Sprzętowy RAID a programowy RAID: zrozumienie, porównanie kontrolerów RAID i ich aplikacji

Do tej pory w naszej serii RAID zagłębiliśmy się w macierz RAID i zdefiniowaliśmy ją jako nadmiarową macierz niezależnych dysków lub serię dysków twardych połączonych ze sobą w celu przechowywania danych w określony sposób.Ponadto omówiliśmy różne poziomy RAID, co one oznaczają, do czego są używane oraz ich zalety i wady.

Teraz, gdy mamy wszystkie te informacje, musimy tylko odpowiedzieć na jedno pytanie: jak to wszystko działa?

Odpowiedzią jest kontroler RAID, urządzenie lub program, który mówi komputerowi, co ma zrobić z podanymi danymi i gdzie je przechowywać.Kontroler RAID jest prawdziwym mózgiem macierzy RAID i może przybrać postać sprzętowego kontrolera RAID lub programowego kontrolera RAID.W tym artykule dowiemy się o miękkich kontrolerach RAID w porównaniu z twardymi kontrolerami RAID oraz o tym, kiedy użyć której opcji.

Co to jest twardy RAID?

Sprzętowe rozwiązanie RAID to dedykowany system przetwarzania, który zawiera własny procesor i pamięć do obsługi macierzy RAID.W tej implementacji wszystkie dyski twarde są podłączone do kontrolera RAID, który fizycznie kontroluje i obsługuje konfigurację RAID.Zadaniem sprzętowego kontrolera RAID jest zarządzanie dyskami twardymi i prezentowanie ich komputerowi hosta jako jednej lub więcej jednostek logicznych.

Dzięki sprzętowemu RAID kontroler może być samodzielną fizyczną kartą opartą na karcie lub ROC, co oznacza technologię „RAID on Chip”, która jest zintegrowanym sprzętem dostarczanym z własną płytą główną.W niektórych przypadkach sprzętowy kontroler RAID zostanie skonfigurowany jako osobny mały system komputerowy przeznaczony dla aplikacji RAID, odciążając wszystkie zadania z komputera hosta.

Dyskretna sprzętowa karta kontrolera RAID

Ta implementacja kontrolera RAID to karta rozszerzeń z wbudowanym procesorem RAID, czasami nazywanym procesorem we/wy.Zawiera również własny interfejs dysku twardego (kontroler we/wy).

Najczęściej podłącza się go do gniazda PCIe lub PCI-X na płycie głównej, a cała jego funkcjonalność RAID jest całkowicie niezależna od hosta.

Jego działanie polega na całkowitym przeniesieniu wszystkich zadań do nadmiarowych podsystemów pamięci masowej, dzięki czemu nawet w przypadku awarii dysku nie ma to wpływu na wydajność systemu hosta.

Zalety oddzielnych fizycznych kart sprzętowych RAID:

• • Na karcie fizycznej znajduje się wiele interfejsów we/wy.Umożliwia to rozbudowę macierzy w celu zwiększenia pojemności przez dodanie tylu dysków twardych, ile potrzebujesz.
  • Nie ma to wpływu na system hosta.Posiadanie wielu macierzy RAID nie wpływa na wydajność systemu hosta.W razie potrzeby można migrować jedną lub wiele macierzy RAID do innych systemów operacyjnych lub systemów hosta bez żadnych skutków.

 

• Aplikacje RAID są niezależne od systemu hosta.W przypadku awarii systemu integralność danych pozostaje nienaruszona.
• Zapobiegaj przerwom w dostawie prądu.Zapisy w toku są śledzone, dzięki czemu dane są bezpieczne w przypadku awarii zasilania.
• Wirus ochrona.Sprzętowe macierze RAID są niezależne od systemu hosta, dzięki czemu są mniej podatne na ataki wirusów.
• Zapewnia doskonałą wydajność.Sprzętowy RAID odciąża wszystkie zadania RAID z hosta, zapewniając lepszą wydajność systemu hosta.
• Wyposażony w dedykowany graficzny interfejs użytkownika i oprogramowanie.Sprawia, że ​​konfiguracja i obsługa macierzy RAID są bardzo łatwe.
• W razie potrzeby można je migrować i wymieniać.Fizyczną kartę można włożyć do dowolnego systemu, wymienić lub zaktualizować w razie potrzeby.
• Obsługiwana jest zaawansowana funkcjonalność RAID.Takie jak migracja na poziomie macierzy, rozszerzanie pojemności online, wymiana dysku podczas pracy itp.
• Z pamięcią podręczną kontrolera.Czasy dostępu zwiększają się, gdy pamięć jest buforowana.

OddzielnyWady fizycznych sprzętowych kart RAID:

• kosztowny.W porównaniu z innymi rozwiązaniami RAID jest to znacznie droższe, ponieważ użytkownicy końcowi muszą zakupić procesory we/wy i dodatkowe dyski pamięci, aby je rozbudować.Oprócz tego musisz kupić fizyczną kartę.

Sprzętowa technologia RAID Raid-on-Chip (RoC)

Ta implementacja jest dostarczana jako chip zintegrowany z płytą główną i zazwyczaj zawiera procesor RAID, kontroler pamięci, interfejs hosta, interfejs we/wy dla połączeń dysków twardych i pamięć.

Zalety sprzętowej technologii Raid-on-Chip:

• Ochrona podczas rozruchu/startu.Macierz chroni dane podczas i podczas uruchamiania, eliminując wszelkie błędy.
• RAID jest niezależny od hosta.Chroni to dane przed awariami systemu.
• Nie dotyczy wirusów.Macierz jest niezależna od systemu hosta, dzięki czemu jest mniej podatna na wirusy.
• Wpływ na system jest niewielki.Odciąż zadania z hosta, aby ta konfiguracja działała dla RAID 5 i 6.
• Pamięć podręczna na kontrolerze.Czasy dostępu zwiększają się, gdy pamięć jest buforowana.
• Obsługiwana jest zaawansowana funkcjonalność RAID.Takie jak migracja na poziomie macierzy, rozszerzanie pojemności online, wymiana dysku podczas pracy itp.
• Wyposażony w dedykowany graficzny interfejs użytkownika i oprogramowanie.Sprawia, że ​​konfiguracja i obsługa macierzy RAID są bardzo łatwe.

Najazd sprzętowy Wady technologii -on-chip:

• Średni koszt.Korzystanie z mniejszej liczby komponentów fizycznych niż standardowy kontroler fizyczny zmniejsza koszty, ale nadal jest droższe niż programowa macierz RAID.
• Niska elastyczność.Migracja do innych systemów nie jest możliwa bez podobnego rozwiązania RoC.

co jest軟NALOT?

Gdy macierz RAID jest podłączona do komputera bez fizycznego kontrolera, komputer potrzebuje instrukcji dotyczących jej obsługi i używania.Odbywa się to za pomocą programu zwanego programowym kontrolerem RAID, który wykorzystuje procesor komputera do kierowania informacji.Oprogramowanie RAID można zaimplementować jako czystą aplikację programową działającą w systemie operacyjnym lub można użyć oprogramowania RAID ze wspomaganiem sprzętowym.

Aplikacja oprogramowania Pure RAID

Rozwiązanie wykorzystuje aplikacje działające na komputerze mainframe, nie wymagające sprzętu.Wykorzystuje dysk twardy, który łączy się bezpośrednio z systemem komputerowym za pomocą wbudowanego interfejsu we/wy lub bezprocesorowego adaptera magistrali hosta.Po załadowaniu oprogramowania RAID stanie się aktywny.Zwykle jest wbudowany bezpośrednio w system operacyjny bez dodatkowych kosztów dla użytkownika końcowego.

Zalety korzystania z czystej aplikacji oprogramowania RAID:

• • Wbudowany w system operacyjny.W przypadku implementacji oprogramowania RAID oprogramowania systemu operacyjnego nie ma dodatkowych kosztów.

 

• Bardzo elastyczny.Zwłaszcza w przypadku dużych serwerów, czysta macierz programowa RAID może być dostosowana do różnych sytuacji.

Wady korzystania z czysto programowych aplikacji RAID:

• Dane nie są chronione przed awariami rozruchu.Wszelkie uszkodzone dane, które wystąpią podczas uruchamiania, nie zostaną rozpoznane i nie będą działać przez komputer do czasu uruchomienia programu RAID.
• Dodatkowe obciążenie systemu.Im więcej zasobów wymaga macierz, tym większy wpływ na wydajność systemu.Bardziej złożone konfiguracje RAID 5 będą bardziej pracochłonne niż macierze RAID 0, 1 lub 2.
• Podatny na wirusy.Działanie wewnątrz systemu operacyjnego oznacza, że ​​wirusy mogą wpływać na wydajność macierzy oprócz systemu.
• Integralność danych dotknięta awariami systemu.Wszelkie problemy ze sprzętem lub oprogramowaniem napotkane przez system mogą wpłynąć na dane w macierzy.
• Ograniczona migracja systemu operacyjnego.Jeśli musisz zmienić system lub zaktualizować system operacyjny, nie będziesz w stanie tego zrobić, jeśli nowy system operacyjny nie obsługuje funkcji RAID.
• Nie ma pamięci podręcznej z zapisem zwrotnym.Nie można dodać baterii do programowej macierzy RAID, jeśli sprzętowa macierz RAID może działać w trybie „zapisu zwrotnego” przy użyciu baterii.Oznacza to, że tracisz dodatkową warstwę ochrony.

Oprogramowanie RAID ze wspomaganiem sprzętowym

Rozwiązanie to jest modelem hybrydowym, który wykorzystuje oprogramowanie i dodatkowy sprzęt do przezwyciężenia słabości macierzy RAID z czystym oprogramowaniem systemu operacyjnego, takich jak brak ochrony przed rozruchem.Działa przy użyciu systemu RAID BIOS zintegrowanego z płytą główną, który chroni rozruch systemu hosta, dzięki czemu uszkodzenie danych nie spowoduje, że system przestanie działać.Zwykle zawiera wiele sterowników dla wielu systemów operacyjnych, co poprawia kompatybilność.

Zalety korzystania z oprogramowania RAID ze wspomaganiem sprzętowym:

• • Koszty wdrożenia są umiarkowane.Wszystko, czego potrzebujesz, to dodatkowa karta lub dodatkowa pamięć flash, aby wdrożyć sprzętowo wspomaganą programową macierz RAID.W przypadku korzystania z konfiguracji RAID 5 obowiązuje dodatkowa opłata za akceleratory sprzętowe.

 

• Jeśli dysk rozruchowy ulegnie awarii, dane będą chronione.Jeśli dysk rozruchowy napotka błąd lub całkowicie ulegnie awarii, nie wpłynie to negatywnie na dostępność danych.
• Łatwy w konfiguracji.Macierze RAID są łatwe w utrzymaniu i konfiguracji, jeśli uruchamiasz je przy użyciu dedykowanego graficznego interfejsu użytkownika z oprogramowaniem systemu operacyjnego.

Wady korzystania z oprogramowania RAID ze wspomaganiem sprzętowym:

• • Dodatkowe obciążenie systemu.Im więcej zasobów wymaga macierz, tym większy wpływ na wydajność systemu.Ta implementacja dotyczy konfiguracji RAID 0, 1 i 10.
  • Podatny na wirusy.Działa bezpośrednio na systemie hosta, więc jeśli system zostanie zainfekowany, RAID też jest w porządku.
  • Awaria systemu może naruszyć integralność danych.Awarie systemu wpływają na integralność i spójność danych.
  • Przy ograniczonych migracjach.W tej implementacji RAID kontroler jest zależny od systemu operacyjnego i powiązanych sterowników.Migracja nie będzie możliwa bez odpowiednich sterowników.Na przykład w przypadku uaktualnienia systemu operacyjnego do działania kontrolera macierzy RAID mogą być potrzebne zaktualizowane sterowniki.

 

• Nie ma pamięci podręcznej z zapisem zwrotnym.Ma tylko tryb zapisu, nie ma trybu zapisu zwrotnego.Bez trybu zapisu z powrotem tracisz dużo wydajności zapisu.Nie możesz dodawać baterii do oprogramowania wspomagającego sprzęt, więc nie otrzymujesz tej warstwy ochrony.

Porównanie różnic między sprzętową i programową macierzą RAID

Teraz, gdy widzieliśmy zalety i wady sprzętowych i programowych implementacji RAID, przyjrzyjmy się, jak konkurują one ze sobą pod względem wydajności, kompatybilności, przystępności cenowej i elastyczności.

	sprzętowy RAID	Oprogramowanie RAID
Występ	Działa dobrze/porównywalnie z podstawową programową macierzą RAID na poziomie RAID. Przewyższa programową macierz RAID we wszystkich złożonych konfiguracjach RAID. Dane lustrzane można szybciej odbudować. Niektóre konfiguracje RAID mogą działać niespójnie podczas korzystania z macierzy pamięci flash.	Działa dobrze na podstawowych poziomach RAID. Złożone poziomy RAID poważnie wpływają na wydajność, czyniąc je nieodpowiednimi.
Konfiguracja poziomu RAID	Ma obudowę sprzętową z wbudowaną obsługą wszystkich podstawowych poziomów RAID. Wszystkie złożone poziomy RAID mogą być obsługiwane, ale wymaga to dodatkowych obudów sprzętowych i większej liczby dysków twardych.	Obsługiwane są podstawowe poziomy RAID. Jeśli potrzebujesz RAID 3 lub RAID 5, wymagane jest dodatkowe oprogramowanie.
Kompatybilność z systemem operacyjnym	Więcej konfiguracji RAID do wyboru, w tym opcje hybrydowe. Kompatybilny z Windows i MAC.	Specyficzne dla używanego systemu operacyjnego.Nie można udostępniać między systemami operacyjnymi. Niektóre systemy operacyjne obsługują tylko określone poziomy RAID.
przystępność	Droższe w konfiguracji.	Koszt wejścia jest bardzo niski.
elastyczność	Wszystkie dyski twarde działają jako jeden dysk w zależności od systemu operacyjnego hosta. Każdą obudowę/macierz dysku twardego można przenosić między systemami operacyjnymi lub komputerami.	Zapewnia większą elastyczność w konfiguracji każdego dysku w jego obudowie.

To powiedziawszy, czego można się spodziewać po różnych implementacjach RAID opartych na ich kontrolerach.

funkcja	sprzętowy RAID	Oprogramowanie RAID	Oprogramowanie RAID ze wspomaganiem sprzętowym
Ochrona danych rozruchowych?	是 的。	Nie rób.	是 的。
Pamięć podręczna z zapisem zwrotnym?	是 的。	Nie rób.	Nie rób.
Ochrona przed awarią zasilania?	是 的。	Nie rób.	Nie rób.
Niezależny od systemu operacyjnego hosta?	是 的。	Nie rób.	Nie rób.
podatne na wirusy?	Nie rób.	是 的。	是 的。
Ustawienia podczas uruchamiania?	是 的。	Nie rób.	是 的。
Migracja systemu operacyjnego?	是 的。	Nie rób.	ograniczony.

Jakie są typowe przypadki użycia sprzętowej i programowej macierzy RAID?

Teraz, gdy rozumiemy główne różnice między sprzętową macierzą RAID i programową macierzą RAID, przyjrzyjmy się typowym scenariuszom serwerowym, w których zobaczysz te kontrolery RAID w akcji.

Sprzętowe rozwiązania RAID

Tego typu rozwiązania oferują najwięcej funkcjonalności i zapewniają najlepszą wydajność.Prawdziwe scenariusze obejmują:

• Wysokowydajne serwery lub stacje robocze, które wymagają dużej ilości danych.
• Serwery korporacyjne wymagające wydajności, skalowalności, elastyczności i zgodności z wieloma systemami operacyjnymi.

Rozwiązanie RAID wyłącznie programowe

Tego typu rozwiązania są idealne dla macierzy RAID, które muszą działać dobrze pod względem wydajności i dostępności danych (pomyśl o konfiguracjach RAID 0 i RAID 1).Należy zauważyć, że w przypadku czystego oprogramowania RAID nie można go używać bezpośrednio na dysku rozruchowym, ponieważ do działania wymaga aktywnego systemu operacyjnego.Prawdziwe scenariusze obejmują:

• Stacje robocze lub serwery bez rozbudowanych wymagań dotyczących przechowywania danych.
• Nie ma potrzeby uruchamiania chronionego serwera.

Rozwiązanie hybrydowe

Są one podobne do czystych rozwiązań programowych RAID, ale są wrażliwe na koszty i mają wymagania dotyczące uruchamiania.Prawdziwe scenariusze obejmują:

• Podstawowy serwer bez wymagań dotyczących przechowywania dużych zbiorów danych.
• W przypadku korzystania z pamięci sieciowej.

Który z nich wybrać, sprzętowy czy programowy RAID?

Ogólnie rzecz biorąc, sprzętowy RAID daje więcej korzyści niż programowy RAID, zwłaszcza jeśli chcesz wdrożyć złożone konfiguracje RAID lub modele mieszane.Główną kwestią jest cena, jaką jesteś gotów zapłacić za kontroler RAID.

Porównanie poziomów RAID

Teraz, gdy możesz wybrać idealny kontroler RAID dla swojego systemu, nadszedł czas, aby wybrać odpowiedni poziom RAID, którego chcesz użyć.Stworzyliśmy kilka dogłębnych porównań, aby ułatwić podejmowanie decyzji:

• RAID 0 i RAID 1
• RAID 1 i RAID 5
• RAID 5 i RAID 6
• RAID 5 i RAID 10