Hardware RAID vs Software RAID: RAID-controllers en hun toepassingen begrijpen, vergelijken

Tot nu toe hebben we ons in onze RAID-serie verdiept in wat RAID is en hebben we het gedefinieerd als een redundante array van onafhankelijke schijven of een reeks harde schijven die met elkaar zijn verbonden om gegevens op een specifieke manier op te slaan.Daarnaast hebben we de verschillende RAID-niveaus besproken, wat ze betekenen, waarvoor ze worden gebruikt en hun voor- en nadelen.

Nu we al deze informatie hebben, hoeven we alleen nog maar één vraag te beantwoorden: hoe werkt dit allemaal?

Het antwoord is een RAID-controller, een apparaat of programma dat de computer vertelt wat hij moet doen met de gegeven gegevens en waar deze moet worden opgeslagen.De RAID-controller is het echte brein van de RAID-array en kan de vorm aannemen van een hardware RAID-controller of een software RAID-controller.In dit artikel leren we over zachte RAID versus harde RAID-controllers en wanneer we welke optie moeten gebruiken.

Wat is harde RAID?

Een hardware RAID-oplossing is een speciaal verwerkingssysteem dat zijn eigen processor en geheugen bevat om de RAID-array uit te voeren.In deze implementatie zijn alle harde schijven aangesloten op een RAID-controller, die uw RAID-configuratie fysiek zal controleren en ondersteunen.De taak van een hardware RAID-controller is om uw harde schijf te beheren en deze als een of meer logische eenheden aan uw hostcomputer te presenteren.

Met hardware RAID kan uw controller een zelfstandige fysieke kaart zijn op basis van een kaart, of het kan een ROC zijn, wat staat voor "RAID on Chip"-technologie, wat geïntegreerde hardware is die wordt geleverd met zijn eigen moederbord.In sommige gevallen wordt de hardware RAID-controller ingesteld als een afzonderlijk klein computersysteem dat speciaal is bedoeld voor uw RAID-toepassing, waarbij alle taken van de hostcomputer worden ontlast.

Discrete hardware RAID-controllerkaart

Deze RAID-controllerimplementatie is een uitbreidingskaart met een ingebouwde RAID-processor, ook wel een I/O-processor genoemd.Het bevat ook een eigen harde schijf-interface (I/O-controller).

Het wordt meestal aangesloten op het PCIe- of PCI-X-slot van het moederbord en alle RAID-functionaliteit ervan is volledig onafhankelijk van uw host.

Het werkt door alle taken volledig over te hevelen naar redundante opslagsubsystemen, zodat zelfs tijdens schijfstoringen de prestaties van het hostsysteem niet worden beïnvloed.

Voordelen van afzonderlijke fysieke hardware RAID-kaarten:

• • Er zijn meerdere I/O-interfaces op een fysieke kaart.Hierdoor kunt u de array uitbreiden om de capaciteit te vergroten door zoveel harde schijven toe te voegen als u nodig heeft.
  • Het hostsysteem wordt niet beïnvloed.Het hebben van meerdere RAID-arrays heeft geen invloed op de prestaties van het hostsysteem.U kunt indien nodig enkele of meerdere RAID-arrays migreren naar andere besturingssystemen of hostsystemen zonder dat dit gevolgen heeft.

 

• RAID-toepassingen zijn onafhankelijk van het hostsysteem.Wanneer het systeem crasht, blijft de gegevensintegriteit intact.
• Voorkom stroomuitval.De lopende schrijfbewerkingen worden bijgehouden, zodat de gegevens veilig blijven in het geval van een stroomstoring.
• Virusbescherming.Hardware RAID-arrays zijn onafhankelijk van het hostsysteem, waardoor ze minder kwetsbaar zijn voor virusaanvallen.
• Biedt uitstekende prestaties.Hardware RAID ontlast alle RAID-taken van de host, wat zorgt voor betere prestaties van het hostsysteem.
• Uitgerust met speciale grafische gebruikersinterface en software.Maakt het opzetten en onderhouden van RAID-arrays zeer eenvoudig.
• Kan indien nodig worden gemigreerd en vervangen.Uw fysieke kaart kan in elk systeem worden geplaatst, vervangen of geüpgraded als dat nodig is.
• Geavanceerde RAID-functionaliteit wordt ondersteund.Zoals migratie op arrayniveau, online capaciteitsuitbreiding, hot swap van schijven, enz.
• Met controllercache.Toegangstijden nemen toe naarmate het geheugen in de cache wordt opgeslagen.

discreetNadelen van fysieke hardware RAID-kaarten:

• duur.Vergeleken met andere RAID-oplossingen is het aanzienlijk duurder omdat eindgebruikers I/O-processors en extra geheugendrives moeten aanschaffen om uit te breiden.Daarnaast moet je een fysieke kaart kopen.

Raid-on-Chip (RoC) hardware RAID-technologie

Deze implementatie wordt geleverd als een chip die in het moederbord is geïntegreerd en bevat doorgaans een RAID-processor, geheugencontroller, hostinterface, I/O-interface voor harde-schijfverbindingen en geheugen.

Voordelen van hardware Raid-on-Chip-technologie:

• Beveiligd bij opstarten/start.De array beschermt gegevens tijdens en tijdens het opstarten en elimineert eventuele fouten.
• RAID is onafhankelijk van de host.Dit beschermt gegevens tegen systeemcrashes.
• Niet aangetast door virussen.De array is onafhankelijk van het hostsysteem, waardoor deze minder kwetsbaar is voor virussen.
• De systeemimpact is klein.Offload taken van de host om deze setup te laten werken voor RAID 5 en 6.
• Cache op de controller.Toegangstijden nemen toe naarmate het geheugen in de cache wordt opgeslagen.
• Geavanceerde RAID-functionaliteit wordt ondersteund.Zoals migratie op arrayniveau, online capaciteitsuitbreiding, hot swap van schijven, enz.
• Uitgerust met speciale grafische gebruikersinterface en software.Maakt het opzetten en onderhouden van RAID-arrays zeer eenvoudig.

Hardware-inval Nadelen van -on-Chip-technologie:

• Matige kosten.Het gebruik van minder fysieke componenten dan een standaard fysieke controller verlaagt de kosten, maar is nog steeds duurder dan software-RAID.
• Lage flexibiliteit.Migreren naar andere systemen is niet mogelijk zonder een vergelijkbare RoC-oplossing.

wat is軟INVAL?

Wanneer een RAID-array is aangesloten op een computer zonder fysieke controller, heeft de computer instructies nodig over de bediening en het gebruik ervan.Dit wordt gedaan via een programma dat een software RAID-controller wordt genoemd en dat de CPU van de computer gebruikt om informatie te sturen.U kunt software-RAID implementeren als een pure softwaretoepassing die op het besturingssysteem draait, of u kunt een hardwareondersteunde software-RAID-oplossing gebruiken.

Pure RAID-softwaretoepassing

De oplossing maakt gebruik van applicaties die op het mainframe draaien, waarvoor geen hardware nodig is.Het maakt gebruik van een harde schijf die rechtstreeks wordt aangesloten op een computersysteem via een ingebouwde I/O-interface of een processorloze hostbusadapter.Nadat de software is geladen, wordt RAID actief.Het wordt meestal rechtstreeks in het besturingssysteem ingebouwd zonder extra kosten voor de eindgebruiker.

Voordelen van het gebruik van een pure RAID-softwaretoepassing:

• • Ingebouwd in het besturingssysteem.Er zijn geen extra kosten verbonden aan het hebben van software-RAID-functionaliteit wanneer het wordt geïmplementeerd met behulp van RAID-besturingssysteemsoftware.

 

• Zeer flexibel.Vooral bij gebruik in grote servers kan pure software-RAID worden aangepast aan verschillende situaties.

Nadelen van het gebruik van pure software RAID-applicaties:

• Gegevens zijn niet beschermd tegen opstartfouten.Alle corrupte gegevens die tijdens het opstarten optreden, worden niet herkend en onbruikbaar gemaakt door de computer totdat het RAID-programma start.
• Extra belasting van het systeem.Hoe meer resources een array nodig heeft, hoe groter de impact op de systeemprestaties.Complexere RAID 5-opstellingen zullen arbeidsintensiever zijn dan RAID 0, 1 of 2 arrays.
• Kwetsbaar voor virussen.Als ze binnen het besturingssysteem worden uitgevoerd, kunnen virussen naast het systeem ook de prestaties van de array beïnvloeden.
• Gegevensintegriteit aangetast door systeemcrashes.Eventuele hardware- of softwareproblemen die het systeem tegenkomt, kunnen de gegevens in de array beïnvloeden.
• Beperkte OS-migratie.Als u uw systeem moet wijzigen of uw besturingssysteem moet bijwerken, kunt u dit niet doen als het nieuwe besturingssysteem geen RAID-functionaliteit ondersteunt.
• Er is geen terugschrijfcache.Een batterij kan niet worden toegevoegd aan een software-RAID als de hardware-RAID kan werken in de "terugschrijf"-modus met behulp van de batterij.Hierdoor verlies je die extra beschermingslaag.

Hardwareondersteunde software RAID

De oplossing is een hybride model dat software en aanvullende hardware gebruikt om de zwakke punten van pure besturingssysteemsoftware-RAID te overwinnen, zoals geen opstartbeveiliging.Het werkt door gebruik te maken van het RAID BIOS dat in het moederbord is geïntegreerd, dat het opstarten van het hostsysteem beschermt, zodat eventuele gegevenscorruptie het systeem niet onbruikbaar maakt.Het wordt meestal geleverd met tal van stuurprogramma's voor meerdere besturingssystemen, wat de compatibiliteit verbetert.

Voordelen van het gebruik van hardware-ondersteunde software RAID:

• • De uitvoeringskosten zijn matig.Het enige dat u nodig hebt, is een insteekkaart of extra flash om hardwareondersteunde software-RAID te implementeren.Als u een RAID 5-configuratie gebruikt, worden er extra kosten in rekening gebracht voor hardwareversnellers.

 

• Als de opstartschijf defect raakt, worden de gegevens beschermd.Als uw opstartschijf een fout tegenkomt of volledig uitvalt, heeft dit geen negatieve invloed op de beschikbaarheid van gegevens.
• Eenvoudig in te stellen.RAID-arrays zijn eenvoudig te onderhouden en in te stellen als u ze uitvoert met een speciale grafische gebruikersinterface met besturingssysteemsoftware.

Nadelen van het gebruik van hardwareondersteunde software RAID:

• • Extra belasting van het systeem.Hoe meer resources een array nodig heeft, hoe groter de impact op de systeemprestaties.Deze implementatie is van toepassing op RAID 0, 1 en 10 configuraties.
  • Kwetsbaar voor virussen.Draait rechtstreeks op het hostsysteem, dus als het systeem geïnfecteerd raakt, is RAID ook goed.
  • Een systeemcrash kan de gegevensintegriteit in gevaar brengen.De integriteit en consistentie van gegevens worden beïnvloed door systeemcrashes.
  • Met beperkte migraties.Bij deze RAID-implementatie is de controller afhankelijk van het besturingssysteem en bijbehorende drivers.U kunt niet migreren zonder de juiste stuurprogramma's.Als u bijvoorbeeld uw besturingssysteem upgradet, hebt u mogelijk bijgewerkte stuurprogramma's nodig om de RAID-arraycontroller te laten werken.

 

• Er is geen terugschrijfcache.Het heeft alleen een doorschrijfmodus, geen terugschrijfmodus.Zonder terugschrijfmodus verlies je veel schrijfprestaties.U kunt geen batterijen toevoegen aan hardwarehulpsoftware, dus u krijgt deze beschermingslaag niet.

De verschillen vergelijken tussen hardware-RAID en software-RAID

Nu we de voor- en nadelen hebben gezien van hardware-RAID versus software-RAID-implementaties, laten we eens kijken hoe de twee met elkaar concurreren op het gebied van prestaties, compatibiliteit, betaalbaarheid en flexibiliteit.

	hardware-RAID	Software-RAID
Uitdrukking	Presteert goed/vergelijkbaar met standaard RAID-software RAID. Presteert beter dan software-RAID op alle complexe RAID-configuraties. Gespiegelde gegevens kunnen sneller opnieuw worden opgebouwd. Sommige RAID-configuraties kunnen inconsistent werken bij gebruik van flash-opslagarrays.	Presteert goed voor basis RAID-niveaus. Complexe RAID-niveaus hebben een grote invloed op de prestaties, waardoor ze ongeschikt zijn.
Configuratie op RAID-niveau	Heeft een hardwarechassis met ingebouwde ondersteuning voor alle basis RAID-niveaus. Alle complexe RAID-niveaus kunnen worden ondersteund, maar het vereist extra hardware-behuizingen en meer harde-schijfschijven.	Basis RAID-niveaus worden ondersteund. Als u RAID 3 of RAID 5 nodig heeft, is aanvullende software vereist.
OS-compatibiliteit	Meer RAID-configuraties om uit te kiezen, inclusief hybride opties. Windows- en MAC-compatibel.	Specifiek voor het gebruikte besturingssysteem.Kan niet worden gedeeld tussen besturingssystemen. Sommige besturingssystemen ondersteunen alleen bepaalde RAID-niveaus.
betaalbaarheid	Duurder om op te zetten.	De toegangsprijs is erg laag.
flexibiliteit	Alle harde-schijfschijven werken als een enkele schijf, afhankelijk van het hostbesturingssysteem. Elke harde-schijfbehuizing/array kan tussen besturingssystemen of computers worden verplaatst.	Biedt meer flexibiliteit bij de configuratie van elke schijf in de behuizing.

Dat gezegd hebbende, wat kun je verwachten van verschillende RAID-implementaties op basis van hun respectievelijke controllers.

voorzien zijn van	hardware-RAID	Software-RAID	Hardwareondersteunde software RAID
Bescherming van opstartgegevens?	Ja.	Niet doen.	Ja.
Terugschrijfcache?	Ja.	Niet doen.	Niet doen.
Bescherming tegen stroomuitval?	Ja.	Niet doen.	Niet doen.
Onafhankelijk van het host-besturingssysteem?	Ja.	Niet doen.	Niet doen.
vatbaar voor virussen?	Niet doen.	Ja.	Ja.
Instellingen tijdens opstarten?	Ja.	Niet doen.	Ja.
OS migratie?	Ja.	Niet doen.	beperkt.

Wat zijn de typische gebruiksscenario's voor hardware-RAID versus software-RAID?

Nu we de belangrijkste verschillen tussen hardware-RAID en software-RAID begrijpen, gaan we in op enkele typische serverscenario's waarin u deze RAID-controllers in actie zult zien.

Hardware RAID-oplossingen

Dit soort oplossingen bieden de meeste functionaliteit en leveren de beste prestaties.Echte scenario's zijn onder meer:

• Krachtige servers of werkstations die uitgebreide gegevensopslag vereisen.
• Enterprise-servers die prestaties, schaalbaarheid, flexibiliteit en compatibiliteit met meerdere besturingssystemen vereisen.

RAID-oplossing met alleen software

Dit soort oplossingen zijn ideaal voor RAID-arrays die goed moeten presteren op het gebied van prestaties en gegevensbeschikbaarheid (denk aan RAID 0- en RAID 1-configuraties).Het is belangrijk op te merken dat voor een pure software RAID-oplossing deze niet rechtstreeks op de opstartschijf kan worden gebruikt, omdat het besturingssysteem actief moet zijn om te werken.Echte scenario's zijn onder meer:

• Werkstations of servers zonder uitgebreide vereisten voor gegevensopslag.
• U hoeft de beveiligde server niet te starten.

Hybride oplossing

Deze zijn vergelijkbaar met pure software RAID-oplossingen, maar zijn kostengevoelig en hebben opstartvereisten.Echte scenario's zijn onder meer:

• Basisserver zonder opslagvereisten voor big data.
• In het geval van gebruik van netwerkopslag.

Welke moet u kiezen, hardware- of software-RAID?

Over het algemeen biedt hardware-RAID u meer voordelen dan software-RAID, vooral als u complexe RAID-configuraties of gemengde modellen wilt implementeren.De belangrijkste overweging is de prijs die u bereid bent te betalen voor een RAID-controller.

RAID-niveau vergelijking

Nu u de ideale RAID-controller voor uw systeem kunt kiezen, is het tijd om het juiste RAID-niveau te kiezen.We hebben verschillende diepgaande vergelijkingen gemaakt om de beslissing gemakkelijker te maken:

• RAID 0 en RAID 1
• RAID 1 en RAID 5
• RAID 5 en RAID 6
• RAID 5 en RAID 10