Hardware-RAID vs. Software-RAID: RAID-Controller und ihre Anwendungen verstehen, vergleichen

Bisher haben wir uns in unserer RAID-Serie damit beschäftigt, was RAID ist, und es als eine redundante Anordnung unabhängiger Festplatten oder eine Reihe von Festplatten definiert, die miteinander verbunden sind, um Daten auf eine bestimmte Weise zu speichern.Darüber hinaus haben wir die verschiedenen RAID-Level behandelt, was sie bedeuten, wofür sie verwendet werden und welche Vor- und Nachteile sie haben.

Jetzt, wo wir all diese Informationen haben, müssen wir nur noch eine Frage beantworten: Wie funktioniert das alles?

Die Antwort ist ein RAID-Controller, ein Gerät oder Programm, das dem Computer mitteilt, was er mit den ihm übergebenen Daten tun und wo er sie speichern soll.Der RAID-Controller ist das eigentliche Gehirn des RAID-Arrays und kann die Form eines Hardware-RAID-Controllers oder eines Software-RAID-Controllers annehmen.In diesem Artikel erfahren wir mehr über Soft-RAID- und Hard-RAID-Controller und wann Sie welche Option verwenden sollten.

Was ist Hard-RAID?

Eine Hardware-RAID-Lösung ist ein dediziertes Verarbeitungssystem, das einen eigenen Prozessor und Speicher enthält, um das RAID-Array auszuführen.Bei dieser Implementierung sind alle Festplatten mit einem RAID-Controller verbunden, der Ihre RAID-Konfiguration physisch steuert und unterstützt.Die Aufgabe eines Hardware-RAID-Controllers besteht darin, Ihre Festplatten zu verwalten und sie Ihrem Host-Computer als eine oder mehrere logische Einheiten zu präsentieren.

Bei Hardware-RAID kann Ihr Controller eine eigenständige physische Karte sein, die auf einer Karte basiert, oder es kann sich um ein ROC handeln, das für "RAID on Chip"-Technologie steht, bei der es sich um integrierte Hardware handelt, die mit einem eigenen Motherboard geliefert wird.In einigen Fällen wird der Hardware-RAID-Controller als separates kleines Computersystem eingerichtet, das für Ihre RAID-Anwendung bestimmt ist und alle Aufgaben vom Host-Computer entlastet.

Diskrete Hardware-RAID-Controllerkarte

Diese RAID-Controller-Implementierung ist eine Erweiterungskarte mit einem eingebauten RAID-Prozessor, der manchmal als I/O-Prozessor bezeichnet wird.Es enthält auch eine eigene Festplattenschnittstelle (I/O-Controller).

Es wird meistens in den PCIe- oder PCI-X-Steckplatz des Motherboards eingesteckt, und die gesamte RAID-Funktionalität davon ist völlig unabhängig von Ihrem Host.

Es funktioniert, indem alle Aufgaben vollständig auf redundante Speichersubsysteme ausgelagert werden, sodass selbst bei Laufwerksausfällen die Leistung des Hostsystems nicht beeinträchtigt wird.

Vorteile separater physischer Hardware-RAID-Karten:

• • Es gibt mehrere E/A-Schnittstellen auf einer physischen Karte.Auf diese Weise können Sie das Array erweitern, um die Kapazität zu erhöhen, indem Sie so viele Festplatten hinzufügen, wie Sie benötigen.
  • Das Hostsystem ist nicht betroffen.Das Vorhandensein mehrerer RAID-Arrays wirkt sich nicht auf die Leistung des Hostsystems aus.Sie können einzelne oder mehrere RAID-Arrays bei Bedarf ohne Auswirkungen auf andere Betriebssysteme oder Hostsysteme migrieren.

 

• RAID-Anwendungen sind unabhängig vom Hostsystem.Bei einem Systemabsturz bleibt die Datenintegrität erhalten.
• Stromausfälle verhindern.Laufende Schreibvorgänge werden nachverfolgt, sodass die Daten im Falle eines Stromausfalls sicher sind.
• Virus Schutz.Hardware-RAID-Arrays sind unabhängig vom Hostsystem und dadurch weniger anfällig für Virenangriffe.
• Bietet hervorragende Leistung.Hardware-RAID entlastet alle RAID-Aufgaben vom Host und sorgt so für eine bessere Leistung des Hostsystems.
• Ausgestattet mit dedizierter grafischer Benutzeroberfläche und Software.Macht die Einrichtung und Wartung von RAID-Arrays sehr einfach.
• Kann nach Bedarf migriert und ersetzt werden.Ihre physische Karte kann in jedes System eingesetzt, ersetzt oder nach Bedarf aktualisiert werden.
• Erweiterte RAID-Funktionalität wird unterstützt.Wie z. B. Migration auf Array-Ebene, Online-Kapazitätserweiterung, Festplatten-Hot-Swap usw.
• Mit Controller-Cache.Die Zugriffszeiten erhöhen sich, wenn der Speicher zwischengespeichert wird.

離散Nachteile physischer Hardware-RAID-Karten:

• teuer.Im Vergleich zu anderen RAID-Lösungen ist es deutlich teurer, da Endbenutzer E/A-Prozessoren und zusätzliche Speicherlaufwerke zur Erweiterung erwerben müssen.Darüber hinaus müssen Sie auch eine physische Karte kaufen.

Raid-on-Chip (RoC)-Hardware-RAID-Technologie

Diese Implementierung wird als ein in das Motherboard integrierter Chip bereitgestellt und enthält typischerweise einen RAID-Prozessor, einen Speichercontroller, eine Hostschnittstelle, eine E/A-Schnittstelle für Festplattenverbindungen und Speicher.

Vorteile der Hardware-Raid-on-Chip-Technologie:

• Beim Booten/Start geschützt.Das Array schützt Daten während und während des Starts und eliminiert alle Fehler.
• RAID ist unabhängig vom Host.Dies schützt Daten vor Systemabstürzen.
• Nicht von Viren betroffen.Das Array ist unabhängig vom Hostsystem und dadurch weniger anfällig für Viren.
• Die Auswirkungen auf das System sind gering.Laden Sie Aufgaben vom Host ab, damit dieses Setup für RAID 5 und 6 funktioniert.
• Cache auf dem Controller.Die Zugriffszeiten erhöhen sich, wenn der Speicher zwischengespeichert wird.
• Erweiterte RAID-Funktionalität wird unterstützt.Wie z. B. Migration auf Array-Ebene, Online-Kapazitätserweiterung, Festplatten-Hot-Swap usw.
• Ausgestattet mit dedizierter grafischer Benutzeroberfläche und Software.Macht die Einrichtung und Wartung von RAID-Arrays sehr einfach.

Hardware-Raid Nachteile der -on-Chip-Technologie:

• Moderate Kosten.Die Verwendung von weniger physischen Komponenten als bei einem standardmäßigen physischen Controller senkt die Kosten, ist aber immer noch teurer als Software-RAID.
• Geringe Flexibilität.Eine Migration auf andere Systeme ist ohne eine ähnliche RoC-Lösung nicht möglich.

Was ist?軟ÜBERFALLEN?

Wenn ein RAID-Array an einen Computer ohne physischen Controller angeschlossen wird, benötigt der Computer Anweisungen zur Bedienung und Verwendung.Dies erfolgt über ein Programm namens Software-RAID-Controller, das die CPU des Computers nutzt, um Informationen zu leiten.Sie können Software-RAID als reine Softwareanwendung implementieren, die auf dem Betriebssystem ausgeführt wird, oder Sie können eine hardwaregestützte Software-RAID-Lösung verwenden.

Reine RAID-Softwareanwendung

Die Lösung nutzt Anwendungen, die auf dem Mainframe ausgeführt werden und keine Hardware erfordern.Es verwendet eine Festplatte, die über eine integrierte E/A-Schnittstelle oder einen prozessorlosen Host-Bus-Adapter direkt mit einem Computersystem verbunden ist.Nach dem Laden der Software wird RAID aktiv.Es ist normalerweise ohne zusätzliche Kosten für den Endbenutzer direkt in das Betriebssystem integriert.

Vorteile der Verwendung einer reinen RAID-Softwareanwendung:

• • In das Betriebssystem integriert.Es fallen keine zusätzlichen Kosten für Software-RAID-Funktionalität an, wenn sie mit Betriebssystem-Software-RAID implementiert wird.

 

• Hochflexibel.Gerade beim Einsatz in großen Servern lässt sich reines Software-RAID auf unterschiedliche Situationen zuschneiden.

Nachteile der Verwendung von reinen Software-RAID-Anwendungen:

• Die Daten sind nicht vor Startfehlern geschützt.Alle beschädigten Daten, die während des Startvorgangs auftreten, werden vom Computer nicht erkannt und funktionsunfähig gemacht, bis das RAID-Programm gestartet wird.
• Zusätzliche Belastung des Systems.Je mehr Ressourcen ein Array benötigt, desto größer ist seine Auswirkung auf die Systemleistung.Komplexere RAID 5-Setups sind mühsamer als RAID 0-, 1- oder 2-Arrays.
• Anfällig für Viren.Das Ausführen innerhalb des Betriebssystems bedeutet, dass Viren neben dem System auch die Leistung des Arrays beeinträchtigen können.
• Datenintegrität durch Systemabstürze beeinträchtigt.Alle Hardware- oder Softwareprobleme, auf die das System stößt, können sich auf die Daten im Array auswirken.
• Begrenzte Betriebssystemmigration.Wenn Sie Ihr System ändern oder Ihr Betriebssystem aktualisieren müssen, können Sie dies nicht tun, wenn das neue Betriebssystem die RAID-Funktionalität nicht unterstützt.
• Es gibt keinen Write-Back-Cache.Einem Software-RAID kann keine Batterie hinzugefügt werden, wenn das Hardware-RAID unter Verwendung der Batterie im "Write-Back"-Modus arbeiten kann.Das bedeutet, dass Sie diese zusätzliche Schutzschicht verlieren.

Hardwareunterstütztes Software-RAID

Die Lösung ist ein Hybridmodell, das Software und zusätzliche Hardware verwendet, um die Schwächen von reinem Betriebssystem-Software-RAID zu überwinden, wie z. B. kein Boot-Schutz.Es funktioniert durch die Verwendung des in das Motherboard integrierten RAID-BIOS, das das Booten des Hostsystems schützt, sodass eine Datenbeschädigung das System nicht funktionsunfähig macht.Es wird normalerweise mit zahlreichen Treibern für mehrere Betriebssysteme geliefert, was die Kompatibilität verbessert.

Vorteile der Verwendung von hardwareunterstütztem Software-RAID:

• • Die Implementierungskosten sind moderat.Alles, was Sie brauchen, ist eine Add-in-Karte oder zusätzlichen Flash, um hardwareunterstütztes Software-RAID zu implementieren.Wenn Sie eine RAID 5-Konfiguration ausführen, fällt eine zusätzliche Gebühr für Hardwarebeschleuniger an.

 

• Wenn das Startlaufwerk ausfällt, werden die Daten geschützt.Wenn Ihr Startlaufwerk auf einen Fehler stößt oder vollständig ausfällt, wirkt sich dies nicht negativ auf die Verfügbarkeit von Daten aus.
• Einfach einzurichten.RAID-Arrays sind einfach zu warten und einzurichten, wenn Sie sie über eine dedizierte grafische Benutzeroberfläche mit Betriebssystemsoftware ausführen.

Nachteile der Verwendung von hardwareunterstütztem Software-RAID:

• • Zusätzliche Belastung des Systems.Je mehr Ressourcen ein Array benötigt, desto größer ist seine Auswirkung auf die Systemleistung.Diese Implementierung gilt für RAID 0-, 1- und 10-Konfigurationen.
  • Anfällig für Viren.Läuft direkt auf dem Hostsystem, also ist RAID auch in Ordnung, wenn das System infiziert wird.
  • Ein Systemabsturz kann die Datenintegrität gefährden.Datenintegrität und -konsistenz werden durch Systemabstürze beeinträchtigt.
  • Kommt mit begrenzten Migrationen.Bei dieser RAID-Implementierung ist der Controller vom Betriebssystem und den zugehörigen Treibern abhängig.Ohne geeignete Treiber können Sie nicht migrieren.Wenn Sie beispielsweise Ihr Betriebssystem aktualisieren, benötigen Sie möglicherweise aktualisierte Treiber, damit der RAID-Array-Controller funktioniert.

 

• Es gibt keinen Write-Back-Cache.Es hat nur Write-Through-Modus, keinen Write-Back-Modus.Ohne Write-Back-Modus geht viel Schreibleistung verloren.Sie können der Hardwareunterstützungssoftware keine Batterien hinzufügen, sodass Sie diese Schutzebene nicht erhalten.

Vergleich der Unterschiede zwischen Hardware-RAID und Software-RAID

Nachdem wir nun die Vor- und Nachteile von Hardware-RAID gegenüber Software-RAID-Implementierungen gesehen haben, werfen wir einen Blick darauf, wie die beiden in Bezug auf Leistung, Kompatibilität, Erschwinglichkeit und Flexibilität miteinander konkurrieren.

	Hardware-RAID	Software-RAID
Ausdruck	Gute Leistung/vergleichbar mit Software-RAID auf Basis-RAID-Level. Übertrifft Software-RAID bei allen komplexen RAID-Konfigurationen. Gespiegelte Daten können schneller wieder aufgebaut werden. Einige RAID-Setups können bei Verwendung von Flash-Speicher-Arrays inkonsistent funktionieren.	Gute Leistung für grundlegende RAID-Level. Komplexe RAID-Ebenen wirken sich stark auf die Leistung aus und sind daher ungeeignet.
RAID-Level-Konfiguration	Verfügt über ein Hardwaregehäuse mit integrierter Unterstützung für alle grundlegenden RAID-Level. Alle komplexen RAID-Ebenen können unterstützt werden, es sind jedoch zusätzliche Hardwaregehäuse und mehr Festplatten erforderlich.	Grundlegende RAID-Level werden unterstützt. Wenn Sie RAID 3 oder RAID 5 benötigen, ist zusätzliche Software erforderlich.
OS-Kompatibilität	Mehr RAID-Konfigurationen zur Auswahl, einschließlich Hybridoptionen. Windows- und MAC-kompatibel.	Spezifisch für das verwendete Betriebssystem.Kann nicht zwischen Betriebssystemen geteilt werden. Einige Betriebssysteme unterstützen nur bestimmte RAID-Level.
Bezahlbarkeit	Teurer einzurichten.	Die Eintrittskosten sind sehr gering.
Flexibilität	Alle Festplatten arbeiten je nach Host-Betriebssystem als eine einzige Festplatte. Jedes Festplattengehäuse/Array kann zwischen Betriebssystemen oder Computern verschoben werden.	Bietet mehr Flexibilität bei der Konfiguration jedes Laufwerks in seinem Gehäuse.

Was können Sie jedoch von verschiedenen RAID-Implementierungen basierend auf ihren jeweiligen Controllern erwarten?

darstellen	Hardware-RAID	Software-RAID	Hardwareunterstütztes Software-RAID
Boot-Datenschutz?	是 的。	Unterlassen Sie.	是 的。
Write-Back-Cache?	是 的。	Unterlassen Sie.	Unterlassen Sie.
Schutz vor Stromausfall?	是 的。	Unterlassen Sie.	Unterlassen Sie.
Unabhängig vom Host-Betriebssystem?	是 的。	Unterlassen Sie.	Unterlassen Sie.
anfällig für Viren?	Unterlassen Sie.	是 的。	是 的。
Einstellungen während des Bootens?	是 的。	Unterlassen Sie.	是 的。
Betriebssystemmigration?	是 的。	Unterlassen Sie.	begrenzt.

Was sind die typischen Anwendungsfälle für Hardware-RAID im Vergleich zu Software-RAID?

Nachdem wir nun die Hauptunterschiede zwischen Hardware-RAID und Software-RAID verstanden haben, lassen Sie uns in einige typische Serverszenarien eintauchen, in denen Sie diese RAID-Controller in Aktion sehen werden.

Hardware-RAID-Lösungen

Diese Lösungstypen bieten die meisten Funktionen und bieten die beste Leistung.Zu den realen Szenarien gehören:

• Hochleistungsserver oder Workstations, die eine umfangreiche Datenspeicherung erfordern.
• Unternehmensserver, die Leistung, Skalierbarkeit, Flexibilität und Kompatibilität mit mehreren Betriebssystemen erfordern.

Reine Software-RAID-Lösung

Diese Arten von Lösungen sind ideal für RAID-Arrays, die in Bezug auf Leistung und Datenverfügbarkeit eine gute Leistung erbringen müssen (denken Sie an RAID 0- und RAID 1-Konfigurationen).Es ist wichtig zu beachten, dass eine reine Software-RAID-Lösung nicht direkt auf dem Startlaufwerk verwendet werden kann, da sie ein aktives Betriebssystem erfordert, um zu funktionieren.Zu den realen Szenarien gehören:

• Workstations oder Server ohne umfangreiche Anforderungen an die Datenspeicherung.
• Der geschützte Server muss nicht gestartet werden.

Hybridlösung

Diese ähneln reinen Software-RAID-Lösungen, sind jedoch kostenempfindlich und haben Anforderungen an die Bootfähigkeit.Zu den realen Szenarien gehören:

• Einfacher Server ohne Big-Data-Speicheranforderungen.
• Bei Verwendung von Netzwerkspeicher.

Welches sollten Sie wählen, Hardware- oder Software-RAID?

Im Allgemeinen bietet Ihnen Hardware-RAID mehr Vorteile als Software-RAID, insbesondere wenn Sie komplexe RAID-Konfigurationen oder gemischte Modelle implementieren möchten.Die Hauptüberlegung ist der Preis, den Sie für einen RAID-Controller zu zahlen bereit sind.

RAID-Level-Vergleich

Nachdem Sie nun den idealen RAID-Controller für Ihr System auswählen können, ist es an der Zeit, das richtige RAID-Level auszuwählen.Wir haben mehrere ausführliche Vergleiche erstellt, um die Entscheidung zu erleichtern:

• RAID 0 und RAID 1
• RAID 1 und RAID 5
• RAID 5 und RAID 6
• RAID 5 und RAID 10