Хардуерен RAID срещу софтуерен RAID: разбиране, сравняване на RAID контролери и техните приложения

Досега в нашата серия RAID се задълбочихме в това какво е RAID и го дефинирахме като излишен масив от независими дискове или поредица от твърди дискове, свързани заедно, за да съхраняват данни по специфичен начин.Освен това разгледахме различните нива на RAID, какво означават, за какво се използват и техните предимства и недостатъци.

Сега, след като имаме цялата тази информация, трябва само да отговорим на един въпрос: как работи всичко това?

Отговорът е RAID контролер, устройство или програма, която казва на компютъра какво да прави с предоставените му данни и къде да ги съхранява.RAID контролерът е истинският мозък на RAID масива и може да бъде под формата на хардуерен RAID контролер или софтуерен RAID контролер.В тази статия ще научим за меките RAID срещу твърдите RAID контролери и кога коя опция да използваме.

Какво е твърд RAID?

Хардуерното RAID решение е специална система за обработка, която съдържа собствен процесор и памет за изпълнение на RAID масива.При това изпълнение всички твърди дискове са свързани към RAID контролер, който физически ще контролира и поддържа вашата RAID конфигурация.Работата на хардуерния RAID контролер е да управлява вашите твърди дискове и да ги представя на вашия хост компютър като една или повече логически единици.

С хардуерен RAID вашият контролер може да бъде самостоятелна физическа карта, базирана на карта, или може да бъде ROC, което означава технологията "RAID on Chip", която е интегриран хардуер, който идва със собствена дънна платка.В някои случаи хардуерният RAID контролер ще бъде настроен като отделна малка компютърна система, предназначена за вашето RAID приложение, разтоварвайки всички задачи от хост компютъра.

Дискретна хардуерна RAID контролна карта

Това изпълнение на RAID контролер е разширителна карта с вграден RAID процесор, понякога наричан I/O процесор.Той също така съдържа собствен интерфейс за твърд диск (I/O контролер).

Най-често се включва в PCIe или PCI-X слота на дънната платка и цялата RAID функционалност от него е напълно независима от вашия хост.

Той работи чрез пълно разтоварване на всички задачи към излишни подсистеми за съхранение, така че дори при повреда на устройството, производителността на хост системата да не бъде засегната.

Предимства на отделни физически хардуерни RAID карти:

• • Има множество I/O интерфейси на физическа карта.Това ви позволява да разширите масива, за да увеличите капацитета, като добавите толкова твърди дискове, колкото са ви необходими.
  • Хост системата не е засегната.Наличието на множество RAID масиви не влияе на производителността на хост системата.Можете да мигрирате един или няколко RAID масива към други операционни системи или хост системи без въздействие, ако е необходимо.

 

• RAID приложенията са независими от хост системата.Когато системата се срине, целостта на данните остава непокътната.
• Предотвратете прекъсвания на захранването.Текущите записи се проследяват, запазвайки данните в безопасност в случай на прекъсване на захранването.
• Защита от вирус.Хардуерните RAID масиви са независими от хост системата, което ги прави по-малко уязвими на вирусни атаки.
• Осигурява отлично представяне.Хардуерен RAID разтоварва всички RAID задачи от хоста, осигурявайки по-добра производителност на хост системата.
• Оборудван със специален графичен потребителски интерфейс и софтуер.Прави настройването и поддържането на RAID масиви много лесно.
• Може да се мигрира и заменя при необходимост.Вашата физическа карта може да бъде поставена във всяка система, заменена или надстроена, ако е необходимо.
• Поддържа се разширена RAID функционалност.Като миграция на ниво масив, онлайн разширяване на капацитета, гореща смяна на дискове и др.
• С кеш контролер.Времето за достъп се увеличава, тъй като паметта се кешира.

ОтделенНедостатъци на RAID картите с физически хардуер:

• скъпо.В сравнение с други RAID решения, това е значително по-скъпо, тъй като крайните потребители трябва да закупят I/O процесори и допълнителни устройства с памет за разширяване.В допълнение към това трябва да закупите физическа карта.

Raid-on-Chip (RoC) хардуерна RAID технология

Това изпълнение се предоставя като чип, интегриран в дънната платка и обикновено съдържа RAID процесор, контролер на паметта, хост интерфейс, I/O интерфейс за връзки на твърдия диск и памет.

Предимства на хардуерната технология Raid-on-Chip:

• Защитен при зареждане/стартиране.Масивът защитава данните по време и по време на стартиране, като елиминира всякакви грешки.
• RAID е независим от хоста.Това предпазва данните от системни сривове.
• Не се повлиява от вируси.Масивът е независим от хост системата, което го прави по-малко уязвим от вируси.
• Въздействието върху системата е малко.Разтоварете задачите от хоста, за да може тази настройка да работи за RAID 5 и 6.
• Кеш на контролера.Времето за достъп се увеличава, тъй като паметта се кешира.
• Поддържа се разширена RAID функционалност.Като миграция на ниво масив, онлайн разширяване на капацитета, гореща смяна на дискове и др.
• Оборудван със специален графичен потребителски интерфейс и софтуер.Прави настройването и поддържането на RAID масиви много лесно.

Хардуерен рейд Недостатъци на технологията -on-Chip:

• Умерен разход.Използването на по-малко физически компоненти от стандартен физически контролер намалява разходите, но все още е по-скъпо от софтуерния RAID.
• Ниска гъвкавост.Мигрирането към други системи не е възможно без подобно RoC решение.

какво е軟RAID?

Когато RAID масив е прикрепен към компютър без физически контролер, компютърът се нуждае от инструкции как да го работи и използва.Това се прави чрез програма, наречена софтуерен RAID контролер, който използва процесора на компютъра за насочване на информация.Можете да внедрите софтуерен RAID като чисто софтуерно приложение, работещо на операционната система, или можете да използвате хардуерно подпомагано софтуерно RAID решение.

Чисто RAID софтуерно приложение

Решението използва приложения, работещи на мейнфрейм, без да изисква хардуер.Той използва твърд диск, който се свързва директно към компютърна система чрез вграден входно-изходен интерфейс или адаптер за хост шина без процесор.След като софтуерът се зареди, RAID ще стане активен.Обикновено се вгражда директно в операционната система без допълнителни разходи за крайния потребител.

Предимства от използването на чисто RAID софтуерно приложение:

• • Вграден в операционната система.Няма допълнителни разходи за софтуерна RAID функционалност, когато се внедрява с помощта на софтуерен RAID на операционната система.

 

• Силно гъвкав.Особено когато се използва в големи сървъри, чистият софтуерен RAID може да бъде пригоден да отговаря на различни ситуации.

Недостатъци на използването на чисто софтуерни RAID приложения:

• Данните не са защитени от грешки при зареждане.Всички повредени данни, които възникват по време на стартиране, ще бъдат неразпознати и ще бъдат направени неработещи от компютъра, докато програмата RAID не стартира.
• Допълнително натоварване на системата.Колкото повече ресурси изисква един масив, толкова по-голямо е влиянието му върху производителността на системата.По-сложните настройки на RAID 5 ще бъдат по-трудоемки от RAID 0, 1 или 2 масива.
• Уязвими към вируси.Изпълнението вътре в операционната система означава, че вирусите могат да повлияят на производителността на масива в допълнение към системата.
• Целостта на данните, засегната от системни сривове.Всички хардуерни или софтуерни проблеми, които системата среща, могат да повлияят на данните в масива.
• Ограничена миграция на ОС.Ако трябва да промените вашата система или да актуализирате вашата операционна система, няма да можете да го направите, ако новата операционна система не поддържа RAID функционалност.
• Няма кеш за обратно записване.Батерия не може да бъде добавена към софтуерен RAID, ако хардуерният RAID може да работи в режим на обратно записване, използвайки батерията.Това означава, че губите този допълнителен слой защита.

Хардуерно подпомаган софтуерен RAID

Решението е хибриден модел, който използва софтуер и допълнителен хардуер за преодоляване на слабостите на чистия софтуерен RAID на операционната система, като липсата на защита при зареждане.Той работи, като използва RAID BIOS, интегриран в дънната платка, който защитава зареждането на хост системата, така че всяка повреда на данните няма да направи системата неработеща.Обикновено идва с множество драйвери за множество операционни системи, което подобрява съвместимостта.

Предимства от използването на хардуерно подпомаган софтуерен RAID:

• • Разходите за внедряване са умерени.Всичко, от което се нуждаете, е допълнителна карта или допълнителна флаш памет, за да внедрите хардуерно подпомаган софтуерен RAID.Ако работите с конфигурация RAID 5, има допълнителна такса за хардуерни ускорители.

 

• Ако зареждащото устройство се повреди, данните ще бъдат защитени.Ако вашето стартиращо устройство срещне грешка или се повреди напълно, това няма да повлияе отрицателно на наличността на данни.
• Лесен за настройка.RAID масивите са лесни за поддръжка и настройка, ако ги стартирате с помощта на специален графичен потребителски интерфейс със софтуер на операционната система.

Недостатъци на използването на хардуерно подпомаган софтуерен RAID:

• • Допълнително натоварване на системата.Колкото повече ресурси изисква един масив, толкова по-голямо е влиянието му върху производителността на системата.Тази реализация се прилага за конфигурации RAID 0, 1 и 10.
  • Уязвими към вируси.Работи директно на хост системата, така че ако системата бъде заразена, RAID също е добре.
  • Системен срив може да компрометира целостта на данните.Целостта и последователността на данните са засегнати от системни сривове.
  • С ограничени миграции.При тази реализация на RAID контролерът зависи от операционната система и свързаните драйвери.Няма да можете да мигрирате без подходящи драйвери.Например, ако надстроите вашата операционна система, може да имате нужда от актуализирани драйвери, за да работи контролерът на RAID масива.

 

• Няма кеш за обратно записване.Има само режим на записване, без режим на обратно записване.Без режим на обратно записване губите много производителност при запис.Не можете да добавяте батерии към софтуера за подпомагане на хардуера, така че не получавате този слой защита.

Сравняване на разликите между хардуерен RAID и софтуерен RAID

Сега, след като видяхме плюсовете и минусите на хардуерните RAID спрямо софтуерните RAID реализации, нека да разгледаме как двете се конкурират помежду си по отношение на производителност, съвместимост, достъпност и гъвкавост.

	хардуерен RAID	Софтуерен RAID
Израз	Работи добре/сравнимо с основния софтуерен RAID ниво на RAID. Превъзхожда софтуерния RAID при всички сложни RAID конфигурации. Огледалните данни могат да бъдат възстановени по-бързо. Някои настройки на RAID може да работят непоследователно при използване на флаш масиви за съхранение.	Работи добре за основни RAID нива. Сложните нива на RAID сериозно влияят върху производителността, което ги прави неподходящи.
Конфигурация на ниво RAID	Има хардуерно шаси с вградена поддръжка за всички основни RAID нива. Могат да се поддържат всички сложни RAID нива, но това изисква допълнителни хардуерни кутии и повече твърди дискове.	Поддържат се основни RAID нива. Ако имате нужда от RAID 3 или RAID 5, е необходим допълнителен софтуер.
Съвместимост с ОС	Повече RAID конфигурации за избор, включително хибридни опции. Съвместим с Windows и MAC.	Специфично за използваната операционна система.Не може да се споделя между операционни системи. Някои операционни системи поддържат само определени нива на RAID.
достъпност	По-скъпо за настройка.	Входната цена е много ниска.
гъвкавост	Всички твърди дискове работят като един диск в зависимост от операционната система на хоста. Всеки корпус/масив на твърд диск може да се премества между операционни системи или компютри.	Осигурява повече гъвкавост в това как всяко устройство е конфигурирано в своя корпус.

Като каза това, какво можете да очаквате от различни RAID реализации, базирани на съответните им контролери.

отличителен белег	хардуерен RAID	Софтуерен RAID	Хардуерно подпомаган софтуерен RAID
Защита на данните при зареждане?	Да.	Недей.	Да.
Кеш за обратно записване?	Да.	Недей.	Недей.
Защита при прекъсване на захранването?	Да.	Недей.	Недей.
Независимо от хост ОС?	Да.	Недей.	Недей.
податливи на вируси?	Недей.	Да.	Да.
Настройки по време на зареждане?	Да.	Недей.	Да.
миграция на ОС?	Да.	Недей.	ограничен.

Какви са типичните случаи на използване на хардуерен RAID срещу софтуерен RAID?

Сега, след като разбираме основните разлики между хардуерен RAID и софтуерен RAID, нека се потопим в някои типични сървърни сценарии, където ще видите тези RAID контролери в действие.

Хардуерни RAID решения

Този тип решения предлагат най-голяма функционалност и осигуряват най-добра производителност.Реалните сценарии включват:

• Високопроизводителни сървъри или работни станции, които изискват обширно съхранение на данни.
• Корпоративни сървъри, които изискват производителност, мащабируемост, гъвкавост и съвместимост с множество операционни системи.

Само софтуерно RAID решение

Тези типове решения са идеални за RAID масиви, които трябва да се представят добре по отношение на производителност и наличност на данни (помислете за конфигурации RAID 0 и RAID 1).Важно е да се отбележи, че за чисто софтуерно RAID решение не може да се използва директно на устройството за зареждане, тъй като изисква операционната система да е активна, за да работи.Реалните сценарии включват:

• Работни станции или сървъри без обширни изисквания за съхранение на данни.
• Няма нужда да стартирате защитения сървър.

Хибридно решение

Те са подобни на чистите софтуерни RAID решения, но са чувствителни към разходите и имат изисквания за стартиране.Реалните сценарии включват:

• Базов сървър без големи изисквания за съхранение на данни.
• В случай на използване на мрежово съхранение.

Кой да изберете, хардуерен или софтуерен RAID?

Най-общо казано, хардуерният RAID ще ви даде повече предимства от софтуерния RAID, особено ако искате да внедрите сложни RAID конфигурации или смесени модели.Основното съображение е цената, която сте готови да платите за RAID контролер.

Сравнение на нивата на RAID

Сега, когато можете да изберете идеалния RAID контролер за вашата система, е време да изберете правилното ниво на RAID, което да използвате.Създадохме няколко задълбочени сравнения, за да вземем по-лесно решение:

• RAID 0 и RAID 1
• RAID 1 и RAID 5
• RAID 5 и RAID 6
• RAID 5 и RAID 10