Что лучше программный или аппаратный рейд

Обновлено: 02.07.2024

Существует два возможных подхода к RAID: аппаратный RAID и программный RAID.

4.3.1. Аппаратный RAID

Аппаратный массив управляет подсистемой RAID независимо от хоста. Он представляет хосту один диск на массив RAID.

Аппаратное устройство RAID подключается к контроллеру SCSI и представляет массивы RAID как один диск SCSI. Внешняя система RAID перемещает все «интеллектуальные» функции обработки RAID в контроллер, расположенный во внешней дисковой подсистеме. Вся подсистема подключается к хосту через обычный контроллер SCSI и отображается для хоста как один диск.

Карты контроллера RAID функционируют как контроллер SCSI для операционной системы и управляют всеми фактическими обменами данными с дисками. Пользователь подключает диски к RAID-контроллеру (как обычный SCSI-контроллер), а затем добавляет их в конфигурацию RAID-контроллеров, и операционная система не заметит разницы.

4.3.2. Программный RAID

Программный RAID реализует различные уровни RAID в коде диска ядра (блочного устройства). Он предлагает самое дешевое решение, поскольку не требуются дорогие платы контроллера дисков или шасси с возможностью «горячей» замены [1]. Программный RAID также работает с более дешевыми дисками IDE, а также с дисками SCSI. С современными более быстрыми процессорами программный RAID превосходит аппаратный RAID.

Ядро Linux содержит драйвер MD, который позволяет решению RAID быть полностью независимым от оборудования. Производительность программного массива зависит от производительности и нагрузки ЦП сервера.

Чтобы узнать больше о программном RAID, вот основные функции:

Потоковое перестроение

Переносимость массивов между Linux-машинами без реконструкции

Реконструкция массива в фоновом режиме с использованием свободных системных ресурсов

Поддержка дисков с возможностью горячей замены

Автоматическое определение ЦП для использования определенных оптимизаций ЦП

[1] Корпус с возможностью горячей замены позволяет извлекать жесткий диск без отключения питания системы.

RAID означает избыточный массив недорогих дисков. Это способ виртуализации нескольких независимых жестких дисков в один или несколько массивов для повышения производительности, емкости и надежности. RAID может быть реализован либо с помощью специального контроллера (аппаратный RAID), либо с помощью драйвера операционной системы (программный RAID).

Оборудование RAID

Аппаратный RAID — это специальная система обработки данных, использующая контроллеры или карты RAID для управления конфигурацией RAID независимо от операционной системы. Контроллер RAID не забирает вычислительную мощность дисков, которыми он управляет. Таким образом, для чтения и записи данных можно использовать больше места и скорости. Он может работать на любой операционной системе. Заменить неисправный диск очень просто — просто отключите его и вставьте новый.

Недостатки:

Поскольку для аппаратного RAID требуется дополнительный аппаратный контроллер, стоимость выше, чем для программного RAID. Если ваш RAID-контроллер выходит из строя, вам нужно найти совместимый контроллер для замены, чтобы система RAID работала так, как вы ее настроили.

Программный RAID

В отличие от аппаратного RAID, программный RAID использует вычислительную мощность операционной системы, в которой установлены диски RAID. Стоимость ниже, потому что не требуется дополнительный аппаратный RAID-контроллер. Это также позволяет пользователям перенастраивать массивы без ограничений со стороны аппаратного RAID-контроллера.

Недостатки:

Программный RAID обычно работает медленнее, чем аппаратный RAID. Поскольку часть вычислительной мощности потребляется программным обеспечением, оно может снизить скорость чтения и записи конфигурации RAID, а также другие операции, выполняемые на сервере. Программный RAID часто специфичен для используемой операционной системы, поэтому обычно его нельзя использовать для разделов, которые являются общими для операционных систем.

Замена вышедшего из строя диска в программном массиве RAID немного сложнее. Вы должны сначала сказать вашей системе прекратить использование диска, а затем заменить диск.

Программный RAID или аппаратный RAID: что выбрать

Выбор между программным RAID и аппаратным RAID зависит от ваших потребностей и стоимости.

Если у вас ограниченный бюджет и вы используете RAID 0 или RAID 1, большой разницы между программным RAID и аппаратным RAID не будет. Если вам нужна максимальная производительность при использовании RAID 5 и RAID 6 с интенсивными вычислениями, вам следует выбрать аппаратный RAID, потому что программный RAID может сильно снизить производительность. Более того, программные RAID обычно не поддерживают эзотерические уровни RAID, такие как RAID 10. В этом случае требуется аппаратный RAID.

В целом, аппаратный RAID стоит дороже, чем программный RAID, но обеспечивает более высокую производительность и освобождает вас от ограничений программного RAID, обеспечивая большую гибкость в способах его использования и типах конфигураций. Если ваш бюджет позволяет, вам определенно подойдет аппаратный RAID.

Избыточный массив независимых дисков (RAID) – это метод виртуализации независимых дисков в один или несколько массивов для повышения производительности, возможностей, отказоустойчивости и надежности. Эта группировка дисков в логические массивы может быть достигнута с помощью аппаратной или программной реализации. Чтобы получить обзор уровней RAID, ознакомьтесь с нашей недавней статьей здесь, на TechGenix. В этой статье давайте подробно рассмотрим, что такое аппаратный или программный RAID, включая преимущества и недостатки каждого из них, и оценим, какой из них лучше для вас.

Аппаратный RAID

Аппаратный RAID – это реализация, в которой все диски подключаются к устройству, называемому RAID-контроллером, которое вставляется в слот PCI на материнской плате. Эти контроллеры RAID физически управляют массивом RAID и поддерживают все уровни RAID и пользовательские конфигурации. В некоторых случаях эти RAID-контроллеры представляют собой уменьшенные версии компьютеров, поскольку они оснащены выделенными процессорами для выполнения своих функций.

Основная роль RAID-контроллера — управлять этими независимыми дисками и представлять их компьютеру как одну или несколько логических единиц.

В аппаратной реализации существует два типа RAID-контроллеров, а именно

На основе шины. Эти контроллеры в основном поставляются с материнской платой и используются для управления младшими уровнями RAID.
Карточные и интеллектуальные контроллеры. В основном они предназначены для высокопроизводительных систем и обычно устанавливаются в отдельном блоке, поскольку поставляются с выделенными процессорами. Очевидно, что они дороже и сложнее в установке по сравнению с установкой на базе шины.

Важно отметить, что RAID-контроллеры менее гибкие. Например, контроллер RAID, предназначенный для реализации RAID 0, не будет хорошо работать в системах RAID, разработанных для обеспечения отказоустойчивости. Кроме того, микросхемы контроллеров, разработанные для систем IDE, не работают с системами SCSI, хотя крупные производители, такие как Intel, разрабатывают некоторые версии контроллеров RAID, которые хорошо работают со всеми типами дисков.

Теперь, когда у нас есть хорошее представление об аппаратном RAID, давайте рассмотрим его преимущества и недостатки.

Преимущества аппаратного RAID

Значительно повышает производительность системы, особенно в устаревших системах с ограниченными возможностями повышения вычислительной мощности.
Меньше нагрузка на систему во время резервного копирования и восстановления.
Дает возможность гибкого добавления любой конфигурации RAID, которую в противном случае было бы сложно реализовать, используя только материнскую плату.
Защищает от потери или повреждения данных, которые могут возникнуть при отключении питания во время резервного копирования данных.
Хорошо работает со всеми типами дисков.
При наличии аккумулятора он может работать в режиме обратной записи.

Недостатки аппаратного RAID

Внедрение дороже, так как вам придется инвестировать в новое аппаратное оборудование.
В случае сбоя RAID-контроллера его необходимо заменить аналогичным контроллером, чтобы не прерывать работу.

Таковы преимущества и недостатки аппаратного RAID.

Теперь перейдем к программному RAID.

Программный RAID

Программный RAID – это реализация, в которой для реализации RAID используются возможности операционной системы с помощью программного обеспечения или драйвера RAID. Для этого не требуется дополнительное оборудование.

Программное обеспечение RAID взаимодействует с дисками через локальные интерфейсы и адаптеры и, как правило, имеет более высокий уровень совместимости с различными системами.

Преимущества программного RAID

Это недорого реализовать.
Один и тот же драйвер RAID можно использовать во многих системах, использующих одну и ту же операционную систему.
Перенастройка уровней RAID возможна без каких-либо ограничений.

Недостатки программного RAID

Программный RAID имеет и свои недостатки.

Обычно работает медленнее, поскольку разделяет вычислительную мощность операционной системы.
Хорошо работает только в одном типе операционной системы, поэтому его нельзя реализовать для дисков, которые совместно используются разными операционными системами.
Замена неисправного диска — сложный процесс.
Очень уязвим для вирусов, незащищен при загрузке и создает проблемы с целостностью данных из-за сбоев системы.

Таковы преимущества и недостатки программного RAID.

Итак, какой из двух лучше?

Аппаратные и программные RAID

До сих пор мы рассмотрели две реализации RAID, а также преимущества и недостатки каждой из них. Теперь возникает важный вопрос — что из двух лучше?

Ответ зависит от уровня RAID, бюджета, неоднородности ваших систем и т. д.

Давайте рассмотрим разные сценарии, чтобы понять, какой из двух вариантов лучше всего подходит для каждого из них.

Ограниченный бюджет

Если у вас ограниченный бюджет или вы хотите изучить влияние RAID на производительность или отказоустойчивость, выберите программный RAID, поскольку он намного дешевле аппаратного RAID и может быть реализован в нескольких системах.

Конечно, имеет смысл иметь долгосрочный план, учитывая, что программный RAID имеет много ограничений.

Реализация RAID 0 или 1

Если вы хотите внедрить уровни RAID 0 или RAID 1, между аппаратными и программными реализациями RAID не будет существенной разницы. Итак, рассмотрите другие ограничения, такие как ваш бюджет и неоднородность ваших систем, чтобы выбрать одно из них.

Реализация RAID 5 или 6

С другой стороны, если вы хотите внедрить высокоуровневую реализацию RAID, такую как RAID 5 или 6, лучше всего подойдет аппаратный RAID, поскольку он обеспечивает более высокую производительность. Кроме того, уровни RAID, такие как RAID 10, не поддерживаются программным обеспечением, поэтому для таких настраиваемых конфигураций используйте аппаратные реализации.

Неоднородность ваших систем

Если все ваши системы работают под управлением одной и той же операционной системы и вы хотите внедрить более низкие уровни RAID, выберите программную реализацию. Но если вам нужно управлять дисками, которые совместно используются операционными системами, вам подойдет аппаратный RAID.

В целом аппаратный RAID предпочтительнее, поскольку он дает больше гибкости при настройке пользовательских уровней RAID и обеспечивает более высокую производительность. Его проще настраивать, заменять и управлять им по сравнению с программным RAID, и, несомненно, это лучший выбор, если позволяет бюджет.

Гибридный RAID

Подходя к концу этого обсуждения, мы поговорим об аппаратном программном RAID, который по сути является программно-управляемой реализацией, но поставляется с дополнительным оборудованием для решения некоторых проблем, связанных с чисто программным обеспечением. реализация. Например, RAID BIOS встроен в материнскую плату, чтобы обеспечить резервирование при включении системы и предотвратить возможность повреждения данных. Кроме того, он лучше работает в разных операционных системах.

Преимущества

Не слишком дорого и доступно для большинства предприятий малого и среднего бизнеса.
Защищает от сбоев загрузки, которые могут возникнуть из-за ошибок носителя или даже сбоев загрузки.
Поставляется со специальным графическим интерфейсом для поддержки RAID.
Хорошо работает в разных операционных системах.

Недостатки

Существует дополнительная нагрузка на сервер, что, в свою очередь, может повлиять на его производительность.
Уязвим к вирусам.
Для более новых версий операционных систем может потребоваться регулярное обновление драйверов.

Как видите, гибридный RAID — не идеальное решение. Вместо этого он действует как мост между аппаратной и программной реализацией и хорошо работает, если у вас ограниченный бюджет и вы хотите избежать некоторых ловушек, связанных с программная реализация.

Аппаратный RAID или программный RAID? Зависит от ваших целей

Итак, RAID можно реализовать с помощью выделенного RAID-контроллера, называемого аппаратным RAID, или с помощью программного обеспечения или драйвера, называемого программным RAID. У обоих есть свои сильные и слабые стороны, поэтому правильная реализация зависит от ваших целей, бюджета, характера систем, уровня RAID и других соответствующих факторов.

Однако в целом аппаратная реализация обеспечивает более высокую производительность, дает больше гибкости для настройки уровней RAID и хорошо работает во всех системах, даже если она дороже, чем программный RAID. Напротив, гибридный RAID может занять промежуточное положение между чисто программной и аппаратной реализацией.

Какой из двух вариантов вы предпочитаете и почему? Пожалуйста, дайте нам знать в комментариях.

Ага. Мы все еще находимся на этом RAID-ударе (и на ударе «против»). Если вы пропустили наш учебник по RAID, ознакомьтесь с ним здесь. Теперь, когда вы знакомы с тем, что такое RAID, давайте немного углубимся, чтобы выяснить, кто побеждает в битве аппаратных и программных RAID. Спойлер: ни один из них — победитель… вы!Вы знаете... потому что вы выбрали правильный для вас. Идем дальше…

Для обработки всех вычислений, связанных с операциями RAID, требуется вычислительная мощность. Чем сложнее конфигурация RAID, тем больше вычислительной мощности требуется. С чисто операционной точки зрения разница между аппаратным и программным RAID очень мала. В конечном счете, разница сводится к тому, где выполняется обработка RAID. Это может быть выполнено либо в ЦП хост-сервера (программный RAID), либо во внешнем ЦП (аппаратный RAID).

Аппаратный RAID

Начнем битву аппаратных и программных RAID-массивов с аппаратной стороны. В конфигурации аппаратного RAID диски подключаются к карте контроллера RAID, вставленной в быстрый слот PCI-Express (PCI-e) на материнской плате. Это работает одинаково как для больших серверов, так и для настольных компьютеров. Во многих внешних дисковых корпусах RAID плата контроллера RAID встроена в дисковый корпус.

Преимущества

Повышение производительности, особенно в более сложных конфигурациях RAID. Обработка выполняется выделенным процессором RAID, а не основным процессором компьютера, что снижает нагрузку на систему при записи резервных копий и сокращает время простоя при восстановлении данных.
Имеет больше вариантов конфигурации RAID, включая гибридные конфигурации, которые могут быть недоступны с некоторыми вариантами ОС.
Совместимость с различными операционными системами. Это очень важно, если вы планируете получать доступ к своей системе RAID с Mac и Windows. Аппаратный RAID будет распознаваться любой системой.

Недостатки

Поскольку аппаратного обеспечения больше, первоначальная настройка обходится дороже.
Нестабильная производительность для некоторых аппаратных RAID-массивов, использующих массивы флэш-накопителей (SSD). Старые RAID-контроллеры отключают встроенную функцию быстрого кэширования SSD, необходимую для эффективного программирования и стирания данных на диске.
Программный RAID используется исключительно в больших системах (мейнфреймы, Solaris RISC, Itanium, системы SAN), применяемых в корпоративных вычислениях.

Программный RAID

Когда накопители подключены напрямую к компьютеру или серверу без RAID-контроллера, конфигурация RAID управляется служебной программой в операционной системе, которая называется программной настройкой RAID. Многие операционные системы поддерживают конфигурацию RAID, в том числе от Apple, Microsoft, различные версии Linux, а также OpenBSD, FreeBSD, NetBSD и Solaris Unix.

Преимущества

Низкая стоимость входа. Все, что вам нужно сделать, это подключить диски, а затем настроить их в вашей ОС.
Современные компьютеры настолько мощные, что их процессоры легко справляются с обработкой RAID 0 и 1 без заметного снижения производительности.

Недостатки

Программный RAID часто зависит от используемой ОС, поэтому его обычно нельзя использовать для дисковых массивов, которые совместно используются операционными системами.
Вы будете ограничены уровнями RAID, которые поддерживает ваша ОС.
Снижение производительности при использовании более сложных конфигураций RAID.

Аппаратный или программный RAID?

Победитель действительно зависит от вашего варианта использования. Если вы пытаетесь сэкономить немного денег (а кто на самом деле не хочет?), вы будете использовать одну операционную систему для доступа к массиву RAID, и вы используете RAID 0 или 1, использование программного RAID даст та же защита и возможности RAID, что и у более дорогого аналога.

Если вы можете справиться с первоначальными вложениями, вам определенно подойдет аппаратный RAID. Это освободит вас от ограничений программного RAID и даст вам больше гибкости в способах его использования и типах конфигураций.

Читайте также: