軟件 RAID 的性能可能會(huì)有問(wèn)題，尤其是使用 NVMe 驅(qū)動(dòng)器時(shí)。另一方面，硬件 RAID 通常由于其專(zhuān)用的處理能力而提供更好的性能和訪(fǎng)問(wèn)速度。

現(xiàn)在，組織比以往任何時(shí)候都更傾向于將基于軟件的組件添加到其存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)中。RAID 是此存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的一部分，因?yàn)樗梢詢(xún)?yōu)化存儲(chǔ)容量并降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。如今，軟件 RAID 正在取代許多 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)中的硬件 RAID。硬件 RAID 和軟件 RAID 之間的主要區(qū)別在于，對(duì)硬件 RAID 的訪(fǎng)問(wèn)由獨(dú)立于操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)本身的控制器管理，而軟件 RAID 由操作系統(tǒng)內(nèi)的軟件管理。它們的價(jià)格、性能和訪(fǎng)問(wèn)速度都不同。

RAID是一種虛擬存儲(chǔ)資源，可將一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備連接到受控制器管理的多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備陣列。當(dāng)用戶(hù)應(yīng)用 RAID 系統(tǒng)時(shí)，他們會(huì)將磁盤(pán)視為邏輯存儲(chǔ)資源。RAID 存儲(chǔ)有很多可能性，價(jià)格與所提供的設(shè)備和控制器范圍一樣多種多樣。

什么是 RAID？

RAID 代表獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列，使用多個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器制作冗余數(shù)據(jù)副本。如果 RAID 陣列中的驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，數(shù)據(jù)仍可通過(guò)各種機(jī)制保持安全。RAID 將多個(gè)獨(dú)立硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或磁盤(pán)虛擬化為一個(gè)或多個(gè)陣列，以提高不同操作系統(tǒng)的性能、容量和容錯(cuò)能力。它可以通過(guò)硬件或軟件執(zhí)行。

比較 – 軟件 RAID 與硬件 RAID

RAID 可以使用特殊硬件控制器（硬件 RAID）或操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序（軟件 RAID）來(lái)執(zhí)行。

軟件 RAID

軟件 RAID 無(wú)需專(zhuān)用硬件組件即可實(shí)現(xiàn) RAID，主機(jī)管理物理驅(qū)動(dòng)器。磁盤(pán)控制器軟件嵌入在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，必須與操作系統(tǒng)兼容。多個(gè)物理磁盤(pán)分組形成陣列。如果存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器連接到?jīng)]有專(zhuān)用硬件 RAID 卡或控制器的服務(wù)器或計(jì)算機(jī)，則 RAID 配置由操作系統(tǒng)中集成的實(shí)用程序軟件處理。此設(shè)置稱(chēng)為軟件 RAID。

軟件 RAID 允許用戶(hù)更改磁盤(pán)陣列，并且需要更多用戶(hù)與服務(wù)器和操作系統(tǒng)的交互，因?yàn)?RAID 控制器是操作系統(tǒng)的一部分。成本較低，因?yàn)椴恍枰~外的硬件 RAID 控制器。軟件層執(zhí)行 RAID 功能，包括數(shù)據(jù)條帶化、鏡像或奇偶校驗(yàn)計(jì)算。許多操作系統(tǒng)都支持軟件 RAID 配置，包括 Microsoft、Apple、各種 Linux 發(fā)行版、Solaris Unix、FreeBSD、OpenBSD 和 NetBSD 的操作系統(tǒng)。

軟件 RAID 的優(yōu)點(diǎn)

• 軟件 RAID 比硬件 RAID 更經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗恍枰~外的 RAID 控制器硬件并利用現(xiàn)有的 CPU 資源。
• 實(shí)施軟件 RAID 非常簡(jiǎn)單，因?yàn)樗苯优c主機(jī)操作系統(tǒng)集成，不需要專(zhuān)有硬件或特定于供應(yīng)商的解決方案。
• 軟件 RAID 通常通過(guò)支持的 RAID 級(jí)別和附加設(shè)置提供更大的靈活性。

軟件 RAID 的缺點(diǎn)

• 軟件 RAID 依賴(lài)主機(jī) CPU 進(jìn)行 I/O 操作，可能會(huì)影響整體系統(tǒng)性能，尤其是在 I/O 負(fù)載較重的情況下，尤其是使用固態(tài)硬盤(pán) (SSD) 時(shí)。
• 高 CPU 使用率可能會(huì)影響整個(gè) RAID 陣列的性能和可用性。
• 軟件 RAID 配置與所設(shè)置的特定操作系統(tǒng)相關(guān)。升級(jí)或更改操作系統(tǒng)時(shí)，用戶(hù)可能會(huì)遇到兼容性或數(shù)據(jù)遷移方面的挑戰(zhàn)。

硬件 RAID

當(dāng) RAID 控制器首次進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，它最初是使用硬件配置的。此設(shè)置允許您將 RAID 控制器鏈接到磁盤(pán)陣列中的一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)和多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，并根據(jù)組織的要求將所有與 RAID 相關(guān)的組件配置為其特定的 RAID 級(jí)別。磁盤(pán)陣列和控制器可以獨(dú)立于計(jì)算設(shè)備進(jìn)行修改。

硬件 RAID 是一種專(zhuān)門(mén)的處理系統(tǒng)，旨在獨(dú)立于操作系統(tǒng)處理 RAID 配置。它使用多個(gè) RAID 卡，確保受管理磁盤(pán)的處理能力不會(huì)大幅下降。專(zhuān)用 RAID 卡還以一種使主機(jī)進(jìn)程基本透明的方式管理磁盤(pán)。這種方法提供了更多種類(lèi)的 RAID 設(shè)計(jì)選項(xiàng)，包括可能與所有操作系統(tǒng)選項(xiàng)不兼容的混合設(shè)置。但是，硬件 RAID 價(jià)格昂貴，并且會(huì)顯著增加設(shè)置 RAID 的總體成本，這就是大多數(shù)組織選擇軟件 RAID 設(shè)置的原因。

硬件 RAID 的優(yōu)勢(shì)

• 使用硬件 RAID 訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)通常更快。
• 控制器獨(dú)立于相關(guān)計(jì)算機(jī)運(yùn)行，無(wú)需使用計(jì)算機(jī)的處理能力即可管理磁盤(pán)。
• 通過(guò)移除和替換設(shè)備來(lái)更換損壞的磁盤(pán)很容易。
• 硬件 RAID 卡通常不受網(wǎng)絡(luò)攻擊，因?yàn)?RAID 系統(tǒng)獨(dú)立于主機(jī)操作系統(tǒng)運(yùn)行?，F(xiàn)代硬件 RAID 控制器現(xiàn)在包含基于硬件的加密機(jī)制，以保護(hù)驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)。

硬件 RAID 的缺點(diǎn)

• 盡管硬件 RAID 通常更可靠，因?yàn)樗粫?huì)占用磁盤(pán)的處理能力，但它比軟件 RAID 更昂貴。
• 它可能與相關(guān)操作系統(tǒng)不兼容。
• 雖然硬件 RAID 控制器可以提高性能，但控制器的功能限制了優(yōu)化級(jí)別。
• 與可以使用熟悉的操作系統(tǒng)工具進(jìn)行管理的軟件 RAID 不同，硬件 RAID 通常需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)使用專(zhuān)有 RAID 管理軟件進(jìn)行配置和監(jiān)控。

RAID 控制器和實(shí)現(xiàn)

硬件 RAID 控制器

硬件 RAID 控制器可實(shí)現(xiàn) RAID 協(xié)議，有多家制造商提供。SATA 驅(qū)動(dòng)器的性能、延遲和擴(kuò)展要求較低，使硬件和軟件 RAID 邏輯集成更加容易。硬件 RAID 可與串行連接 SCSI (SAS) 控制器配合使用，但 NVMe RAID 實(shí)現(xiàn)受到限制，并且性能可能存在問(wèn)題。

軟件 RAID 實(shí)現(xiàn)

軟件 RAID 或卷管理器可以提高服務(wù)器上存儲(chǔ)分配的靈活性，增加關(guān)鍵數(shù)據(jù)、可靠性和性能功能。軟件 RAID 實(shí)現(xiàn)范圍從簡(jiǎn)單的抽象產(chǎn)品到更大、功能更豐富的卷管理器產(chǎn)品。軟件 RAID 的主要優(yōu)勢(shì)是靈活性，但它的性能可能會(huì)受到影響，尤其是使用 NVMe 驅(qū)動(dòng)器時(shí)。

原始容量與可用容量

使用 RAID 時(shí)，務(wù)必了解驅(qū)動(dòng)器的原始容量與可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可用容量不同。原始容量是指驅(qū)動(dòng)器的總存儲(chǔ)容量。例如，如果有三個(gè) 500GB 驅(qū)動(dòng)器，則備份系統(tǒng)中三個(gè)驅(qū)動(dòng)器的總原始容量為 1,500GB。

另一方面，可用容量是 RAID 配置和格式化后可用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的空間量。RAID 級(jí)別會(huì)顯著影響大多數(shù)系統(tǒng)的可用容量，因?yàn)闀?huì)犧牲大約 30% 到 40% 的存儲(chǔ)空間來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余，從而導(dǎo)致大約 60% 到 70% 的可用容量。

其實(shí)，不僅 RAID 配置，驅(qū)動(dòng)器格式化也會(huì)減少可用空間。通常，制造商和操作系統(tǒng)會(huì)保留大約 10% 的硬盤(pán)存儲(chǔ)空間用于格式化。因此，對(duì)于三個(gè)總原始容量為 1,500GB 的磁盤(pán)，在 RAID 配置和格式化之后，您可能預(yù)計(jì)大約有 800GB 的可用容量可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

常見(jiàn) RAID 配置

• RAID 0（條帶化）——可提高性能，但如果其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
• RAID 1（鏡像）——如果陣列中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，則保存數(shù)據(jù)。
• RAID 5（帶奇偶校驗(yàn)的條帶化）——使用 RAID 奇偶校驗(yàn)來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)，同時(shí)提高性能。
• RAID 6（雙奇偶校驗(yàn)的條帶化）—與 RAID 5 類(lèi)似，但至少需要四塊硬盤(pán)。
• RAID 10（結(jié)合 RAID 1 和 RAID 0）——通過(guò)在每組驅(qū)動(dòng)器上剝離數(shù)據(jù)并在電源故障期間在第二組驅(qū)動(dòng)器上鏡像數(shù)據(jù)來(lái)提供安全性。

RAID 可擴(kuò)展性和容錯(cuò)能力

可擴(kuò)展性注意事項(xiàng)

硬件 RAID 通常比軟件 RAID 更具可擴(kuò)展性。盡管軟件 RAID 是一種經(jīng)濟(jì)高效的選擇，但它可能無(wú)法提供與硬件 RAID 相同級(jí)別的性能和可擴(kuò)展性。

容錯(cuò)和冗余

RAID 為應(yīng)用程序、文件和數(shù)據(jù)庫(kù)提供主存儲(chǔ)和輔助支持。向陣列添加更多驅(qū)動(dòng)器可提高存儲(chǔ)容量、寫(xiě)入性能和容錯(cuò)能力。RAID 對(duì)于組織的數(shù)據(jù)保護(hù)和災(zāi)難恢復(fù)策略非常重要。

總結(jié)

比較硬件 RAID 和 Windows 軟件 RAID 及配置時(shí)，軟件 RAID 設(shè)置效率較低且限制較多。另一方面，軟件 RAID 成本較低，并且允許您更改硬件和軟件 RAID 陣列配置，而不必?fù)?dān)心控制器兼容性。如果您的預(yù)算緊張，軟件 RAID 是最佳選擇，但如果性能對(duì)您來(lái)說(shuō)很重要，則硬件 RAID 更好。您應(yīng)該始終保持 RAID 數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件可用，以防出現(xiàn)問(wèn)題，這樣您就可以快速?gòu)?RAID 中恢復(fù)數(shù)據(jù)。