RAID de hardware vs RAID de software: Entendendo, comparando controladores RAID e seus aplicativos

Até agora, em nossa série RAID, investigamos o que é RAID e o definimos como uma matriz redundante de discos independentes ou uma série de discos rígidos conectados para armazenar dados de uma maneira específica.Além disso, abordamos os diferentes níveis de RAID, o que eles significam, para que são usados ​​e seus prós e contras.

Agora que temos todas essas informações, só precisamos responder a uma pergunta: como tudo isso funciona?

A resposta é um controlador RAID, um dispositivo ou programa que informa ao computador o que fazer com os dados fornecidos e onde armazená-los.O controlador RAID é o verdadeiro cérebro da matriz RAID e pode assumir a forma de um controlador RAID de hardware ou um controlador RAID de software.Neste artigo, aprenderemos sobre controladores RAID suaves versus controladores RAID rígidos e quando usar cada opção.

O que é RAID rígido?

Uma solução RAID de hardware é um sistema de processamento dedicado que contém seu próprio processador e memória para executar a matriz RAID.Nesta implementação, todos os discos rígidos são conectados a um controlador RAID, que controlará e suportará fisicamente sua configuração RAID.O trabalho de um controlador RAID de hardware é gerenciar seus discos rígidos e apresentá-los ao computador host como uma ou mais unidades lógicas.

Com o RAID de hardware, seu controlador pode ser um cartão físico independente baseado em cartão, ou pode ser ROC, que significa tecnologia "RAID on Chip", que é um hardware integrado que vem com sua própria placa-mãe.Em alguns casos, o controlador RAID de hardware será configurado como um pequeno sistema de computador separado dedicado ao seu aplicativo RAID, descarregando todas as tarefas do computador host.

Placa controladora RAID de hardware discreto

Essa implementação do controlador RAID é uma placa de expansão com um processador RAID integrado, às vezes chamado de processador de E/S.Ele também contém sua própria interface de disco rígido (controlador de E/S).

Na maioria das vezes, ele se conecta ao slot PCIe ou PCI-X da placa-mãe, e toda a funcionalidade RAID dele é completamente independente do seu host.

Ele funciona transferindo completamente todas as tarefas para subsistemas de armazenamento redundantes para que, mesmo durante falhas de unidade, o desempenho do sistema host não seja afetado.

Vantagens de placas RAID de hardware físico separadas:

• • Existem várias interfaces de E/S em uma placa física.Isso permite expandir o array para aumentar a capacidade adicionando quantos discos rígidos forem necessários.
  • O sistema host não é afetado.Ter várias matrizes RAID não afeta o desempenho do sistema host.Você pode migrar uma ou várias matrizes RAID para outros sistemas operacionais ou sistemas host sem impacto, conforme necessário.

 

• Os aplicativos RAID são independentes do sistema host.Quando o sistema trava, a integridade dos dados permanece intacta.
• Evite quedas de energia.As gravações em andamento são rastreadas, mantendo os dados seguros em caso de falta de energia.
• Proteção contra vírus.As matrizes RAID de hardware são independentes do sistema host, tornando-as menos vulneráveis ​​a ataques de vírus.
• Proporciona excelente desempenho.Hardware RAID descarrega todas as tarefas RAID do host, proporcionando melhor desempenho do sistema host.
• Equipado com interface gráfica de usuário e software dedicados.Facilita muito a configuração e a manutenção de matrizes RAID.
• Pode ser migrado e substituído conforme necessário.Seu cartão físico pode ser inserido em qualquer sistema, substituído ou atualizado conforme necessário.
• A funcionalidade RAID avançada é suportada.Como migração em nível de array, expansão de capacidade online, troca a quente de disco, etc.
• Com cache do controlador.Os tempos de acesso aumentam à medida que a memória é armazenada em cache.

DiscretoDesvantagens das placas RAID de hardware físico:

• caro.Comparado a outras soluções RAID, é significativamente mais caro porque os usuários finais devem comprar processadores de E/S e unidades de memória adicionais para expandir.Além disso, você também precisa comprar um cartão físico.

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

Essa implementação é fornecida como um chip integrado à placa-mãe e normalmente contém um processador RAID, controlador de memória, interface de host, interface de E/S para conexões de disco rígido e memória.

Vantagens da tecnologia Raid-on-Chip de hardware:

• Protegido na inicialização/inicialização.O array protege os dados durante e durante a inicialização, eliminando quaisquer erros.
• RAID é independente do host.Isso protege os dados de falhas do sistema.
• Não afetado por vírus.A matriz é independente do sistema host, tornando-a menos vulnerável a vírus.
• O impacto do sistema é pequeno.Descarregue tarefas do host para fazer essa configuração funcionar para RAID 5 e 6.
• Cache no controlador.Os tempos de acesso aumentam à medida que a memória é armazenada em cache.
• A funcionalidade RAID avançada é suportada.Como migração em nível de array, expansão de capacidade online, troca a quente de disco, etc.
• Equipado com interface gráfica de usuário e software dedicados.Facilita muito a configuração e a manutenção de matrizes RAID.

Ataque de hardware Desvantagens da tecnologia -on-Chip:

• Custo moderado.Usar menos componentes físicos do que um controlador físico padrão reduz o custo, mas ainda é mais caro do que o RAID de software.
• Baixa flexibilidade.A migração para outros sistemas não é possível sem uma solução RoC semelhante.

O que é軟ATAQUE?

Quando uma matriz RAID é conectada a um computador sem um controlador físico, o computador precisa de instruções sobre como operá-lo e usá-lo.Isso é feito por meio de um programa chamado controlador RAID de software, que utiliza a CPU do computador para direcionar as informações.Você pode implementar o software RAID como um aplicativo de software puro executado no sistema operacional ou pode usar uma solução de software RAID assistida por hardware.

Aplicativo de software RAID puro

A solução utiliza aplicativos executados no mainframe, sem necessidade de hardware.Ele usa um disco rígido que se conecta diretamente a um sistema de computador por meio de uma interface de E/S integrada ou um adaptador de barramento de host sem processador.Depois que o software for carregado, o RAID ficará ativo.Geralmente é integrado diretamente no sistema operacional sem custo adicional para o usuário final.

Vantagens de usar um aplicativo de software RAID puro:

• • Integrado no sistema operacional.Não há custo adicional para ter a funcionalidade RAID de software quando implementado usando o RAID de software do sistema operacional.

 

• Altamente flexível.Especialmente quando usado em grandes servidores, o RAID de software puro pode ser adaptado para atender a uma variedade de situações.

Desvantagens de usar aplicativos RAID de software puro:

• Os dados não são protegidos contra falhas de inicialização.Quaisquer dados corrompidos que ocorram durante a inicialização não serão reconhecidos e ficarão inoperantes pelo computador até que o programa RAID seja iniciado.
• Carga extra no sistema.Quanto mais recursos um array exigir, maior será seu impacto no desempenho do sistema.Configurações de RAID 5 mais complexas serão mais trabalhosas do que matrizes RAID 0, 1 ou 2.
• Vulnerável a vírus.A execução dentro do sistema operacional significa que os vírus podem afetar o desempenho do array além do sistema.
• Integridade dos dados afetada por falhas do sistema.Quaisquer problemas de hardware ou software que o sistema encontre podem afetar os dados no array.
• Migração limitada do SO.Se você precisar alterar seu sistema ou atualizar seu sistema operacional, não poderá fazê-lo se o novo sistema operacional não suportar a funcionalidade RAID.
• Não há cache de write-back.Uma bateria não pode ser adicionada a um RAID de software se o RAID de hardware puder operar no modo "write-back" usando a bateria.Isso significa que você perde essa camada extra de proteção.

RAID de software assistido por hardware

A solução é um modelo híbrido que usa software e hardware adicional para superar as fraquezas do software RAID puro do sistema operacional, como a ausência de proteção de inicialização.Ele funciona usando o BIOS RAID integrado à placa-mãe, que protege a inicialização do sistema host para que qualquer corrupção de dados não torne o sistema inoperante.Geralmente vem com vários drivers para vários sistemas operacionais, o que melhora a compatibilidade.

Vantagens de usar o software RAID assistido por hardware:

• • Os custos de implementação são moderados.Tudo o que você precisa é de um cartão adicional ou flash extra para implementar o RAID de software assistido por hardware.Se estiver executando uma configuração RAID 5, há uma cobrança adicional para aceleradores de hardware.

 

• Se a unidade de inicialização falhar, os dados serão protegidos.Se a sua unidade de inicialização encontrar um erro ou falhar completamente, isso não afetará negativamente a disponibilidade dos dados.
• Fácil de configurar.As matrizes RAID são fáceis de manter e configurar se você as executar usando uma interface gráfica de usuário dedicada com software de sistema operacional.

Desvantagens do uso de software RAID assistido por hardware:

• • Carga extra no sistema.Quanto mais recursos um array exigir, maior será seu impacto no desempenho do sistema.Essa implementação se aplica às configurações de RAID 0, 1 e 10.
  • Vulnerável a vírus.É executado diretamente no sistema host, portanto, se o sistema for infectado, o RAID também funcionará.
  • Uma falha do sistema pode comprometer a integridade dos dados.A integridade e a consistência dos dados são afetadas por falhas no sistema.
  • Com migrações limitadas.Com essa implementação de RAID, o controlador depende do sistema operacional e dos drivers associados.Você não poderá migrar sem os drivers adequados.Por exemplo, se você atualizar seu sistema operacional, poderá precisar de drivers atualizados para que o controlador de matriz RAID funcione.

 

• Não há cache de write-back.Possui apenas o modo write-through, sem modo write-back.Sem o modo de write-back, você perde muito desempenho de gravação.Você não pode adicionar baterias ao software de assistência de hardware, portanto, não obtém essa camada de proteção.

Comparando as diferenças entre RAID de hardware e RAID de software

Agora que vimos os prós e contras das implementações de RAID de hardware versus RAID de software, vamos dar uma olhada em como os dois competem entre si em termos de desempenho, compatibilidade, acessibilidade e flexibilidade.

	RAID de hardware	Software RAID
Expressão	Executa bem/comparável ao RAID de software de nível RAID básico. Supera o software RAID em todas as configurações complexas de RAID. Os dados espelhados podem ser reconstruídos mais rapidamente. Algumas configurações de RAID podem funcionar de forma inconsistente ao usar matrizes de armazenamento flash.	Funciona bem para níveis básicos de RAID. Níveis complexos de RAID afetam severamente o desempenho, tornando-os inadequados.
Configuração de nível RAID	Possui um chassi de hardware com suporte integrado para todos os níveis básicos de RAID. Todos os níveis complexos de RAID podem ser suportados, mas requer compartimentos de hardware adicionais e mais discos rígidos.	Níveis básicos de RAID são suportados. Se você precisar de RAID 3 ou RAID 5, é necessário software adicional.
Compatibilidade do SO	Mais configurações de RAID para escolher, incluindo opções híbridas. Compatível com Windows e MAC.	Específico para o sistema operacional em uso.Não pode ser compartilhado entre sistemas operacionais. Alguns sistemas operacionais suportam apenas determinados níveis de RAID.
acessibilidade	Mais caro para configurar.	O custo de entrada é muito baixo.
flexibilidade	Todos os discos rígidos funcionam como um único disco, dependendo do sistema operacional do host. Cada gabinete/matriz de disco rígido pode ser movido entre sistemas operacionais ou computadores.	Fornece mais flexibilidade em como cada unidade é configurada em seu gabinete.

Dito isto, o que você pode esperar de diferentes implementações de RAID com base em seus respectivos controladores.

característica	RAID de hardware	Software RAID	RAID de software assistido por hardware
Proteção de dados de inicialização?	Corrigir.	Não.	Corrigir.
Cache de write-back?	Corrigir.	Não.	Não.
Proteção contra falha de energia?	Corrigir.	Não.	Não.
Independente do sistema operacional host?	Corrigir.	Não.	Não.
suscetível a vírus?	Não.	Corrigir.	Corrigir.
Configurações durante a inicialização?	Corrigir.	Não.	Corrigir.
Migração do SO?	Corrigir.	Não.	limitado.

Quais são os casos de uso típicos para RAID de hardware versus RAID de software?

Agora que entendemos as principais diferenças entre RAID de hardware e RAID de software, vamos mergulhar em alguns cenários típicos de servidor onde você verá esses controladores RAID em ação.

Soluções RAID de hardware

Esses tipos de soluções oferecem mais funcionalidade e oferecem o melhor desempenho.Cenários reais incluem:

• Servidores ou estações de trabalho de alto desempenho que exigem amplo armazenamento de dados.
• Servidores corporativos que exigem desempenho, escalabilidade, flexibilidade e compatibilidade com vários sistemas operacionais.

Solução RAID somente de software

Esses tipos de soluções são ideais para matrizes RAID que precisam ter um bom desempenho em termos de desempenho e disponibilidade de dados (pense em configurações RAID 0 e RAID 1).É importante observar que, para uma solução RAID de software pura, ela não pode ser usada diretamente na unidade de inicialização, pois exige que o sistema operacional esteja ativo para funcionar.Cenários reais incluem:

• Estações de trabalho ou servidores sem requisitos extensivos de armazenamento de dados.
• Não há necessidade de iniciar o servidor protegido.

Solução híbrida

Eles são semelhantes a soluções RAID de software puro, mas são sensíveis ao custo e têm requisitos de inicialização.Cenários reais incluem:

• Servidor básico sem requisitos de armazenamento de big data.
• No caso de usar armazenamento em rede.

Qual você deve escolher, hardware ou software RAID?

De um modo geral, o RAID de hardware oferece mais vantagens do que o RAID de software, especialmente se você deseja implementar configurações RAID complexas ou modelos mistos.A principal consideração é o preço que você está disposto a pagar por um controlador RAID.

Comparação de nível de RAID

Agora que você pode escolher o controlador RAID ideal para o seu sistema, é hora de escolher o nível de RAID correto a ser usado.Criamos várias comparações detalhadas para facilitar a decisão:

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