軟件 RAID 的性能可能會有問題，尤其是使用 NVMe 驅動器時。另一方面，硬件 RAID 通常由于其專用的處理能力而提供更好的性能和訪問速度。

現在，組織比以往任何時候都更傾向于將基于軟件的組件添加到其存儲基礎架構中。RAID 是此存儲基礎架構的一部分，因為它可以優化存儲容量并降低數據丟失的風險。如今，軟件 RAID 正在取代許多 IT 基礎架構中的硬件 RAID。硬件 RAID 和軟件 RAID 之間的主要區別在于，對硬件 RAID 的訪問由獨立于操作系統和文件系統本身的控制器管理，而軟件 RAID 由操作系統內的軟件管理。它們的價格、性能和訪問速度都不同。

RAID是一種虛擬存儲資源，可將一臺或多臺計算機設備連接到受控制器管理的多個存儲設備陣列。當用戶應用 RAID 系統時，他們會將磁盤視為邏輯存儲資源。RAID 存儲有很多可能性，價格與所提供的設備和控制器范圍一樣多種多樣。

什么是 RAID？

RAID 代表獨立磁盤冗余陣列，使用多個硬盤驅動器制作冗余數據副本。如果 RAID 陣列中的驅動器發生故障，數據仍可通過各種機制保持安全。RAID 將多個獨立硬盤驅動器或磁盤虛擬化為一個或多個陣列，以提高不同操作系統的性能、容量和容錯能力。它可以通過硬件或軟件執行。

比較 – 軟件 RAID 與硬件 RAID

RAID 可以使用特殊硬件控制器（硬件 RAID）或操作系統驅動程序（軟件 RAID）來執行。

軟件 RAID

軟件 RAID 無需專用硬件組件即可實現 RAID，主機管理物理驅動器。磁盤控制器軟件嵌入在計算機系統中，必須與操作系統兼容。多個物理磁盤分組形成陣列。如果存儲驅動器連接到沒有專用硬件 RAID 卡或控制器的服務器或計算機，則 RAID 配置由操作系統中集成的實用程序軟件處理。此設置稱為軟件 RAID。

軟件 RAID 允許用戶更改磁盤陣列，并且需要更多用戶與服務器和操作系統的交互，因為 RAID 控制器是操作系統的一部分。成本較低，因為不需要額外的硬件 RAID 控制器。軟件層執行 RAID 功能，包括數據條帶化、鏡像或奇偶校驗計算。許多操作系統都支持軟件 RAID 配置，包括 Microsoft、Apple、各種 Linux 發行版、Solaris Unix、FreeBSD、OpenBSD 和 NetBSD 的操作系統。

軟件 RAID 的優點

• 軟件 RAID 比硬件 RAID 更經濟，因為它不需要額外的 RAID 控制器硬件并利用現有的 CPU 資源。
• 實施軟件 RAID 非常簡單，因為它直接與主機操作系統集成，不需要專有硬件或特定于供應商的解決方案。
• 軟件 RAID 通常通過支持的 RAID 級別和附加設置提供更大的靈活性。

軟件 RAID 的缺點

• 軟件 RAID 依賴主機 CPU 進行 I/O 操作，可能會影響整體系統性能，尤其是在 I/O 負載較重的情況下，尤其是使用固態硬盤 (SSD) 時。
• 高 CPU 使用率可能會影響整個 RAID 陣列的性能和可用性。
• 軟件 RAID 配置與所設置的特定操作系統相關。升級或更改操作系統時，用戶可能會遇到兼容性或數據遷移方面的挑戰。

硬件 RAID

當 RAID 控制器首次進入市場時，它最初是使用硬件配置的。此設置允許您將 RAID 控制器鏈接到磁盤陣列中的一臺或多臺計算機和多個存儲設備，并根據組織的要求將所有與 RAID 相關的組件配置為其特定的 RAID 級別。磁盤陣列和控制器可以獨立于計算設備進行修改。

硬件 RAID 是一種專門的處理系統，旨在獨立于操作系統處理 RAID 配置。它使用多個 RAID 卡，確保受管理磁盤的處理能力不會大幅下降。專用 RAID 卡還以一種使主機進程基本透明的方式管理磁盤。這種方法提供了更多種類的 RAID 設計選項，包括可能與所有操作系統選項不兼容的混合設置。但是，硬件 RAID 價格昂貴，并且會顯著增加設置 RAID 的總體成本，這就是大多數組織選擇軟件 RAID 設置的原因。

硬件 RAID 的優勢

• 使用硬件 RAID 訪問數據通常更快。
• 控制器獨立于相關計算機運行，無需使用計算機的處理能力即可管理磁盤。
• 通過移除和替換設備來更換損壞的磁盤很容易。
• 硬件 RAID 卡通常不受網絡攻擊，因為 RAID 系統獨立于主機操作系統運行。現代硬件 RAID 控制器現在包含基于硬件的加密機制，以保護驅動器上的數據。

硬件 RAID 的缺點

• 盡管硬件 RAID 通常更可靠，因為它不會占用磁盤的處理能力，但它比軟件 RAID 更昂貴。
• 它可能與相關操作系統不兼容。
• 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化級別。
• 與可以使用熟悉的操作系統工具進行管理的軟件 RAID 不同，硬件 RAID 通常需要專業知識來使用專有 RAID 管理軟件進行配置和監控。

RAID 控制器和實現

硬件 RAID 控制器

硬件 RAID 控制器可實現 RAID 協議，有多家制造商提供。SATA 驅動器的性能、延遲和擴展要求較低，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 實現受到限制，并且性能可能存在問題。

軟件 RAID 實現

軟件 RAID 或卷管理器可以提高服務器上存儲分配的靈活性，增加關鍵數據、可靠性和性能功能。軟件 RAID 實現范圍從簡單的抽象產品到更大、功能更豐富的卷管理器產品。軟件 RAID 的主要優勢是靈活性，但它的性能可能會受到影響，尤其是使用 NVMe 驅動器時。

原始容量與可用容量

使用 RAID 時，務必了解驅動器的原始容量與可用于存儲數據的可用容量不同。原始容量是指驅動器的總存儲容量。例如，如果有三個 500GB 驅動器，則備份系統中三個驅動器的總原始容量為 1,500GB。

另一方面，可用容量是 RAID 配置和格式化后可用于數據存儲的空間量。RAID 級別會顯著影響大多數系統的可用容量，因為會犧牲大約 30% 到 40% 的存儲空間來實現冗余，從而導致大約 60% 到 70% 的可用容量。

其實，不僅 RAID 配置，驅動器格式化也會減少可用空間。通常，制造商和操作系統會保留大約 10% 的硬盤存儲空間用于格式化。因此，對于三個總原始容量為 1,500GB 的磁盤，在 RAID 配置和格式化之后，您可能預計大約有 800GB 的可用容量可用于存儲數據。

常見 RAID 配置

• RAID 0（條帶化）——可提高性能，但如果其中一個驅動器發生故障，則會導致數據丟失。
• RAID 1（鏡像）——如果陣列中的一個驅動器發生故障，則保存數據。
• RAID 5（帶奇偶校驗的條帶化）——使用 RAID 奇偶校驗來保護數據，同時提高性能。
• RAID 6（雙奇偶校驗的條帶化）—與 RAID 5 類似，但至少需要四塊硬盤。
• RAID 10（結合 RAID 1 和 RAID 0）——通過在每組驅動器上剝離數據并在電源故障期間在第二組驅動器上鏡像數據來提供安全性。

RAID 可擴展性和容錯能力

可擴展性注意事項

硬件 RAID 通常比軟件 RAID 更具可擴展性。盡管軟件 RAID 是一種經濟高效的選擇，但它可能無法提供與硬件 RAID 相同級別的性能和可擴展性。

容錯和冗余

RAID 為應用程序、文件和數據庫提供主存儲和輔助支持。向陣列添加更多驅動器可提高存儲容量、寫入性能和容錯能力。RAID 對于組織的數據保護和災難恢復策略非常重要。

總結

比較硬件 RAID 和 Windows 軟件 RAID 及配置時，軟件 RAID 設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，而不必擔心控制器兼容性。如果您的預算緊張，軟件 RAID 是最佳選擇，但如果性能對您來說很重要，則硬件 RAID 更好。您應該始終保持 RAID 數據恢復軟件可用，以防出現問題，這樣您就可以快速從 RAID 中恢復數據。