これまでの RAID シリーズでは、RAID とは何かを掘り下げ、独立したディスクの冗長アレイ、または特定の方法でデータを保存するために相互に接続された一連のハード ドライブとして定義しました。さらに、さまざまな RAID レベル、その意味、使用目的、長所と短所についても説明しました。
これですべての情報が得られたので、XNUMX つの質問に答える必要があります。これはどのように機能するのでしょうか?
答えは RAID コントローラです。これは、与えられたデータをどう処理し、どこに保存するかをコンピュータに指示するデバイスまたはプログラムです。RAID コントローラは、RAID アレイの真の頭脳であり、ハードウェア RAID コントローラまたはソフトウェア RAID コントローラの形式をとることができます。この記事では、ソフト RAID コントローラーとハード RAID コントローラーの違いと、どのオプションをいつ使用するかについて説明します。
ハード RAID とは何ですか?
ハードウェア RAID ソリューションは、RAID アレイを実行するための独自のプロセッサとメモリを含む専用の処理システムです。この実装では、すべてのハード ドライブ ディスクが RAID コントローラに接続され、RAID 構成を物理的に制御およびサポートします。ハードウェア RAID コントローラの役割は、ハード ドライブ ディスクを管理し、それらを XNUMX つまたは複数の論理ユニットとしてホスト コンピュータに提示することです。
ハードウェア RAID では、コントローラはスタンドアロンの物理カード ベースのカードにすることも、独自のマザーボードに付属する統合ハードウェアである「RAID on Chip」テクノロジを表す ROC にすることもできます。場合によっては、ハードウェア RAID コントローラは、ホスト コンピュータからすべてのタスクをオフロードして、RAID アプリケーション専用の独立した小型コンピュータ システムとしてセットアップされます。
ディスクリート ハードウェア RAID コントローラ カード
この RAID コントローラの実装は、RAID プロセッサ (I/O プロセッサとも呼ばれる) を内蔵した拡張カードです。また、独自のハード ドライブ インターフェイス (I/O コントローラー) も含まれています。
ほとんどの場合、マザーボードの PCIe または PCI-X スロットに接続され、そこからのすべての RAID 機能はホストから完全に独立しています。
すべてのタスクを冗長ストレージ サブシステムに完全にオフロードすることで機能するため、ドライブに障害が発生した場合でも、ホスト システムのパフォーマンスは影響を受けません。
個別の物理ハードウェア RAID カードの利点：
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- 物理カードには複数の I/O インターフェイスがあります。これにより、必要な数のハード ドライブを追加してアレイを拡張し、容量を増やすことができます。
- ホスト システムは影響を受けません。複数の RAID アレイを使用しても、ホスト システムのパフォーマンスには影響しません。必要に応じて、単一または複数の RAID アレイを他のオペレーティング システムまたはホスト システムに影響なく移行できます。
- RAID アプリケーションは、ホスト システムから独立しています。システムがクラッシュしても、データの整合性は損なわれません。
- 停電を防ぎます。進行中の書き込みが追跡され、停電が発生した場合でもデータを安全に保ちます。
- ウイルス 防止。ハードウェア RAID アレイはホスト システムから独立しているため、ウイルス攻撃に対する脆弱性が低くなります。
- 優れたパフォーマンスを提供します。ハードウェア RAID は、すべての RAID タスクをホストからオフロードし、ホスト システムのパフォーマンスを向上させます。
- 専用のグラフィカルユーザーインターフェースとソフトウェアを搭載。RAID アレイのセットアップと保守が非常に簡単になります。
- 必要に応じて移行および置換できます。物理カードは任意のシステムに挿入でき、必要に応じて交換またはアップグレードできます。
- 高度な RAID 機能がサポートされています。アレイ レベルの移行、オンライン容量拡張、ディスクのホット スワップなど。
- コントローラーキャッシュあり。メモリがキャッシュされると、アクセス時間が増加します。
離散物理ハードウェア RAID カードの短所：
- 高い。他の RAID ソリューションと比較すると、エンド ユーザーが I/O プロセッサと追加のメモリ ドライブを購入して拡張する必要があるため、はるかに高価です。それに加えて、物理的なカードを購入する必要があります。
Raid-on-Chip (RoC) ハードウェア RAID テクノロジー
この実装は、マザーボードに統合されたチップとして提供され、通常、RAID プロセッサ、メモリ コントローラ、ホスト インターフェイス、ハード ドライブ接続用の I/O インターフェイス、およびメモリが含まれています。
ハードウェア Raid-on-Chip テクノロジの利点：
- 起動/開始時に保護されます。アレイは起動中および起動中にデータを保護し、エラーを排除します。
- RAID はホストから独立しています。これにより、システム クラッシュからデータが保護されます。
- ウイルスの影響を受けません。アレイはホスト システムから独立しているため、ウイルスに対する脆弱性が低くなります。
- システムへの影響は小さい。ホストからタスクをオフロードして、このセットアップを RAID 5 および 6 で機能させます。
- コントローラーにキャッシュします。メモリがキャッシュされると、アクセス時間が増加します。
- 高度な RAID 機能がサポートされています。アレイ レベルの移行、オンライン容量拡張、ディスクのホット スワップなど。
- 専用のグラフィカルユーザーインターフェースとソフトウェアを搭載。RAID アレイのセットアップと保守が非常に簡単になります。
ハードウェアレイド オンチップ技術の欠点：
- 中程度のコスト。標準の物理コントローラーよりも少ない物理コンポーネントを使用するとコストが削減されますが、それでもソフトウェア RAID よりも高価です。
- 柔軟性が低い。同様の RoC ソリューションがなければ、他のシステムへの移行は不可能です。
什辣是軟レイド？
RAID アレイが物理コントローラーのないコンピューターに接続されている場合、そのコンピューターには操作方法と使用方法に関する指示が必要です。これは、コンピューターの CPU を使用して情報を送信する、ソフトウェア RAID コントローラーと呼ばれるプログラムによって行われます。ソフトウェア RAID は、オペレーティング システム上で実行される純粋なソフトウェア アプリケーションとして実装することも、ハードウェア支援のソフトウェア RAID ソリューションを使用することもできます。
ピュア RAID ソフトウェア アプリケーション
このソリューションは、ハードウェアを必要とせず、メインフレームで実行されるアプリケーションを利用します。内蔵 I/O インターフェイスまたはプロセッサレス ホスト バス アダプタを介してコンピュータ システムに直接接続するハード ドライブを使用します。ソフトウェアがロードされると、RAID がアクティブになります。これは通常、エンド ユーザーに追加費用なしでオペレーティング システムに直接組み込まれます。
純粋な RAID ソフトウェア アプリケーションを使用する利点：
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- オペレーティング システムに組み込まれています。オペレーティング システム ソフトウェア RAID を使用して実装する場合、ソフトウェア RAID 機能を使用するための追加コストはありません。
- 柔軟性が高い。特に大規模なサーバーで使用する場合、純粋なソフトウェア RAID はさまざまな状況に合わせて調整できます。
純粋なソフトウェア RAID アプリケーションを使用するデメリット：
- データは起動エラーから保護されません。起動中に発生したデータの破損は、RAID プログラムが起動するまでコンピュータによって認識されず、操作不能になります。
- システムに余分な負荷がかかります。アレイが必要とするリソースが増えるほど、システム パフォーマンスへの影響が大きくなります。より複雑な RAID 5 セットアップは、RAID 0、1、または 2 アレイよりも手間がかかります。
- ウイルスに弱い。オペレーティング システム内で実行されるということは、ウイルスがシステムに加えてアレイのパフォーマンスに影響を与える可能性があることを意味します。
- システム クラッシュの影響を受けるデータの整合性。システムで発生するハードウェアまたはソフトウェアの問題は、アレイ内のデータに影響を与える可能性があります。
- 制限付きの OS 移行。システムを変更したり、オペレーティング システムを更新したりする必要がある場合、新しいオペレーティング システムが RAID 機能をサポートしていなければ、それを行うことはできません。
- ライトバック キャッシュはありません。ハードウェア RAID がバッテリを使用して「ライトバック」モードで動作できる場合、ソフトウェア RAID にバッテリを追加することはできません。これは、追加の保護層が失われることを意味します。
ハードウェア アシスト ソフトウェア RAID
このソリューションは、ソフトウェアと追加のハードウェアを使用して、ブート保護がないなど、純粋なオペレーティング システム ソフトウェア RAID の弱点を克服するハイブリッド モデルです。これは、マザーボードに統合された RAID BIOS を使用して機能し、ホスト システムの起動を保護するため、データの破損によってシステムが動作不能になることはありません。通常、複数のオペレーティング システム用の多数のドライバーが付属しているため、互換性が向上します。
ハードウェア支援ソフトウェア RAID を使用する利点：
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- 実装コストは中程度です。ハードウェア支援ソフトウェア RAID を実装するために必要なのは、アドイン カードまたは追加のフラッシュだけです。RAID 5 構成を実行している場合、ハードウェア アクセラレータには追加料金がかかります。
- 起動ドライブに障害が発生した場合、データは保護されます。ブート ドライブでエラーが発生したり、完全に機能しなくなったりしても、データの可用性に悪影響はありません。
- セットアップが簡単。専用のグラフィカル ユーザー インターフェイスとオペレーティング システム ソフトウェアを使用して RAID アレイを実行すると、RAID アレイの保守とセットアップが容易になります。
ハードウェア支援ソフトウェア RAID を使用するデメリット：
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- システムに余分な負荷がかかります。アレイが必要とするリソースが増えるほど、システム パフォーマンスへの影響が大きくなります。この実装は、RAID 0、1、および 10 構成に適用されます。
- ウイルスに弱い。ホスト システム上で直接実行されるため、システムが感染しても RAID は問題ありません。
- システムがクラッシュすると、データの整合性が損なわれる可能性があります。データの整合性と一貫性は、システム クラッシュの影響を受けます。
- 限られた移行で。この RAID 実装では、コントローラはオペレーティング システムと関連するドライバに依存します。適切なドライバーがないと移行できません。たとえば、オペレーティング システムをアップグレードする場合、RAID アレイ コントローラが機能するために更新されたドライバが必要になる場合があります。
- ライトバック キャッシュはありません。ライトスルーモードのみで、ライトバックモードはありません。ライトバック モードを使用しないと、書き込みパフォーマンスが大幅に低下します。ハードウェア アシスト ソフトウェアにバッテリを追加することはできないため、この保護層は得られません。
ハードウェア RAID とソフトウェア RAID の違いの比較
ハードウェア RAID とソフトウェア RAID の実装の長所と短所を確認したので、パフォーマンス、互換性、手頃な価格、および柔軟性の点で、この XNUMX つがどのように競合するかを見てみましょう。
| ハードウェア RAID | ソフトウェア RAID | |
| パフォーマンス | 基本的な RAID レベルのソフトウェア RAID と同等の性能を発揮します。
すべての複雑な RAID 構成でソフトウェア RAID より優れたパフォーマンスを発揮します。 ミラーリングされたデータは、より高速に再構築できます。 フラッシュ ストレージ アレイを使用すると、一部の RAID 設定のパフォーマンスが不安定になる場合があります。 |
基本的な RAID レベルで適切に機能します。
複雑な RAID レベルはパフォーマンスに深刻な影響を与えるため、不適切になります。 |
| RAID レベル構成 | すべての基本的な RAID レベルをサポートする組み込みのハードウェア シャーシがあります。
すべての複雑な RAID レベルをサポートできますが、追加のハードウェア エンクロージャとより多くのハード ドライブ ディスクが必要です。 |
基本的な RAID レベルがサポートされています。
RAID 3 または RAID 5 が必要な場合は、追加のソフトウェアが必要です。 |
| OS の互換性 | ハイブリッド オプションを含む、より多くの RAID 構成から選択できます。
Windows および MAC と互換性があります。 |
使用中のオペレーティング システムに固有です。オペレーティング システム間で共有することはできません。
一部のオペレーティング システムは、特定の RAID レベルのみをサポートします。 |
| 手頃な価格 | 設定するのにより多くの費用がかかります。 | 入場料はとても安いです。 |
| 柔軟性 | ホスト オペレーティング システムによっては、すべてのハード ドライブ ディスクが単一のディスクとして機能します。
各ハード ドライブ エンクロージャ/アレイは、オペレーティング システムまたはコンピュータ間で移動できます。 |
エンクロージャー内での各ドライブの構成方法の柔軟性が向上します。 |
そうは言っても、それぞれのコントローラーに基づくさまざまな RAID 実装から何が期待できるでしょうか。
| 特徵 | ハードウェア RAID | ソフトウェア RAID | ハードウェア アシスト ソフトウェア RAID |
| ブートデータ保護? | である。 | いや | である。 |
| ライトバックキャッシュ？ | である。 | いや | いや |
| 停電保護？ | である。 | いや | いや |
| ホスト OS とは独立していますか? | である。 | いや | いや |
| ウイルスに弱い？ | いや | である。 | である。 |
| 起動時の設定？ | である。 | いや | である。 |
| OS移行？ | である。 | いや | 限定。 |
ハードウェア RAID とソフトウェア RAID の典型的な使用例は何ですか?
ハードウェア RAID とソフトウェア RAID の主な違いを理解したところで、これらの RAID コントローラーが実際に動作している典型的なサーバー シナリオをいくつか見ていきましょう。
ハードウェア RAID ソリューション
これらのタイプのソリューションは、ほとんどの機能を提供し、最高のパフォーマンスを提供します。実際のシナリオは次のとおりです。
- 大規模なデータ ストレージを必要とする高性能サーバーまたはワークステーション。
- パフォーマンス、スケーラビリティ、柔軟性、および複数のオペレーティング システムとの互換性を必要とするエンタープライズ サーバー。
ソフトウェアのみの RAID ソリューション
これらのタイプのソリューションは、パフォーマンスとデータ可用性の点で優れたパフォーマンスを発揮する必要がある RAID アレイに最適です (RAID 0 および RAID 1 構成を考えてみてください)。純粋なソフトウェア RAID ソリューションの場合、アクティブなオペレーティング システムが動作する必要があるため、ブート ドライブで直接使用できないことに注意することが重要です。実際のシナリオは次のとおりです。
- 大規模なデータ ストレージ要件のないワークステーションまたはサーバー。
- 保護されたサーバーを起動する必要はありません。
ハイブリッド ソリューション
これらは純粋なソフトウェア RAID ソリューションに似ていますが、コストに敏感で、ブート可能性要件があります。実際のシナリオは次のとおりです。
- ビッグ データ ストレージを必要としない基本サーバー。
- ネットワークストレージをご利用の場合。
ハードウェア RAID とソフトウェア RAID のどちらを選択する必要がありますか?
一般的に言えば、特に複雑な RAID 構成または混合モデルを実装する場合、ハードウェア RAID はソフトウェア RAID よりも多くの利点を提供します。主な考慮事項は、RAID コントローラーに支払う意思のある価格です。
RAID レベルの比較
システムに最適な RAID コントローラを選択できるようになったので、使用する正しい RAID レベルを選択します。決定を容易にするために、いくつかの詳細な比較を作成しました。
- RAID 0 および RAID 1
- RAID 1 および RAID 5
- RAID 5 および RAID 6
- RAID 5 および RAID 10
