Hardware-RAID vs. Software-RAID – Was ist der Unterschied?

Wenn Sie Hardware- und Software-RAID-Lösungen online nachschlagen, scheint der allgemeine Konsens zu sein, dass Hardware-RAID sowohl für die Leistung als auch für die Zuverlässigkeit besser ist, während Software-RAID einfach billiger und bequemer ist.

Das mag vor ein oder zwei Jahrzehnten wahr gewesen sein, aber im Jahr 2022 ist es nicht mehr der Fall. Software-RAID hat große Fortschritte gemacht und ist zweifellos für bestimmte Szenarien besser geeignet. Aber Onboard-RAID (dh FakeRAID) ist immer noch Zeitverschwendung.

Ist Onboard-RAID nicht auch Software-RAID? Nicht genau. Solche widersprüchlichen Informationen lassen die meisten Menschen verwirrt zurück. Daher hoffen wir, dass dieser Artikel Sie ausreichend informiert, um die beste RAID-Lösung für Ihre genauen Anforderungen auswählen zu können.

Was ist Hardware-RAID?

Hardware-RAID bezieht sich auf Arrays, die von speziell entwickelten Festplattencontrollern verwaltet werden, die RAID-Firmware enthalten. Diese RAID-Controller-Karten werden wie normale Festplattencontroller in die PCIe-Steckplätze auf dem Motherboard gesteckt. Sie unterscheiden sich jedoch dadurch, dass sie Spezialisierte Prozessoren die Array-Verwaltungsfunktionen übernehmen.

Der Hauptvorteil dieser Prozessoren besteht darin, dass Sie Paritätsberechnungen von der CPU des Systems auf den Controller auslagern können. Eine solche Auslagerung von RAID-I/O machte früher einen erheblichen Leistungsunterschied, als die Prozessoren noch niedriger Spezifikationen und bereits gesättigt waren. Heutzutage hat RAID I / O jedoch nur noch minimal Auswirkungen auf die Leistung eines Prozessors.

Die meisten RAID-Controller unterstützen auch RAID-Caching, was ein weiterer wichtiger Faktor ist, der für die Spitzenleistung von Hardware-RAID verantwortlich ist. Datenverlust durch Stromausfall ist jedoch ein potenzielles Problem, weshalb jeder anständige Controller heutzutage eine Batterie-Backup-Einheit / ein Modul (BBU / BBM).

Im vorliegenden Zusammenhang sind dies die beiden Hauptgründe, sich für Hardware-RAID zu entscheiden. Auf der anderen Seite umfassen die Kompromisse höhere Kosten, Lieferantenexklusivität und ein vergleichsweise geringeres Supportniveau.

Profis:

• Hervorragende I/O-Leistung mit High-End-Karten

Nachteile:

• Höhere Einrichtungs- und Wartungskosten
• Sie müssen einen kompatiblen Controller finden, falls Sie ersetzen müssen

Was ist Software-RAID?

Software-RAID bezieht sich auf Arrays, die von einer Softwarekomponente und nicht von einem Hardware-RAID-Controller verwaltet werden. Software-RAID wird in der Regel an der Betriebssystemebene über einen Treiber (z. B. mehrere Geräte Md Treiber unter Linux). Es wird auch häufig als Dateisystemkomponente implementiert, wie im Fall von ZFS RAID-Z.

Wie bereits erwähnt, hat das Software-RAID ein negatives Stigma, dass es langsam und unzuverlässig ist. Aber das ist ein überholt Begriff.

RAID-I/O kann von der CPU in Software-RAID verwaltet werden. Aber anders als in der Vergangenheit kann dies mit minimalen Auswirkungen auf die Leistung erfolgen, da sich die Prozessoren enorm verbessert haben. Tatsächlich übertreffen bestimmte Software-RAID-Lösungen wie ZFS oder Linux RAID Low-End-Hardware-Controller.

Es gibt auch einige Missverständnisse in Bezug auf Zuverlässigkeit. Die meisten Hardware-RAID-Controller überprüfen Paritätsdaten nicht, es sei denn, eine Festplatte stirbt oder meldet einen Fehler. In dieser Hinsicht so etwas wie ZFS, das eigentlich Überprüft die Datenintegrität, ist viel zuverlässiger. Dies bedeutet, dass die Leistung von ZFS beeinträchtigt wird, da es zusätzliche Arbeit leistet. Auf jeden Fall ein lohnender Kompromiss.

Letztendlich hängt die Qualität einer Software-RAID-Lösung davon ab, über welche wir konkret sprechen. Zum Beispiel werden Sie selten von guten Erfahrungen mit Windows RAID hören, während solche wie ZFS oder Linux RAID wegen ihrer Leistung und Zuverlässigkeit sehr beliebt sind.

Eine andere Sache, die Sie bei Dingen wie ZFS oder L beachten solltenINUX MD ist, dass sie eine leichte Lernkurve haben. Sie benötigen Kenntnisse darüber, wie sie funktionieren und welche Befehle sie verwenden, insbesondere wenn Sie sie effizient einrichten und verwalten möchten.

Schließlich sollten Sie auch vorsichtig sein bei Onboard-RAID. Diese werden mit einem Standard-Festplattencontroller und speziellen Firmware/Treibern (z. B. Intel Rapid Storage Technology) implementiert.

Die Absicht mit Onboard-RAID war es, die Lücke zwischen Hardware- und Software-RAID zu schließen und die Vorteile beider zu nutzen. Die Realität erwies sich jedoch als das Gegenteil, und sie bietet weder Leistung noch Zuverlässigkeit vergleichbar mit den beiden anderen RAID-Typen.

Profis:

• Geringere Einrichtungs- und Wartungskosten
• Bestimmte Lösungen sind zuverlässiger für die Datenintegrität

Nachteile:

• Etwas schlechtere Leistung
• Bestimmte Implementierungen erfordern technisches Kernwissen

Hardware-RAID vs. Software-RAID – Hauptunterschiede

Hardware- und Software-RAID-Lösungen unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie die E/A-Leistung steigern, sowie in anderen Metriken wie Zuverlässigkeit, Kosten und Kompatibilität.

Leistung

Der Leistungsunterschied zwischen Hardware- und Software-RAID hängt letztlich von der jeweiligen Lösung ab. Bestimmte Softwareimplementierungen wie Windows RAID oder Dinge wie FakeRAID sind dafür bekannt, eine ziemlich schlechte Leistung zu haben. Low-End-RAID-Karten bieten möglicherweise eine etwas bessere Leistung, können jedoch nicht als zuverlässig angesehen werden, wenn Dinge wie BBU nicht unterstützt werden.

Gute Softwareimplementierungen wie ZFS übertreffen im Allgemeinen Low-End-Karten. Dies liegt zum Teil daran, dass die Systemprozessoren schneller sind als der Onboard-Prozessor des RAID-Controllers. Das gleiche gilt für Linux RAID, hat aber auch den Vorteil, dass es Open-Source ist, also peer-reviewed und optimiert.

Letztendlich sind High-End-RAID-Controller jedoch die Spitze der Linie. High-End-Controller speichern Daten während des Schreibvorgangs im Onboard-Speicher zwischen, was für eine erhebliche Steigerung der Schreibleistung sorgt.

Eine größere Menge an integriertem Speicher sorgt für eine größere Leistungssteigerung bei der Arbeit mit vielen großen Dateien wie Mediendateien. Dies macht High-End-Karten mit höherem Speicher lohnenswert für Dinge wie Medienproduktions-Workstations. Der Leistungsgewinn wird jedoch auf Systemen, die mit zufälligen E / A-Vorgängen für kleinere Dateien umgehen, nicht so groß sein.

Beachten Sie, dass die Leistungssteigerung durch Schreibcache nicht auf Kosten der Datenintegrität gehen sollte. Wir werden dies im nächsten Abschnitt behandeln.

Zuverlässigkeit

Wir haben festgestellt, wie eine gute RAID-Controller-Karte die beste Leistung durch Caching bietet. Darüber hinaus sollten Sie aber auch sicherstellen, dass der Cache durch eine BBU oder BBM geschützt ist. Andernfalls könnte ein Stromausfallereignis im Rückschreibmodus zu Datenverlust führen, der letztendlich zum Ausfall des Arrays führen kann.

Unter der Annahme, dass die Daten im Controller-Cache erhalten bleiben (in der Regel bis zu 72 Stunden), sollte ein einfacher Neustart des Systems ausreichen, um die Daten wiederherzustellen. In der Regel sollten Sie auch den Batteriestatus überprüfen und gegebenenfalls austauschen, da er sich nach einigen Jahren verschlechtert.

Onboard-RAID unterstützt solche Backup-Batterien nicht, was es anfällig für eine Reihe von Dingen macht, von Stromausfällen bis hin zu Kernelfehlern. Ein weiterer Grund, es nicht zu benutzen.

Software-RAID hingegen ist in einem anderen Sinne zuverlässig. Softwarelösungen wie ZFS haben zwar eine vergleichsweise geringere Leistung, aber das aus gutem Grund.

Es wird allgemein angenommen, dass High-End-Controller die Parität überprüfen und Fehler im laufenden Betrieb korrigieren, aber das ist nicht der Fall. Linux MD gilt dank seiner Leistung als eine der besten Software-RAID-Lösungen, aber selbst es überprüft die Parität nicht, es sei denn, eine Festplatte meldet selbst einen Fehler.

Deshalb glänzt so etwas wie ZFS oder BTRFS in Sachen Datenintegrität. ZFS verfügt über eine native Scrub-Funktion, die regelmäßig nach Datenbeschädigungen und Bit-Rot sucht und diese repariert. Was die Häufigkeit betrifft, so wird allgemein empfohlen, normale Festplatten einmal pro Woche und Festplatten der Enterprise-Klasse einmal im Monat zu löschen.

Kompatibilität

Ein wichtiger Faktor, der bei Hardware-Controllern zu berücksichtigen ist, ist die Kompatibilität. Erstens, die RAID-contrOller muss natürlich mit Ihrem Motherboard kompatibel sein.

Und falls Ihr aktueller Controller ausfällt, benötigen Sie einen identischen Controller vom selben Hersteller. Der Austausch gegen einen anderen Controller eines anderen Herstellers funktioniert nicht.

Es ist auch wichtig, diese Ersatzteile von Zeit zu Zeit zu testen, da sie möglicherweise auch versagen könnten. Und wenn Sie keinen kompatiblen Controller finden, können Sie Ihre Daten nicht wiederherstellen.

Software-RAID hat dieses Problem nicht, da es auf Betriebssystemebene implementiert ist. Es ist weniger empfindlich gegenüber Komponentenfehlern, aber wenn eine der Festplatten im Array ausfällt, können Sie die Festplatte im Allgemeinen Hot-Swap austauschen und das Array ohne große Schwierigkeiten neu erstellen.

Kosten

Wenn Sie mit RAID beginnen, sind die Einrichtungs- und Wartungskosten einer der Hauptfaktoren, die die meisten Leute von Hardware-RAID abhalten. Schließlich sind RAID-Controller nicht billig. Zumindest keine anständigen. Wenn Sie Dinge wie Ersatzteile berücksichtigen, sehen die Dinge für Hardware-RAID noch düsterer aus.

Software-RAID hingegen ist eine kostengünstige Lösung, die auch eine anständige Leistung bietet.

Anwendungs-/RAID-Level

Bei der Auswahl zwischen Hardware- und Software-RAID ist es auch wichtig, andere Faktoren wie den Umfang Ihres Setups und das RAID-Level zu berücksichtigen, das Sie verwenden werden.

Wenn Sie niedrigere RAID-Level wie RAID 0 oder RAID 1 für ein kleines Array verwenden möchten, benötigen Sie keinen Hardwarecontroller. Bei größeren Arrays sollten Sie sich jedoch für höhere RAID-Level wie RAID 5 und RAID 6 oder Hybrid-RAID-Level wie RAID 50, RAID 60 usw. entscheiden. In solchen Fällen ist für eine optimale Leistung ein RAID-Controller erforderlich.

Alternativ, wenn Sie nicht standardmäßige RAID-Lösungen wie Linux MD oder RAID-Z verwenden möchten, benötigen Sie auch keinen Hardware-Controller. Aus Effizienz- und Datenschutzgründen wird empfohlen, Hardware-RAID-Controller bei der Verwendung von ZFS zu vermeiden.

Lohnt sich Hardware-RAID?

Software-RAID eignet sich heutzutage auch hervorragend für die Leistung. Aber letztendlich kann es immer noch nicht mit dem Leistungsniveau mithalten, das eine High-End-Karte mit Schreib-Caching und BBU bietet. Wenn die Kosten kein Problem darstellen, können Sie definitiv ein hochwertiges Hardware-RAID-Setup für die beste Leistung in Betracht ziehen.

Nebenbei bemerkt sollten wir auch erwähnen, dass NAS-Lösungen wie QNAP und Synology eigentlich Software-RAID sind. Die Leute protzen oft auf solchen NAS-Einheiten und denken, dass sie High-End-Hardware-RAID bekommen, aber das ist nicht der Fall. Das Gute ist jedoch, dass ihre Leistung immer noch mit einem durchschnittlichen Hardware-RAID-Setup vergleichbar ist, wenn nicht sogar besser.

Wann ist Software RAID besser?

Solange Spitzenleistung keine Notwendigkeit ist, ist Software-RAID heutzutage tendenziell die bessere Option. Die Leistung ist im Allgemeinen anständig, und die Tatsache, dass Sie keine teuren Controller kaufen müssen, senkt die Eintrittsbarriere.

Wenn wir uns jedoch mit diesem Thema befassen, sollten wir erwähnen, dass bestimmte Softwarelösungen wie ZFS oder Linux RAID eine leichte Lernkurve aufweisen, insbesondere wenn Sie sie effizient einrichten und verwenden möchten.

Endgültiges Urteil – Hardware-RAID vs. Software-RAID

An dieser Stelle sollte klar sein, dass sowohl Hardware- als auch Software-RAID heutzutage vergleichbare Vorteile bieten. Die richtige RAID-Lösung für Sie hängt letztendlich nur von Faktoren wie Ihrem Budget und Ihren höchsten Prioritäten (Komfort, Leistung, Zuverlässigkeit usw.) ab.

Unabhängig davon, ob Sie sich für Hardware- oder Software-RAID oder Standard- oder Nicht-Standard-RAID-Level entscheiden, beachten Sie bitte, dass RAID ist kein Backup. RAID schützt nur vor Festplattenfehlern. Ohne ein separates Offsite-Backup ist es immer noch möglich, alle Ihre Daten durch Malware, Beschädigung, Unfälle oder menschliches Versagen zu verlieren. Um es noch einmal zu wiederholen: Backup!

Nach alledem sind hier noch einmal die wichtigsten Unterschiede zwischen Hardware- und Software-RAID, bevor wir den Artikel abschließen:

	Hardware-RAID	Software-RAID
Leistung	Bessere Top-End-Performance	Etwas schlechtere Leistung in Allgemeines
Zuverlässigkeit	Im Falle von Schreibcache bietet Schutz durch BBUs	Bestimmte Lösungen wie ZFS sind besser für die Datenkonsistenz
Kompatibilität	Im Fehlerfall wird ein kompatibler Ersatzcontroller benötigt	Physischer Controller wird nicht verwendet, aber wenn Mobo ausfällt, können Sie einfach gegen einen anderen austauschen
Kosten	Höhere Einrichtungs- und Wartungskosten	Kostengünstige Lösung
Anwendung	Besser geeignet für höhere Standard-RAID-Level wie RAID 6, 10, 60 usw.	Am besten mit Nicht-Standard-Implementierungen wie ZFS, Linux MD usw.