RAID phần cứng và RAID phần mềm: Hiểu, so sánh các bộ điều khiển RAID và các ứng dụng của chúng

Cho đến nay trong loạt bài RAID của chúng tôi, chúng tôi đã đi sâu vào RAID là gì và định nghĩa nó là một mảng dự phòng của các đĩa độc lập hoặc một loạt các ổ cứng được kết nối với nhau để lưu trữ dữ liệu theo một cách cụ thể.Ngoài ra, chúng tôi đã đề cập đến các mức RAID khác nhau, ý nghĩa của chúng, chúng được sử dụng để làm gì và những ưu nhược điểm của chúng.

Bây giờ chúng ta có tất cả thông tin này, chúng ta chỉ cần trả lời một câu hỏi: tất cả điều này hoạt động như thế nào?

Câu trả lời là bộ điều khiển RAID, một thiết bị hoặc chương trình cho máy tính biết phải làm gì với dữ liệu được cung cấp và nơi lưu trữ.Bộ điều khiển RAID là bộ não thực sự của mảng RAID và có thể ở dạng bộ điều khiển RAID phần cứng hoặc bộ điều khiển RAID phần mềm.Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về bộ điều khiển RAID mềm và RAID cứng và khi nào sử dụng tùy chọn nào.

RAID cứng là gì?

Giải pháp RAID phần cứng là một hệ thống xử lý chuyên dụng có chứa bộ xử lý và bộ nhớ riêng để chạy mảng RAID.Trong cách triển khai này, tất cả các ổ đĩa cứng đều được kết nối với bộ điều khiển RAID, bộ điều khiển này sẽ kiểm soát vật lý và hỗ trợ cấu hình RAID của bạn.Công việc của bộ điều khiển RAID phần cứng là quản lý các đĩa ổ cứng của bạn và trình bày chúng với máy tính chủ của bạn dưới dạng một hoặc nhiều đơn vị logic.

Với RAID phần cứng, bộ điều khiển của bạn có thể là một thẻ vật lý độc lập dựa trên thẻ hoặc nó có thể là ROC, viết tắt của công nghệ "RAID trên chip", là phần cứng tích hợp đi kèm với bo mạch chủ của riêng nó.Trong một số trường hợp, bộ điều khiển RAID phần cứng sẽ được thiết lập như một hệ thống máy tính nhỏ riêng biệt dành riêng cho ứng dụng RAID của bạn, giảm tải tất cả các tác vụ từ máy tính chủ.

Card điều khiển RAID phần cứng rời

Việc triển khai bộ điều khiển RAID này là một thẻ mở rộng có bộ xử lý RAID tích hợp, đôi khi được gọi là bộ xử lý I / O.Nó cũng chứa giao diện ổ cứng riêng (I / O controller).

Nó thường cắm vào khe cắm PCIe hoặc PCI-X của bo mạch chủ và tất cả chức năng RAID từ nó hoàn toàn độc lập với máy chủ của bạn.

Nó hoạt động bằng cách giảm tải hoàn toàn tất cả các tác vụ cho các hệ thống con lưu trữ dự phòng để ngay cả khi ổ đĩa bị lỗi, hiệu suất của hệ thống chủ không bị ảnh hưởng.

Ưu điểm của thẻ RAID phần cứng vật lý riêng biệt:

• • Có nhiều giao diện I / O trên một thẻ vật lý.Điều này cho phép bạn mở rộng mảng để tăng dung lượng bằng cách thêm nhiều ổ cứng tùy ý.
  • Hệ thống máy chủ không bị ảnh hưởng.Có nhiều mảng RAID không ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống máy chủ.Bạn có thể di chuyển một hoặc nhiều mảng RAID sang hệ điều hành hoặc hệ thống máy chủ khác mà không bị ảnh hưởng khi cần thiết.

 

• Các ứng dụng RAID độc lập với hệ thống máy chủ.Khi hệ thống gặp sự cố, tính toàn vẹn của dữ liệu vẫn còn nguyên vẹn.
• Đề phòng mất điện.Các ghi đang trong quá trình được theo dõi, giữ cho dữ liệu an toàn trong trường hợp mất điện.
• Phòng ngừa vi-rút.Các mảng RAID phần cứng độc lập với hệ thống máy chủ, giúp chúng ít bị vi rút tấn công hơn.
• Mang lại hiệu suất tuyệt vời.RAID phần cứng giảm tải tất cả các tác vụ RAID từ máy chủ lưu trữ, mang lại hiệu suất hệ thống máy chủ lưu trữ tốt hơn.
• Được trang bị phần mềm và giao diện người dùng đồ họa chuyên dụng.Giúp cho việc thiết lập và duy trì các mảng RAID trở nên rất dễ dàng.
• Có thể được di chuyển và thay thế khi cần thiết.Thẻ vật lý của bạn có thể được lắp vào bất kỳ hệ thống nào, thay thế hoặc nâng cấp khi cần thiết.
• Chức năng RAID nâng cao được hỗ trợ.Chẳng hạn như di chuyển cấp độ mảng, mở rộng dung lượng trực tuyến, trao đổi nóng đĩa, v.v.
• Với bộ đệm điều khiển.Thời gian truy cập tăng lên khi bộ nhớ được lưu vào bộ nhớ đệm.

離散Nhược điểm của thẻ RAID phần cứng vật lý:

• đắt tiền.So với các giải pháp RAID khác, nó đắt hơn đáng kể vì người dùng cuối phải mua bộ vi xử lý I / O và ổ bộ nhớ bổ sung để mở rộng.Ngoài ra, bạn phải mua một thẻ vật lý.

Công nghệ RAID phần cứng Raid-on-Chip (RoC)

Việc triển khai này được cung cấp dưới dạng chip tích hợp vào bo mạch chủ và thường chứa bộ xử lý RAID, bộ điều khiển bộ nhớ, giao diện máy chủ, giao diện I / O cho các kết nối ổ cứng và bộ nhớ.

Ưu điểm của công nghệ đột kích phần cứng:

• Được bảo vệ khi khởi động / khởi động.Mảng bảo vệ dữ liệu trong và trong quá trình khởi động, loại bỏ bất kỳ lỗi nào.
• RAID độc lập với máy chủ.Điều này bảo vệ dữ liệu khỏi sự cố hệ thống.
• Không bị ảnh hưởng bởi vi rút.Mảng này độc lập với hệ thống máy chủ nên ít bị vi-rút tấn công hơn.
• Tác động hệ thống là nhỏ.Giảm tải các tác vụ từ máy chủ để thiết lập này hoạt động cho RAID 5 và 6.
• Bộ nhớ đệm trên bộ điều khiển.Thời gian truy cập tăng lên khi bộ nhớ được lưu vào bộ nhớ đệm.
• Chức năng RAID nâng cao được hỗ trợ.Chẳng hạn như di chuyển cấp độ mảng, mở rộng dung lượng trực tuyến, trao đổi nóng đĩa, v.v.
• Được trang bị phần mềm và giao diện người dùng đồ họa chuyên dụng.Giúp cho việc thiết lập và duy trì các mảng RAID trở nên rất dễ dàng.

Đột kích phần cứng Nhược điểm của công nghệ -on-chip:

• Chi phí vừa phải.Sử dụng ít thành phần vật lý hơn bộ điều khiển vật lý tiêu chuẩn giúp giảm chi phí, nhưng vẫn đắt hơn RAID phần mềm.
• Tính linh hoạt thấp.Không thể di chuyển sang các hệ thống khác nếu không có giải pháp RoC tương tự.

những gì là軟RAID?

Khi mảng RAID được kết nối với máy tính mà không có bộ điều khiển vật lý, máy tính cần được hướng dẫn về cách vận hành và sử dụng nó.Điều này được thực hiện thông qua một chương trình được gọi là bộ điều khiển RAID phần mềm, sử dụng CPU của máy tính để định hướng thông tin.Bạn có thể triển khai RAID phần mềm như một ứng dụng phần mềm thuần túy chạy trên hệ điều hành hoặc bạn có thể sử dụng giải pháp RAID phần mềm được phần cứng hỗ trợ.

Ứng dụng phần mềm RAID thuần túy

Giải pháp sử dụng các ứng dụng chạy trên máy tính lớn, không yêu cầu phần cứng.Nó sử dụng ổ cứng kết nối trực tiếp với hệ thống máy tính thông qua giao diện I / O tích hợp sẵn hoặc bộ điều hợp bus máy chủ không cần bộ xử lý.Sau khi phần mềm được tải, RAID sẽ hoạt động.Nó thường được tích hợp trực tiếp vào hệ điều hành mà người dùng cuối không phải trả thêm phí.

Ưu điểm của việc sử dụng ứng dụng phần mềm RAID thuần túy:

• • Tích hợp vào hệ điều hành.Không có chi phí bổ sung để có chức năng RAID phần mềm khi được triển khai bằng RAID phần mềm hệ điều hành.

 

• Có tính linh hoạt cao.Đặc biệt khi được sử dụng trong các máy chủ lớn, RAID phần mềm thuần túy có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhiều tình huống khác nhau.

Nhược điểm của việc sử dụng các ứng dụng RAID phần mềm thuần túy:

• Dữ liệu không được bảo vệ khỏi lỗi khởi động.Bất kỳ dữ liệu bị hỏng nào xảy ra trong quá trình khởi động sẽ không được máy tính nhận dạng và kết xuất cho đến khi chương trình RAID khởi động.
• Phụ tải trên hệ thống.Mảng càng yêu cầu nhiều tài nguyên thì tác động của nó đến hiệu suất hệ thống càng lớn.Các thiết lập RAID 5 phức tạp hơn sẽ tốn nhiều công sức hơn RAID 0, 1 hoặc 2 mảng.
• Dễ bị virus.Chạy bên trong hệ điều hành có nghĩa là vi-rút có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của mảng ngoài hệ thống.
• Tính toàn vẹn của dữ liệu bị ảnh hưởng bởi sự cố hệ thống.Bất kỳ sự cố phần cứng hoặc phần mềm nào mà hệ thống gặp phải đều có thể ảnh hưởng đến dữ liệu trong mảng.
• Di chuyển hệ điều hành hạn chế.Nếu bạn cần thay đổi hệ thống hoặc cập nhật hệ điều hành của mình, bạn sẽ không thể thực hiện việc đó nếu hệ điều hành mới không hỗ trợ chức năng RAID.
• Không có bộ nhớ cache ghi lại.Không thể thêm pin vào RAID phần mềm nếu RAID phần cứng có thể hoạt động ở chế độ "ghi lại" bằng cách sử dụng pin.Điều này có nghĩa là bạn mất lớp bảo vệ bổ sung đó.

RAID Phần mềm Hỗ trợ Phần cứng

Giải pháp là một mô hình lai sử dụng phần mềm và phần cứng bổ sung để khắc phục những điểm yếu của RAID phần mềm hệ điều hành thuần túy, chẳng hạn như không có bảo vệ khởi động.Nó hoạt động bằng cách sử dụng RAID BIOS được tích hợp vào bo mạch chủ, bảo vệ khả năng khởi động của hệ thống máy chủ để mọi hỏng hóc dữ liệu sẽ không làm cho hệ thống không hoạt động được.Nó thường đi kèm với nhiều trình điều khiển cho nhiều hệ điều hành, giúp cải thiện khả năng tương thích.

Ưu điểm của việc sử dụng phần mềm hỗ trợ phần cứng RAID:

• • Chi phí thực hiện vừa phải.Tất cả những gì bạn cần là một thẻ bổ trợ hoặc đèn flash bổ sung để triển khai RAID phần mềm được hỗ trợ bởi phần cứng.Nếu chạy cấu hình RAID 5, sẽ phải trả thêm phí cho bộ tăng tốc phần cứng.

 

• Nếu ổ đĩa khởi động bị lỗi, dữ liệu sẽ được bảo vệ.Nếu ổ đĩa khởi động của bạn gặp lỗi hoặc bị lỗi hoàn toàn, nó sẽ không ảnh hưởng tiêu cực đến tính khả dụng của dữ liệu.
• Dễ dàng thiết lập.Mảng RAID rất dễ bảo trì và thiết lập nếu bạn chạy chúng bằng giao diện người dùng đồ họa chuyên dụng với phần mềm hệ điều hành.

Nhược điểm của việc sử dụng phần mềm hỗ trợ phần cứng RAID:

• • Phụ tải trên hệ thống.Mảng càng yêu cầu nhiều tài nguyên thì tác động của nó đến hiệu suất hệ thống càng lớn.Việc triển khai này áp dụng cho các cấu hình RAID 0, 1 và 10.
  • Dễ bị virus.Chạy trực tiếp trên hệ thống máy chủ, vì vậy nếu hệ thống bị nhiễm virus, RAID cũng sẽ hoạt động.
  • Sự cố hệ thống có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của dữ liệu.Tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu bị ảnh hưởng bởi sự cố hệ thống.
  • Với việc di cư hạn chế.Với việc triển khai RAID này, bộ điều khiển phụ thuộc vào hệ điều hành và các trình điều khiển liên quan.Bạn sẽ không thể di chuyển nếu không có trình điều khiển thích hợp.Ví dụ: nếu bạn nâng cấp hệ điều hành của mình, bạn có thể cần các trình điều khiển được cập nhật để bộ điều khiển mảng RAID hoạt động.

 

• Không có bộ nhớ cache ghi lại.Nó chỉ có chế độ ghi qua, không có chế độ ghi ngược.Nếu không có chế độ ghi lại, bạn sẽ mất rất nhiều hiệu suất ghi.Bạn không thể thêm pin vào phần mềm hỗ trợ phần cứng, vì vậy bạn không nhận được lớp bảo vệ này.

So sánh sự khác biệt giữa RAID phần cứng và RAID phần mềm

Bây giờ chúng ta đã thấy những ưu và nhược điểm của việc triển khai RAID phần cứng so với RAID phần mềm, chúng ta hãy xem cách cả hai cạnh tranh với nhau về hiệu suất, khả năng tương thích, khả năng chi trả và tính linh hoạt.

	RAID phần cứng	RAID phần mềm
Màn biểu diễn	Hoạt động tốt / tương đương với RAID phần mềm cấp RAID cơ bản. Làm tốt hơn RAID phần mềm trên tất cả các cấu hình RAID phức tạp. Dữ liệu được sao chép có thể được tạo lại nhanh hơn. Một số thiết lập RAID có thể hoạt động không nhất quán khi sử dụng mảng lưu trữ flash.	Hoạt động tốt đối với các mức RAID cơ bản. Các mức RAID phức tạp ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất, khiến chúng không phù hợp.
Cấu hình mức RAID	Có khung phần cứng với hỗ trợ tích hợp cho tất cả các cấp RAID cơ bản. Tất cả các mức RAID phức tạp đều có thể được hỗ trợ, nhưng nó yêu cầu thêm phần cứng bao quanh và nhiều đĩa ổ cứng hơn.	Các mức RAID cơ bản được hỗ trợ. Nếu bạn cần RAID 3 hoặc RAID 5, thì cần phải có thêm phần mềm.
Khả năng tương thích hệ điều hành	Nhiều cấu hình RAID hơn để lựa chọn, bao gồm cả các tùy chọn kết hợp. Tương thích Windows và MAC.	Dành riêng cho hệ điều hành đang sử dụng.Không thể chia sẻ giữa các hệ điều hành. Một số hệ điều hành chỉ hỗ trợ một số mức RAID nhất định.
khả năng chi trả	Tốn kém hơn để thiết lập.	Chi phí nhập cảnh rất thấp.
Uyển chuyển	Tất cả các đĩa ổ cứng hoạt động như một đĩa duy nhất tùy thuộc vào hệ điều hành máy chủ. Mỗi vỏ / mảng ổ cứng có thể được di chuyển giữa các hệ điều hành hoặc máy tính.	Cung cấp tính linh hoạt hơn trong cách mỗi ổ đĩa được cấu hình trong vỏ của nó.

Đã nói rằng, bạn có thể mong đợi điều gì từ các triển khai RAID khác nhau dựa trên bộ điều khiển tương ứng của chúng.

đặc tính	RAID phần cứng	RAID phần mềm	RAID Phần mềm Hỗ trợ Phần cứng
Bảo vệ dữ liệu khởi động?	的	Đừng.	的
Ghi lại bộ nhớ cache?	的	Đừng.	Đừng.
Bảo vệ khi mất điện?	的	Đừng.	Đừng.
Độc lập với hệ điều hành chủ?	的	Đừng.	Đừng.
dễ bị nhiễm vi rút?	Đừng.	的	的
Cài đặt trong khi khởi động?	的	Đừng.	的
Di chuyển hệ điều hành?	的	Đừng.	giới hạn.

Các trường hợp sử dụng điển hình cho RAID phần cứng so với RAID phần mềm là gì?

Bây giờ chúng ta đã hiểu sự khác biệt chính giữa RAID phần cứng và RAID phần mềm, chúng ta hãy đi sâu vào một số trường hợp máy chủ điển hình, nơi bạn sẽ thấy các bộ điều khiển RAID này hoạt động.

Giải pháp RAID phần cứng

Các loại giải pháp này cung cấp nhiều chức năng nhất và mang lại hiệu suất tốt nhất.Các tình huống thực tế bao gồm:

• Máy chủ hoặc máy trạm hiệu suất cao yêu cầu lưu trữ dữ liệu rộng rãi.
• Máy chủ doanh nghiệp yêu cầu hiệu suất, khả năng mở rộng, tính linh hoạt và khả năng tương thích với nhiều hệ điều hành.

Giải pháp RAID chỉ dành cho phần mềm

Các loại giải pháp này lý tưởng cho các mảng RAID cần hoạt động tốt về hiệu suất và tính khả dụng của dữ liệu (hãy nghĩ đến cấu hình RAID 0 và RAID 1).Điều quan trọng cần lưu ý là đối với giải pháp RAID phần mềm thuần túy, nó không thể được sử dụng trực tiếp trên ổ đĩa khởi động vì nó yêu cầu hệ điều hành hoạt động để hoạt động.Các tình huống thực tế bao gồm:

• Máy trạm hoặc máy chủ không có yêu cầu lưu trữ dữ liệu rộng rãi.
• Không cần khởi động máy chủ được bảo vệ.

Giải pháp kết hợp

Các giải pháp này tương tự như các giải pháp RAID phần mềm thuần túy, nhưng nhạy cảm về chi phí và có các yêu cầu về khả năng khởi động.Các tình huống thực tế bao gồm:

• Máy chủ cơ bản không yêu cầu lưu trữ dữ liệu lớn.
• Trong trường hợp sử dụng lưu trữ mạng.

Bạn nên chọn cái nào, RAID phần cứng hay phần mềm?

Nói chung, RAID phần cứng sẽ mang lại cho bạn nhiều lợi thế hơn RAID phần mềm, đặc biệt nếu bạn muốn triển khai các cấu hình RAID phức tạp hoặc các mô hình hỗn hợp.Cân nhắc chính là mức giá bạn sẵn sàng trả cho một bộ điều khiển RAID.

So sánh mức RAID

Bây giờ bạn có thể chọn bộ điều khiển RAID lý tưởng cho hệ thống của mình, đã đến lúc chọn mức RAID chính xác để sử dụng.Chúng tôi đã tạo một số so sánh chuyên sâu để đưa ra quyết định dễ dàng hơn:

• RAID 0 và RAID 1
• RAID 1 và RAID 5
• RAID 5 và RAID 6
• RAID 5 và RAID 10