Hardware RAID vs. Software RAID

Cum să vă protejați datele folosind ZFS

O întrebare des pusă în industria serverelor este „ce este mai bun – software RAID sau hardware RAID?”. Dacă vă documentați pe această temă, multe dintre informațiile despre RAID sugerează că o placă RAID hardware este preferabilă utilizării unui RAID software. Dar eu nu sunt de acord. Părerea mea este că, pentru majoritatea aplicațiilor, RAID software este mult mai bun decât RAID hardware. Hardware RAID are un loc în anumite sisteme de operare, dar vă voi spune de ce Software este, în general, mult superior.

Favorizarea hardware RAID în detrimentul software RAID vine dintr-o perioadă în care hardware-ul nu era suficient de puternic pentru a gestiona procesarea Software RAID, împreună cu toate celelalte sarcini pentru care era folosit. Pe atunci, soluția era să folosești o placă RAID hardware cu un procesor încorporat care se ocupa de calculele RAID „offline”. Aceasta se prezenta în fața sistemului de operare al computerului ca un singur disc, iar în interior procesa datele care intrau și ieșeau din mai multe dispozitive de stocare (hard disk-uri). Acest lucru a făcut ca lucrurile să funcționeze fără probleme, beneficiind în același timp de securitatea RAID.

Hardware RAID este încă popular printre unii oameni și multe dintre plăcile hardware RAID de astăzi oferă performanțe extraordinare în timp ce ușurează sarcina asupra procesorului, dar există încă unele probleme serioase și dezavantaje:

• Probleme de recuperare a datelor atunci când se produc defecțiuni majore

• Protocoale private/non-standard care înseamnă că matricea dvs. funcționează numai cu aceeași placă hardware RAID. Nu vă puteți conecta setul de hard disk-uri la orice placă RAID și să vă așteptați ca aceasta să vă citească datele.

• Hardware RAID are capacitatea de a lua un grup de hard disk-uri și de a-l face să apară ca o singură unitate. Această arhitectură este elegantă în simplitatea sa. Cu toate acestea, aceasta exclude în mod fundamental și integrarea funcțiilor în sistemul de operare și în sistemul de fișiere. Această integrare este, de fapt, ceea ce a permis ca RAID software să depășească dramatic RAID hardware.

Unde cred că ne aflăm astăzi

S-au întâmplat două lucruri care au avantajat RAID software față de RAID hardware și i-au permis acestuia să preia conducerea. Puterea de calcul a crescut atât de radical încât sarcina de calcul prezentată de RAID nu mai este semnificativă. În al doilea rând, puterea, caracteristicile și integrarea software-ului RAID au crescut în mod dramatic.

Hardware RAID continuă să ofere soluții arhitecturale solide și simple pentru combinarea mai multor unități în matrice RAID și prezentarea lor către sistemul de operare ca un singur dispozitiv. Acest lucru este deosebit de util cu MS Windows, care are o implementare dureros de lentă a RAID software. Cu toate acestea, continuă să prezinte un risc pentru securitatea datelor, deoarece trebuie să folosiți un controler identic (sau compatibil) pentru a recupera datele în cazul unei defecțiuni hardware.

Pe partea software, RAID-ul software de astăzi este super-rapid (cel puțin cu Linux și BSD), extrem de flexibil și foarte bine integrat în sistemele de operare. De asemenea, este mult mai capabil și mai puternic în situații de recuperare decât RAID hardware. Pentru a vă recupera datele, tot ce vă trebuie este un alt server de stocare cu același sistem de operare. După aceea, pașii sunt simpli, trebuie doar să conectați unitățile și să vă apucați de treabă – ar trebui să puteți recupera din aproape orice situație în care pierderea de date nu a depășit limitele fundamentale.

Este clar că computerele și software-ul au parcurs un drum foarte lung și devine din ce în ce mai clar că sistemul RAID definit prin software va fi din ce în ce mai răspândit pe măsură ce trece timpul.

ZFS File System and Volume Manager

Acum vom aprofunda unul dintre sistemele de fișiere și managerii de volume preferate, ZFS. Vom vorbi despre unele dintre caracteristicile care fac ca ZFS să fie unic și apoi vă vom da un exemplu de la unul dintre clienții noștri care a economisit o mulțime de bani pentru că folosea ZFS cu RAID software.

Ne place ZFS pentru că poate ocoli o mulțime de probleme care ar putea apărea atunci când se folosesc carduri RAID tradiționale. De exemplu, în loc ca o placă RAID hardware să primească prima șansă la unitățile dvs. de disc, ZFS utilizează o placă JBOD care preia unitățile și le procesează cu managerul de volum și sistemul de fișiere încorporat. Acest lucru oferă ZFS un control mai mare pentru a ocoli unele dintre provocările pe care le au de obicei cardurile RAID hardware. Datorită acestui control și a caracteristicilor sale funcționale – ZFS poate gestiona erorile extrem de bine. Aceste caracteristici, inclusiv Copy on Write, Snapshots, scalare practic infinită, autovindecare cu sume de verificare și virtualizare încorporată pentru fondul de stocare, oferă ZFS un nivel suplimentar de robustețe.

ZFS are propriul mod de a structura noile scrieri numit Copy on Write. Acesta este diferit de modul în care majoritatea managerilor de volum structurează noile scrieri. În mod normal, atunci când se scrie o modificare sau date noi, acestea sunt scrise peste datele vechi. Cu toate acestea, dacă are loc o pană de curent în timpul scrierii, datele ar putea fi pierdute. În loc să scrie peste datele vechi, ZFS scrie datele într-o locație nouă și copiază traseul. Acest lucru înseamnă că datele nu se pierd dacă se întrerupe alimentarea cu energie electrică în timp ce se scrie. De asemenea, îi oferă lui ZFS posibilitatea unei alte caracteristici dintre cele mai utile; Snapshots.

Snapshots sunt, în esență, ștampile de timp care arată care a fost calea pentru date la un anumit moment în trecut, acestea sunt stocate în propriul tabel separat de date. Deoarece ZFS nu suprascrie datele și, în schimb, le scrie într-o nouă locație, puteți reveni la un marcaj temporal anterior, funcționând aproape ca o copie de rezervă. Cu toate acestea, instantaneele au mult mai puține costuri generale decât o copie de rezervă reală, deoarece o copie de rezervă completă necesită copierea datelor. În comparație, instantaneele pot fi realizate rapid și ușor.

ZFS are, de asemenea, o capacitate incredibilă de a se vindeca singur împotriva erorilor de scriere, a corupției datelor sau a putrezirii biților. Acesta analizează datele stocate în locații redundante folosind sume de control și se repară singur pe baza inconsistențelor. De asemenea, dispune de funcționalitatea RAID tradițională – utilizând mirroring, striping și verificări de paritate. Atunci când se utilizează o placă RAID hardware, verificatorul de sănătate a discului este mascat atunci când discurile sunt conectate la aceasta. Aceasta este o problemă, deoarece nu puteți vedea semnele iminente că unul dintre discurile dvs. se va strica. ZFS ocolește această problemă deoarece nu are nicio operațiune scrisă pe discuri înainte ca acestea să fie prezentate sistemului de operare.

Exemplu de caz client

Toți facem greșeli, unele pot fi mai costisitoare decât altele. Unul dintre clienții noștri care utilizează ZFS pe Storinator-ul său a trebuit să își mute birourile și nu a scos discurile de hard disk înainte de mutare și a deteriorat cumva discurile în timpul mutării.

Când clientul a încercat să pornească Storinator și să importe pool-ul ZFS – unele dintre discuri erau deteriorate și altele erau rătăcite – existau chiar și metadate corupte. Cu toate acestea, deoarece clientul folosea ZFS, a reușit să reconstruiască pool-ul cu o ușurință rezonabilă.

Echipa noastră de asistență aici la 45Drives a reușit să importe manual pool-ul ca fiind degradat. Odată ce pool-ul a fost înăuntru, am putut adăuga noi unități, am curățat pool-ul și lucrurile au revenit la normal.

Am reușit să facem acest lucru doar datorită rezilienței ZFS, dar acest lucru nu ar fi fost posibil dacă clientul nostru ar fi folosit RAID hardware, deoarece acesta este mult mai sensibil la defecțiunile componentelor. Dacă ar fi folosit RAID hardware, existau șanse mari ca datele lor să fi fost pierdute – fără un fel de recuperare costisitoare.

Rezumat
Dacă aveți nevoie de cea mai mare securitate, caracteristici și performanță, RAID software este răspunsul. Rețineți, că va trebui să folosiți un sistem de operare de înaltă performanță, cum ar fi Linux sau BSD; iar dacă faceți acest lucru, ar trebui să luați în considerare cu adevărat ZFS. Performanța sa este excelentă pe mașinile din ziua de azi, duce securitatea datelor la un nivel fără precedent și, ca bonus, și este foarte ușor de utilizat odată ce urci pe curba de învățare.