet, dass starre Hardwarekonfigurationen nicht vorkommen. Dies eröffnet viele Optimierungsmöglichkeiten, die insbesondere in Fällen, in denen Daten durch einen Festplattenausfall verloren gehen, zum Tragen kommen. Beispielsweise kann ZFS unterscheiden, welche Datenblöcke auf den Festplatten in einem beliebigen RAID-Z-Verbund tatsächlich belegt und welche leer sind. Bei einer normalen Spiegelung von Daten zum Zweck der schnellen Wiederherstellung wird auch der leere Speicherplatz gespielt, was natürlich Zeit kostet.

Bei RAID-Z muss hingegen nur der belegte Speicherplatz gespiegelt und im Schadensfall rekonstruiert werden. In der Praxis bedeutet dies bei wenig belegten Speichermedien, dass bei der Rekonstruktion von Daten durch die Paritätsinformationen eine enorme Zeitersparnis die Folge ist. Je mehr freier Speicherplatz dabei zur Verfügung steht, desto schneller ist RAID-Z im Vergleich zu anderen RAID-Systemen. Außerdem ist RAID-Z immun gegen sogenannte Synchronisationsprobleme, die besonders bei der Verwendung von RAID 5 hin und wieder auftauchen können. Darunter versteht man einen abgeschlossenen Schreibvorgang, ohne dass die dazugehörigen Paritätsinformationen bereits fertig berechnet sind. Diese Informationen müssen dann erneut kalkuliert werden. RAID-Z umgeht dieses in der Praxis auf die Dauer zeitraubende Problem. Insgesamt handelt es sich bei RAID-Z somit um eines der schnellsten und auch sichersten RAID-Systeme überhaupt.

Nachteile von RAID-Z

Die Implementierung von RAID-Z bietet im Prinzip nur wenige wirklich relevante Nachteile. Das Problem ist eher die Kopplung an das Dateisystem ZFS, das, wie bereits erwähnt, nur in großen Rechenzentren und im Bereich der Hochleistungsserver wirklich eine Rolle spielt. Selbst Unternehmen werden in der Praxis nur selten auf ZFS setzen, es sei denn, eine bestimmte Größe wird erreicht, die die Nutzung von ZFS sinnvoll macht. ZFS bietet eine maximale Dateigröße von bis zu 16 Exabyte – eine Größenordnung, die etwa handelsübliche Festplatten mit zwei Terabyte Speicherkapazität um das achtmillionenfache übersteigt und weit über das hinausgeht, was normale Unternehmen im alltäglichen Betrieb benötigen.

RAID-Z an sich bietet somit viele Vorteile, die in der Praxis aufgrund des horrenden Aufwands jedoch nur von extrem großen Unternehmen und Rechenzentren ausgenutzt werden können. Der Umstieg auf ein Betriebssystem, das ZFS unterstützt – momentan sind das nur Solaris und FreeBSD –, wird für die meisten Unternehmen keine Option sein. Ebenso findet RAID-Z in der Praxis eine eher geringe Verbreitung – was schade ist, denn das RAID-System ist sehr durchdacht und den meisten anderen Verbunden haushoch überlegen.

Anwendungsbeispiele für RAID-Z

In der Praxis wird RAID-Z nur dort eingesetzt, wo extreme Geschwindigkeiten bei gleichzeitig höchstmöglicher Sicherheit genutzt werden. Das betrifft etwa Finanzunternehmen, Forschungseinrichtungen, Banken, Versicherungen oder auch staatliche Institutionen, die mit gigantischen Datenmengen umgehen müssen. RAID-Z ist für diesen Einsatz konzipiert worden und sammelt dort auch fast nur Pluspunkte. In diesen Umgebungen kann RAID-Z durch minimale Ausfallzeiten, einen rasanten Wiederherstellungsprozess verlorener Daten und einer perfekten Flexibilität überzeugen. Außerhalb der erwähnten Einrichtungen wird RAID-Z jedoch niemals anzutreffen sein. Dass RAID-Z außerdem für Privatanwender völlig außer Frage steht, muss hier wohl nicht extra betont werden.

Fazit

RAID-Z ist ein sehr dynamisches, modernes und relativ benutzerfreundliches RAID-System. Die Bindung an spezielle Betriebssysteme und an das Dateisystem ZFS jedoch erschweren den Nutzen, den Anwender daraus ziehen können. Es überzeugt zwar mit sehr schnellen Wiederherstellungsprozessen und einer gewaltigen maximalen Datei- und Clustergröße. Abseits von Großunternehmen und den anderen erwähnten Einrichtungen wird RAID-Z jedoch niemals auf wirkliche Verbreitung stoßen – schade, denn das System dahinter überzeugt.

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