Hardveres RAID Vs. szoftveres RAID

How to Protect Your Data Using ZFS

A szerveriparban gyakran feltett kérdés, hogy mi a jobb – a szoftveres RAID vagy a hardveres RAID? Ha utánanéz a témának, a RAID-ről szóló információk nagy része azt sugallja, hogy a hardveres RAID-kártya előnyösebb, mint a szoftveres RAID használata. Én azonban nem értek ezzel egyet. Véleményem szerint a legtöbb alkalmazás esetében a szoftveres RAID sokkal jobb, mint a hardveres RAID. A hardveres RAID-nek van helye bizonyos operációs rendszerek alatt, de elmondom, hogy a szoftveres RAID általában miért sokkal jobb.

A hardveres RAID előnyben részesítése a szoftveres RAID-del szemben abból az időből származik, amikor a hardver egyszerűen nem volt elég erős a szoftveres RAID feldolgozásához, az összes többi feladat mellett, amire használták. Akkoriban a megoldás egy beépített processzorral rendelkező hardveres RAID kártya használata volt, amely “offline” kezelte a RAID számításokat. A számítógép operációs rendszere számára egyetlen lemezként jelent meg, és belsőleg dolgozta fel a több tárolóeszközre (merevlemezre) be- és kiáramló adatokat. Így a dolgok zökkenőmentesen működtek, miközben a RAID biztonságának előnyeit élvezhette.

A hardveres RAID még mindig népszerű néhány ember körében, és a mai hardveres RAID-kártyák közül sok kínál ütős teljesítményt, miközben tehermentesíti a CPU-t, de még mindig van néhány komoly probléma és hátrány:

• Kihívás az adatok helyreállítása, ha nagyobb meghibásodás történik

• A saját/nem szabványos protokollok, amelyek azt jelentik, hogy a tömb csak ugyanazzal a hardveres raid-kártyával működik. Nem csatlakoztathatja merevlemezkészletét bármilyen RAID-kártyához, és nem várhatja el, hogy az olvassa az adatait.

• A hardveres RAID képes arra, hogy a meghajtók egy csoportját egyetlen meghajtónak tüntesse fel. Ez az architektúra egyszerűségében elegáns. Ez azonban alapvetően kizárja a funkciók integrálását az operációs rendszerbe és a fájlrendszerbe. Ez az integráció az, ami lehetővé tette, hogy a szoftveres RAID drámaian megelőzze a hardveres RAID-et.

Ahol szerintem ma tartunk

Két dolog történt, ami a szoftveres RAID előnyére vált a hardveres RAID-del szemben, és lehetővé tette, hogy átvegye a vezetést. A számítási teljesítmény olyan radikálisan megnőtt, hogy a RAID által jelentett számítási terhelés már nem jelentős. Másodszor, a RAID-szoftverek erőssége, funkciói és integrációja drámaian megnőtt.

A hardveres RAID továbbra is szilárd és egyszerű architekturális megoldásokat kínál több meghajtó RAID-tömbökbe történő egyesítésére és az operációs rendszer számára egyetlen eszközként való megjelenítésére. Ez különösen hasznos az MS Windows esetében, amely fájdalmasan lassan valósítja meg a szoftveres RAID-ot. Ugyanakkor továbbra is adatbiztonsági kockázatot jelent, mivel hardverhiba esetén az adatok helyreállításához azonos (vagy kompatibilis) vezérlőre van szükség.

A szoftveres oldalon a mai szoftveres RAID szupergyors (legalábbis a Linux és a BSD esetében), rendkívül rugalmas és nagymértékben integrálható az operációs rendszerekbe. A hardveres RAID-nél is sokkal alkalmasabb és erősebb helyreállítási helyzetekben. Az adatok helyreállításához csak egy másik, azonos operációs rendszerrel rendelkező tárolókiszolgálóra van szükség. Ezután a lépések egyszerűek, csak csatlakoztassa a meghajtókat, és lásson munkához – szinte minden olyan helyzetből képesnek kell lennie a helyreállításra, ahol az adatvesztés nem lépte túl az alapvető határokat.

Látható, hogy a számítógépek és a szoftverek nagyon nagy utat tettek meg, és egyre világosabbá válik, hogy a szoftveresen definiált RAID az idő előrehaladtával egyre elterjedtebb lesz.

ZFS fájlrendszer és kötetkezelő

Most az egyik kedvenc fájlrendszerünkbe és kötetkezelőnkbe, a ZFS-be fogunk beleásni. Beszélni fogunk néhány olyan funkcióról, amelyek egyedivé teszik a ZFS-t, majd egy példát mutatunk egy ügyfelünktől, aki rengeteg pénzt spórolt, mert a ZFS-t szoftveres RAID-dal használta.

A ZFS-t azért szeretjük, mert sok olyan problémát meg tud kerülni, amelyek a hagyományos RAID-kártyák használatakor felmerülhetnek. Például ahelyett, hogy egy hardveres RAID-kártya kapná meg először a meghajtókat, a ZFS egy JBOD-kártyát használ, amely átveszi a meghajtókat, és a beépített kötetkezelőjével és fájlrendszerével feldolgozza azokat. Ez nagyobb kontrollt biztosít a ZFS számára, hogy megkerülje a hardveres RAID-kártyák néhány, általában felmerülő kihívását. Ennek az irányításnak és funkcionális jellemzőinek köszönhetően – a ZFS rendkívül jól kezeli a hibákat. Ezek a funkciók, köztük a Copy on Write, a Snapshots, a gyakorlatilag végtelen skálázás, az ellenőrző összegekkel történő öngyógyítás és a beépített virtualizáció a tárolópool számára, extra robusztusságot adnak a ZFS-nek.

A ZFS-nek saját módja van az új írások strukturálására, amit Copy on Write-nak hívnak. Ez eltér attól, ahogyan a legtöbb kötetkezelő strukturálja az új írásokat. Normális esetben, amikor módosítás vagy új adat íródik, az a régi adatok fölé íródik. Ha azonban az írás közben áramkimaradás történik – az adatok elveszhetnek. Ahelyett, hogy átírná a régi adatokat, a ZFS új helyre írja az adatokat, és átmásolja az utat. Ez azt jelenti, hogy az adatok nem vesznek el, ha írás közben megszűnik az áramellátás. A ZFS-nek ez egy másik leghasznosabb funkcióját is lehetővé teszi; a pillanatfelvételeket.

A pillanatfelvételek lényegében időbélyegek, amelyek megmutatják, hogy a múlt egy adott pontján milyen volt az adatok útvonala, ezeket az adatoktól elkülönítve, saját táblázatban tárolják. Mivel a ZFS nem írja felül az adatokat, hanem új helyre írja őket, vissza lehet térni egy korábbi időbélyegre, szinte úgy működik, mint egy biztonsági mentés. A pillanatfelvételeknek azonban sokkal kisebb az overheadje, mint egy valódi biztonsági mentésnek, mivel egy teljes biztonsági mentéshez az adatok másolására van szükség. A pillanatfelvételek ehhez képest gyorsan és egyszerűen elkészíthetők.

A ZFS-nek hihetetlen képessége van arra is, hogy meggyógyítsa magát az írási hibák, az adatrongálódás vagy a bitrohadás ellen. Ellenőrző összegek segítségével elemzi a redundáns helyeken tárolt adatokat, és a következetlenségek alapján javítja magát. Hagyományos RAID funkcionalitással is rendelkezik – tükrözést, csíkozást és paritásellenőrzést használ. Hardveres RAID-kártya használata esetén a lemezállapot-ellenőrző elmaszkírozódik, amikor a lemezeket csatlakoztatják hozzá. Ez azért probléma, mert nem látja a fenyegető jeleket, hogy az egyik lemez meg fog rokkanni. A ZFS megkerüli ezt, mert nem ír semmilyen műveletet a meghajtókra, mielőtt azok az operációs rendszer elé kerülnének.

Vevői esetpélda

Mindannyian követünk el hibákat, egyesek költségesebbek lehetnek, mint mások. Egyik ügyfelünknek, aki ZFS-t használ a Storinatorján, irodát kellett költöztetnie, és a költözés előtt nem vette ki a merevlemezeket, és a költözés során valahogyan megsérültek a lemezek.

Amikor az ügyfél megpróbálta elindítani a Storinatorját és importálni a ZFS-poolt – néhány meghajtó megsérült, néhány pedig rossz helyre került – még a metaadatok is sérültek. Mivel azonban az ügyfél ZFS-t használt, viszonylag könnyen újra tudta építeni a pool-t.

A 45Drives támogatási csapata kézzel tudta importálni a pool-t, mint romlottat. Miután a pool be volt építve, új meghajtókat tudtunk hozzáadni, a poolt súroltuk, és a dolgok visszatértek a normális kerékvágásba.

Ezt csak a ZFS rugalmassága miatt tudtuk megtenni, de ez nem lett volna lehetséges, ha ügyfelünk hardveres RAID-ot használ, mivel az sokkal érzékenyebb az alkatrészek meghibásodására. Ha hardveres RAID-ot használt volna, jó esély lett volna arra, hogy az adatai elvesznek – valamilyen költséges helyreállítás nélkül.”

Összefoglaló
Ha a legnagyobb biztonságra, funkciókra és teljesítményre van szüksége, a szoftveres RAID a megoldás. Vegye figyelembe, hogy nagy teljesítményű operációs rendszert, például Linuxot vagy BSD-t kell használnia; és ha így tesz, akkor valóban érdemes megfontolnia a ZFS-t. Teljesítménye kiváló a mai gépeken, az adatbiztonságot soha nem látott szintre emeli, ráadásul bónuszként nagyon könnyű használni, ha már egyszer felértél a tanulási görbével.”