SSD mit RAID 0 einrichten: Hilfe zur Installation und Leistungsmessungen

RAIDs wurden eigentlich erfunden, um in Systemen zusätzliche Ausfallsicherheit bei Datenträgern zu bieten. Schließlich steht das Akronym RAID für "Redundant Array of Independent Disks". Es ist also eine redundante Anordnung von Festplatten, bei dem eine bestimmte Anzahl Festplatten, die vom RAID-Typ abhängt, ausfallen darf, ohne dass die auf dem RAID gespeicherten Daten verloren gehen. Manche interessieren sich aber mehr für Performance als für Ausfallsicherheit, weshalb die Technik schnell für Leistungssteigerungen genutzt wurde: Statt die Festplatten zu spiegeln, wurden sie in einem sogenannten Stripe-Set beziehungsweise RAID 0 zusammengefasst. Auf beiden Laufwerken wird gleichzeitig geschrieben, es steht die gesamte Kapazität zur Verfügung und das mit der im Vergleich zu einem Einzellaufwerk mit annähernd der doppelten Geschwindigkeit. Der Haken dabei: Die Ausfallwahrscheinlichkeit steigt linear mit der Anzahl der Laufwerke an. Das hindert manchen gut betuchten Nutzer aber nicht, sich zwei SSDs anzuschaffen und sie im RAID 0 zu verschalten. Wir wollen überprüfen, was ein SSD-RAID im Vergleich zu einer Einzel-SSD sowie einer PCI-Express-SSD bringt.

Ein RAID 0 einrichten

Auch für ein RAID 0 gibt es verschiedene Modi: Die einfachste Variante ist ein sogenanntes Software-RAID, das vom Betriebssystem verwaltet wird. Dieses erzeugt am wenigsten Overhead, da keine zusätzlichen Controller in den Betrieb involviert sind. Zur Einrichtung eines solchen RAIDs reicht es, im Datenträgermanager von Windows (zu finden unter Systemsteuerung - Verwaltung) einfach eine leeres Laufwerk rechtszuklicken und "Neues Stripeset" auszuwählen. Im folgenden Assistenten werden die einzugliedernden Laufwerke abgefragt, der Rest der Einrichtung läuft quasi identisch zum normalen Formatieren einer Festplatte ab. Das ist die simpelste RAID-0-Variante, hat aber den Nachteil, dass man Windows nicht davon booten kann.

Hinweis: Für ein solches Software-RAID werden die Datenträger zu dynamischen konvertiert. Der dafür zuständige Dienst halt allerdings Probleme mit Umlauten im Computernamen. Falls die Konvertierung mit einer nichtssagenden Fehlermeldung abbricht, sollten Sie nachkontrollieren, ob Ihr Computernamen Umlaute beinhaltet und diese gegebenenfalls entfernen.

Quelle: PCGH RAID 0 - Hilfe zur Einrichtung und Messungen zur Performance Die zweite, oft verwendete Methode ist die Nutzung eines sogenannten Fake-RAIDs über einen in den Chipsatz integrierten oder auf dem Mainboard zusätzlich aufgelöteten Controller. Dieser muss zuerst im BIOS/UEFI aktiviert werden. Beim Booten erscheint anschließend das Controller-BIOS, das mit einer Tastenkombination aufgerufen wird. Die Handhabe unterscheidet sich: Im BIOS können dann RAIDs angelegt und aufgelöst werden. Ein solches Fake-RAID hat einen großen Vorteil: Das resultierende RAID ist für das Betriebssystem ein normales Laufwerk. Es kann also auch Windows darauf installiert werden. Allerdings gibt es auch Nachteile: Es ist ein weiterer Controller im Spiel, womit sich der Overhead grundsätzlich erhöht und das RAID deswegen nicht mit perfekter Skalierung arbeitet. Da solche Fake-RAID-Controller in der Regel keinen eigenen Prozessor besitzen, belastet der nötige Verwaltungsaufwand wie auch beim Software-RAID den Hauptprozessor. Auch sollten Sie tunlichst darauf achten, ein per Controller erstelltes RAID auch wieder über den Controller aufzulösen. Dieser schreibt die RAID-Daten nämlich auch auf die Laufwerke, wo sie beim simplen Deaktivieren des Controllers vorhanden bleiben, egal ob das RAID fortbesteht oder nicht. Für Windows reicht das Deaktivieren des Controllers im UEFI/BIOS aus, da dieses den betreffenden Datenbereich auf dem Laufwerk ignoriert. Viele unixoide Betriebssysteme tun dies jedoch nicht und erkennen deshalb weiterhin ein RAID, obwohl es vielleicht schon vor Monaten aufgelöst und die Laufwerke in der Zwischenzeit getrennt genutzt wurden. Selbst das Formatieren des Laufwerkes entfernt die betreffenden Informationen nicht.

Die dritte übliche Variante sind dedizierte RAID-Controller, welche per Erweiterungskarte in einen PCI-Express-Slot eingesteckt werden. In der Handhabung sind sie fast identisch zu den Fake-RAID-Controllern. Allerdings besitzen sie einen eigenen Prozessor, durch den die CPU entlastet wird. Zu erwähnen sind auch viele aktuelle PCI-Express-SSDs: Auf diesen arbeiten oft zwei oder mehr SATA-6-GB/s-SSDs, welche mit einem Controller zu einem RAID 0 zusammengeschaltet werden.

SSD-RAID: Probleme mit Trim

RAID 0 - Hilfe zur Einrichtung und Messungen zur Performance Ein größeres Problem mit SSD-RAIDs ist, dass bei Weitem noch nicht jeder RAID-Controller die Trim-Anweisungen des Betriebssystems an die SSDs hinter dem Controller weiter reicht. Der Grund dafür ist, dass viele Controller noch aus der Prä-SSD-Ära stammen und seitdem nur marginal weiterentwickelt wurden. Nach und nach setzt sich die Trim-Unterstützung aber auch bei diesen Controllern durch. Intel unterstützt sie ab den Chipsätzen der 7-er-Serie. Bei den aktuellen AMD-Chipsätzen scheint das noch nicht der Fall zu sein. Eine entsprechende Anfrage blieb bis jetzt unbeantwortet. Um selbst nachzuprüfen, ob Trim funktioniert, können Sie das Tool Trim-Check verwenden.

Benchmarks

SSD-RAID: Erläuterungen und Fazit

RAID 0 - Hilfe zur Einrichtung und Messungen zur Performance Die Benchmarks mit zwei Samsung SSD 840 Evo und einer Asus Raidr Express (Sandforce) beweisen: Ein SSD-RAID-0 bringt enorme Zuwächse beim Durchsatz und bei der IOPS-Leistung. Im täglichen Umgang sind die Verbesserungen aber nicht wahrnehmbar. Es zeigt sich auch, dass ein SSD-Raid nicht nur Vorteile bringt: Die Zugriffszeiten steigen je nach Art des RAID 0 mäßig bis stark an und der Bootvorgang verlängert sich spürbar. Das liegt allerdings weniger an der Leistung des RAID 0, sondern daran, dass das Controller-BIOS den Bootvorgang um mehrere Sekunden verlängert. Eine Besonderheit gibt es bei der IOPS-Messung: Hier leisten beide RAID 0 deutlich mehr als das Doppelte einer Einzel-SSD. Das liegt daran, dass einige SSDs sind oft in der Lage sind, für wenige Sekunden eine wesentlich höhere IOPS-Leistung zu erbringen, als der Hersteller angibt. Das gilt auch für unsere Samsung SSD 840 Evo 250 GB. Diese erreichen statt der angegebenen 66.000 IOPS für etwa vier Sekunden ganze 90.000 IOPS. Und da AS-SSD nur mit einer 1 GByte großen Datei arbeitet, wird diese in einer wesentlich kürzeren Zeit auf die SSD geschrieben, als es nötig wäre, um die IOPS wieder auf den Nennwert fallen zu lassen. Benchmarks wie Iometer produzieren hier wesentlich realistischere Werte.

Auch wenn ein RAID 0 große Performance-Sprünge bietet: Insgesamt ist ein RAID 0 - egal wie es erstellt wird - für den Heimgebrauch als weitestgehend sinnlos einzustufen. Der gesteigerte Durchsatz dürfte sich höchstens bei den eher seltenen größeren Kopiervorgängen fühlbar auswirken. Die IOPS-Leistung wird für einen Rechner im Heimgebrauch nicht benötigt und wird nur mit einer möglichst vollen Kommandowarteschlange erreicht, wie sie nur in Serverumgebungen oft vorkommt. Dem gegenüber stehen Nachteile wie die verlängerte Boot-Dauer, die schlechteren Zugriffszeiten und der im Vergleich zur Einzel-SSD mindestens doppelt so hohe Anschaffungspreis.