RAID hardware vs RAID software: comprensione, confronto dei controller RAID e delle loro applicazioni

Finora nella nostra serie RAID, abbiamo approfondito cos'è il RAID e lo abbiamo definito come un array ridondante di dischi indipendenti o una serie di dischi rigidi collegati tra loro per archiviare i dati in un modo specifico.Inoltre, abbiamo trattato i diversi livelli RAID, il loro significato, a cosa servono e i loro vantaggi e svantaggi.

Ora che abbiamo tutte queste informazioni, dobbiamo solo rispondere a una domanda: come funziona tutto questo?

La risposta è un controller RAID, un dispositivo o un programma che dice al computer cosa fare con i dati che gli vengono forniti e dove archiviarli.Il controller RAID è il vero cervello dell'array RAID e può assumere la forma di un controller RAID hardware o di un controller RAID software.In questo articolo, impareremo a conoscere il RAID morbido rispetto ai controller RAID rigidi e quando utilizzare quale opzione.

Cos'è l'hard RAID?

Una soluzione RAID hardware è un sistema di elaborazione dedicato che contiene il proprio processore e memoria per eseguire l'array RAID.In questa implementazione, tutti i dischi rigidi sono collegati a un controller RAID, che controllerà e supporterà fisicamente la configurazione RAID.Il compito di un controller RAID hardware è gestire i dischi rigidi e presentarli al computer host come una o più unità logiche.

Con l'hardware RAID, il controller può essere una scheda fisica autonoma basata su scheda, oppure può essere ROC, che sta per tecnologia "RAID on Chip", che è un hardware integrato fornito con la propria scheda madre.In alcuni casi, il controller RAID hardware verrà configurato come un piccolo computer separato dedicato all'applicazione RAID, scaricando tutte le attività dal computer host.

Scheda controller RAID hardware discreto

Questa implementazione del controller RAID è una scheda di espansione con un processore RAID integrato, a volte chiamato processore I/O.Contiene anche la propria interfaccia del disco rigido (controller I/O).

Molto spesso si collega allo slot PCIe o PCI-X della scheda madre e tutte le funzionalità RAID da esso derivate sono completamente indipendenti dall'host.

Funziona scaricando completamente tutte le attività sui sottosistemi di archiviazione ridondanti in modo che anche in caso di guasti alle unità, le prestazioni del sistema host non siano influenzate.

Vantaggi delle schede RAID hardware fisiche separate:

• • Ci sono più interfacce I/O su una scheda fisica.Ciò consente di espandere l'array per aumentare la capacità aggiungendo tutti i dischi rigidi necessari.
  • Il sistema host non è interessato.La presenza di più array RAID non influisce sulle prestazioni del sistema host.È possibile migrare uno o più array RAID ad altri sistemi operativi o sistemi host senza alcun impatto, se necessario.

 

• Le applicazioni RAID sono indipendenti dal sistema host.Quando il sistema si arresta in modo anomalo, l'integrità dei dati rimane intatta.
• Prevenire interruzioni di corrente.Le scritture in corso vengono tracciate, mantenendo i dati al sicuro in caso di interruzione di corrente.
• Protezione dai virus.Gli array RAID hardware sono indipendenti dal sistema host, il che li rende meno vulnerabili agli attacchi di virus.
• Fornisce prestazioni eccellenti.Hardware RAID scarica tutte le attività RAID dall'host, fornendo migliori prestazioni del sistema host.
• Dotato di interfaccia utente grafica e software dedicati.Semplifica la configurazione e la manutenzione degli array RAID.
• Può essere migrato e sostituito secondo necessità.La tua carta fisica può essere inserita in qualsiasi sistema, sostituita o aggiornata secondo necessità.
• È supportata la funzionalità RAID avanzata.Come la migrazione a livello di array, l'espansione della capacità online, l'hot swap del disco, ecc.
• Con cache del controller.I tempi di accesso aumentano man mano che la memoria viene memorizzata nella cache.

discretoSvantaggi delle schede RAID hardware fisiche:

• caro.Rispetto ad altre soluzioni RAID, è molto più costoso perché gli utenti finali devono acquistare processori I/O e unità di memoria aggiuntive per espandersi.Oltre a ciò, devi acquistare una carta fisica.

Tecnologia RAID hardware Raid-on-Chip (RoC).

Questa implementazione viene fornita come un chip integrato nella scheda madre e in genere contiene un processore RAID, un controller di memoria, un'interfaccia host, un'interfaccia I/O per le connessioni del disco rigido e la memoria.

Vantaggi della tecnologia hardware Raid-on-Chip:

• Protetto all'avvio/avvio.L'array protegge i dati durante e durante l'avvio, eliminando eventuali errori.
• RAID è indipendente dall'host.Questo protegge i dati da arresti anomali del sistema.
• Non influenzato da virus.L'array è indipendente dal sistema host, il che lo rende meno vulnerabile ai virus.
• L'impatto sul sistema è minimo.Scarica le attività dall'host per far funzionare questa configurazione per RAID 5 e 6.
• Cache sul controller.I tempi di accesso aumentano man mano che la memoria viene memorizzata nella cache.
• È supportata la funzionalità RAID avanzata.Come la migrazione a livello di array, l'espansione della capacità online, l'hot swap del disco, ecc.
• Dotato di interfaccia utente grafica e software dedicati.Semplifica la configurazione e la manutenzione degli array RAID.

Incursione hardware Svantaggi della tecnologia -on-Chip:

• Costo moderato.L'utilizzo di un minor numero di componenti fisici rispetto a un controller fisico standard riduce i costi, ma è comunque più costoso del RAID software.
• Bassa flessibilità.La migrazione ad altri sistemi non è possibile senza una soluzione RoC simile.

什麼 是軟RAID?

Quando un array RAID è collegato a un computer senza un controller fisico, il computer necessita di istruzioni su come utilizzarlo e utilizzarlo.Questo viene fatto attraverso un programma chiamato controller RAID software, che utilizza la CPU del computer per indirizzare le informazioni.È possibile implementare il RAID software come pura applicazione software in esecuzione sul sistema operativo oppure utilizzare una soluzione RAID software assistita da hardware.

Applicazione software RAID puro

La soluzione utilizza applicazioni in esecuzione sul mainframe, che non richiedono hardware.Utilizza un disco rigido che si collega direttamente a un sistema informatico tramite un'interfaccia I/O integrata o un adattatore bus host senza processore.Dopo che il software è stato caricato, RAID diventerà attivo.Di solito è integrato direttamente nel sistema operativo senza costi aggiuntivi per l'utente finale.

Vantaggi dell'utilizzo di un'applicazione software RAID pura:

• • Integrato nel sistema operativo.Non ci sono costi aggiuntivi per avere la funzionalità RAID software se implementata utilizzando il software RAID del sistema operativo.

 

• Altamente flessibile.Soprattutto se utilizzato in server di grandi dimensioni, il RAID software puro può essere personalizzato per adattarsi a una varietà di situazioni.

Svantaggi dell'utilizzo di applicazioni RAID software pure:

• I dati non sono protetti da errori di avvio.Tutti i dati danneggiati che si verificano durante l'avvio non verranno riconosciuti e resi inutilizzabili dal computer fino all'avvio del programma RAID.
• Carico extra sul sistema.Più risorse richiede un array, maggiore sarà il suo impatto sulle prestazioni del sistema.Configurazioni RAID 5 più complesse saranno più laboriose rispetto agli array RAID 0, 1 o 2.
• Vulnerabile ai virus.L'esecuzione all'interno del sistema operativo significa che i virus possono influire sulle prestazioni dell'array oltre che sul sistema.
• Integrità dei dati influenzata da arresti anomali del sistema.Eventuali problemi hardware o software incontrati dal sistema possono influire sui dati nell'array.
• Migrazione del sistema operativo limitata.Se è necessario modificare il sistema o aggiornare il sistema operativo, non sarà possibile farlo se il nuovo sistema operativo non supporta la funzionalità RAID.
• Non è presente una cache di writeback.Non è possibile aggiungere una batteria a un RAID software se il RAID hardware può funzionare in modalità "riscrittura" utilizzando la batteria.Ciò significa che perdi quel livello aggiuntivo di protezione.

RAID software assistito dall'hardware

La soluzione è un modello ibrido che utilizza software e hardware aggiuntivo per superare i punti deboli del RAID software del sistema operativo puro, come l'assenza di protezione dell'avvio.Funziona utilizzando il BIOS RAID integrato nella scheda madre, che protegge l'avvio del sistema host in modo che qualsiasi danneggiamento dei dati non renda il sistema inutilizzabile.Di solito viene fornito con numerosi driver per più sistemi operativi, il che migliora la compatibilità.

Vantaggi dell'utilizzo del RAID software assistito da hardware:

• • I costi di implementazione sono moderati.Tutto ciò di cui hai bisogno è una scheda aggiuntiva o un flash aggiuntivo per implementare il RAID software assistito da hardware.Se si esegue una configurazione RAID 5, è previsto un costo aggiuntivo per gli acceleratori hardware.

 

• Se l'unità di avvio si guasta, i dati saranno protetti.Se l'unità di avvio rileva un errore o si guasta completamente, non influirà negativamente sulla disponibilità dei dati.
• Facile da configurare.Gli array RAID sono facili da mantenere e configurare se vengono eseguiti utilizzando un'interfaccia utente grafica dedicata con il software del sistema operativo.

Svantaggi dell'utilizzo del RAID software assistito da hardware:

• • Carico extra sul sistema.Più risorse richiede un array, maggiore sarà il suo impatto sulle prestazioni del sistema.Questa implementazione si applica alle configurazioni RAID 0, 1 e 10.
  • Vulnerabile ai virus.Funziona direttamente sul sistema host, quindi se il sistema viene infettato, anche RAID va bene.
  • Un arresto anomalo del sistema può compromettere l'integrità dei dati.L'integrità e la coerenza dei dati sono influenzate da arresti anomali del sistema.
  • Con migrazioni limitate.Con questa implementazione RAID, il controller dipende dal sistema operativo e dai driver associati.Non sarai in grado di migrare senza driver adeguati.Ad esempio, se si aggiorna il sistema operativo, potrebbero essere necessari driver aggiornati per il funzionamento del controller dell'array RAID.

 

• Non è presente una cache di writeback.Ha solo la modalità write-through, nessuna modalità write-back.Senza la modalità write-back, perdi molte prestazioni di scrittura.Non puoi aggiungere batterie al software di assistenza hardware, quindi non ottieni questo livello di protezione.

Confronto delle differenze tra RAID hardware e RAID software

Ora che abbiamo visto i pro ei contro delle implementazioni RAID hardware rispetto a RAID software, diamo un'occhiata a come i due competono tra loro in termini di prestazioni, compatibilità, convenienza e flessibilità.

	RAID hardware	Software RAID
Espressione	Funziona bene/paragonabile al RAID software di livello RAID di base. Supera il software RAID su tutte le configurazioni RAID complesse. I dati speculari possono essere ricostruiti più velocemente. Alcune configurazioni RAID potrebbero funzionare in modo incoerente quando si utilizzano array di archiviazione flash.	Funziona bene per i livelli RAID di base. I livelli RAID complessi influiscono gravemente sulle prestazioni, rendendoli inadatti.
Configurazione a livello RAID	Dispone di uno chassis hardware con supporto integrato per tutti i livelli RAID di base. Tutti i livelli RAID complessi possono essere supportati, ma sono necessari contenitori hardware aggiuntivi e più dischi rigidi.	Sono supportati i livelli RAID di base. Se hai bisogno di RAID 3 o RAID 5, è necessario un software aggiuntivo.
Compatibilità del sistema operativo	Più configurazioni RAID tra cui scegliere, comprese le opzioni ibride. Compatibile con Windows e MAC.	Specifico per il sistema operativo in uso.Non può essere condiviso tra sistemi operativi. Alcuni sistemi operativi supportano solo determinati livelli RAID.
convenienza	Più costoso da configurare.	Il costo di ingresso è molto basso.
flessibilità	Tutti i dischi rigidi funzionano come un unico disco a seconda del sistema operativo host. Ciascun contenitore/array di dischi rigidi può essere spostato tra sistemi operativi o computer.	Offre maggiore flessibilità nella modalità di configurazione di ciascuna unità nel relativo contenitore.

Detto questo, cosa puoi aspettarti da diverse implementazioni RAID basate sui rispettivi controller.

caratteristica	RAID hardware	Software RAID	RAID software assistito dall'hardware
Protezione dei dati di avvio?	Corretta.	Non.	Corretta.
Cache di riscrittura?	Corretta.	Non.	Non.
Protezione da interruzione di corrente?	Corretta.	Non.	Non.
Indipendente dal sistema operativo host?	Corretta.	Non.	Non.
suscettibile ai virus?	Non.	Corretta.	Corretta.
Impostazioni durante l'avvio?	Corretta.	Non.	Corretta.
Migrazione del sistema operativo?	Corretta.	Non.	limitato.

Quali sono i casi d'uso tipici per RAID hardware e RAID software?

Ora che comprendiamo le principali differenze tra RAID hardware e RAID software, immergiamoci in alcuni scenari tipici del server in cui vedrai questi controller RAID in azione.

Soluzioni RAID hardware

Questi tipi di soluzioni offrono la maggior parte delle funzionalità e le migliori prestazioni.Gli scenari reali includono:

• Server o workstation ad alte prestazioni che richiedono un'archiviazione dati estesa.
• Server aziendali che richiedono prestazioni, scalabilità, flessibilità e compatibilità con più sistemi operativi.

Soluzione RAID solo software

Questi tipi di soluzioni sono ideali per gli array RAID che devono funzionare bene in termini di prestazioni e disponibilità dei dati (si pensi alle configurazioni RAID 0 e RAID 1).È importante notare che per una soluzione RAID software pura non può essere utilizzata direttamente sull'unità di avvio poiché richiede che il sistema operativo sia attivo per funzionare.Gli scenari reali includono:

• Workstation o server senza requisiti di archiviazione dati estesi.
• Non è necessario avviare il server protetto.

Soluzione ibrida

Questi sono simili alle soluzioni RAID software pure, ma sono sensibili ai costi e hanno requisiti di avviabilità.Gli scenari reali includono:

• Server di base senza requisiti di archiviazione di big data.
• Nel caso di utilizzo dell'archiviazione di rete.

Quale scegliere, hardware o software RAID?

In generale, il RAID hardware ti darà più vantaggi rispetto al RAID software, soprattutto se desideri implementare configurazioni RAID complesse o modelli ibridi.La considerazione principale è il prezzo che sei disposto a pagare per un controller RAID.

Confronto del livello RAID

Ora che puoi scegliere il controller RAID ideale per il tuo sistema, è il momento di scegliere il livello RAID corretto da utilizzare.Abbiamo creato diversi confronti approfonditi per rendere più facile la decisione:

• RAID 0 e RAID 1
• RAID 1 e RAID 5
• RAID 5 e RAID 6
• RAID 5 e RAID 10