ATOL: HW vs SW RAID

6.4.2008 21:46 | Přečteno: 1342× | Linux

Author: Matej Hašuľ (AToL - PV208, FI.MUNI)

RAID acronym stands for Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks. It means, that you somehow store data on more than one disk. RAID was developed for

• Data redundancy - same data are stored on several disks (RAID 1), or data are distributed over serveral disks (RAID 5,6). In first case, if disk fails, you can get data from other disks. In second case, if disk fails, you can compute lost data from parity blocks.
• Performance - When data are stored on multiple disks, you can speed up read operations by paralelly reading different parts of data from different disks. Write operation can be speed up too, mainly with RAID 5 or 6. At first split data to blocks, compute parity of the data and write these blocks to disks paralelly. This is another performance boost.

RAID is not substitution for regular backup. It can prevent data loss during disk failure (according to RAID level), but it will not sustain accidental rm -rf / or when filesystem corruption occurs.

Software RAID

In linux kernel is RAID supported from version 2.4.0. There are patches available for kernel version 2.2.X. One of advantages of software RAID is that you can create RAID array over different devices (e.g. IDE and SCSI).

With software RAID you can simple create nested raid levels like 01, 10 or 50. This feature is implemented mainly in expensive high end RAID controllers.

Disadvantage is booting. In linux you can boot only from RAID 1 partition. But it is not big problem. You can create RAID 1 /boot partition and rest of the system on desired RAID level.

Huge disadvanage is performance on RAID 5 and RAID 6. These levels use parity, which must be computed. Computation of parity cost CPU time. Result is, that HW RAID will outperform SW RAID in RAID levels above, for RAID 0 and RAID 1 there is no such dramatic difference.

Mdadm (man 8 mdadm) is utility for creating, monitoring and managing RAID arrays.

Hardware RAID

To build hardware RAID, you need to plug special device to computer - RAID controller. It may be special card (PCI, PCIe) or built into motherboard. Card contains CPU unit, to compute parity. Because of this, computer`s CPU doesn`t need to worry about parity computation.

Next important thing on RAID controller is read/write cache which can improve performance again. Cache can be battery protected. On power failure no pending write operations are lost, because they are executed when power supply is restored.

There is no problem with booting, because system "see" only one logical disk.

Each vendor has its own administration utility. This is proprietary software and typically it is not open source.

Bibliography

• Wikipedia page about RAID
• SW vs HW RAID comparision
• The Linux Documentation Project - RAID
• Template for this paper was stolen from PV090

       

Anketa

Komentáře

[Vašek Lorenc]

Když vidím "nevýhodu" SW RAIDu ve výkonu, vybavím si tento Yenyův zápisek do linuxové konference..

[Jan Grmela]

To je zajímavá informace. Sám jsem žil v domění, že HW raid musí být určitě lepší, výkonnější, etc. Po přečtení toho zápisku jsem změnil názor. Bude to zřejmě stejný případ jako když zákazník chce mermomocí HW router i když jediný rozdíl mezi HW a SW routerem je v tom, že HW router je PC s nápisem Cisco (Juniper, ...), zatímco SW je obyčejné PC bez nějakého zvláštního nápisu.

[Non_E]

Mezi hw/sw raidem a hw/sw routerem snad podobný stav není, tedy že sw řešení je lepší? U raidu tomu docela věřím, u routeru ten dojem nemám…

[hydrandt]

On ten router může být taky nějaký jednočip s Xkrát menší spotřebou, že...

[R]

A to je ten 3ware este vemi dobry.

Uplna katastrofa je Adaptec 2120S. Je to HW RAID pre U320 SCSI. Dokazal pri zlych sektoroch na jednom disku z RAID 1 poskodit filesystem. Dalej je internet plny problemov s chybami a vykonom. Problemy s vykonom neboli - pokial tam nebol posledny firmware. Tym klesol vykon asi o 50%.

Nakoniec som to z dvoch serverov vyhodil a nahradil to obycajnym U320 radicom a spravil SW RAID. Je to rychlejsie, spolahlivejsie a ako bonus funguje SMART.

[Marek 'marx' Grác]

Treba rozlišovať podľa použitia, tak ako väčšina ľudí nepotrebuje veľké Cisco, tak malá firma nepotrebuje HW RAID. Ak potrebujeme len uchovávať veľké množstvo dát a máme kúpiť nejakú kartu (napr. 3ware - brrr) tak tam je nám to úplne zbytočné. Akonáhle sa však rozhodujeme o niečom väčšom, príp. spoľahlivejšom, tak by som do HW RAIDu určite šiel. SPOF (Single Point Of Failure) je sviňa a tak je dobré mať všetko minimálne zdvojené (tj. 2 radiče, 2 káble, rozumný RAID, ...). Jediný problém je, že sa prakticky okamžite dostávame do násobkov 'lacných riešení'.

[Vskutečnosti Saýc]

Jiste ze je. HW raidy byvaji nejaky jednoduchy cip s kdovijakym vykonem, kdezto moderni procesor (optreon, treba) dokaze xorovat data (pro raid5) rychlosti nekolik gigabajtu za sekundu.

[diverman]

IMHO u HW RAID radice nejde ani tak o rychlost, ale spis robustnost, odolnost vuci vypadkum napajeni apod...

[Zdeněk Burda]

A přesně proto někteří přecházejí z HW raidů na SW (Linux) Některé HW raidy totiž dělaj pěkné kraviny když jim vypadne disk nebo když se na něm objeví vadné sektory... Aby se neřeklo, že se to tak bastlí jen v Linuxu, tak třeba instalace velkých serverů od SUNu také využívají SW RAID pro disky (používá se SVM, někdy také VM od Veritasu) Aplikační data jsou velmi často na externím poli, které má svůj vlastní HW RAID. Na tom poli jsou kvůli clusteru případně snadné obnově po havárii serveru.

[hydrandt]

Informative, but could contain a bit more details - the logic of RAID types numbering etc...

You have two times "s" missing - system "sees" and computation "costs". And some articles, but that's what I can see ;)

[abr]

Nad slovenskou anglictinou se nepozastavuj, to je malickost.

[petr_p]

Promiňte, že jsem tak smělý. Můžete mi vysvětlit proč tam to „s“ nemá být?

[hydrandt]

Ale ono tam to "s" má být, ono tam chybí :)

[abr]

V anotaci se pise
Students will install their UNIX system and configure most of its parameters/services.
a predmet je za mizerne 3 kredity, tak me zajima, jestli jsi Mateji mel moznost na fi.muni nejakej raid rozjet.

[Marek 'marx' Grác]

Pevne verím, že každý študent ten RAID rozbehol. Samozrejme len softvérový, žiadny skutočný HW raid na hranie pre študentov nemám :)

[abr]

Ok, tak v tom pripade me chybi nejake pidi howto sw raid na zpestreni.

[Marek 'marx' Grác]

Takýchto návodov sú na nete milióny a považujem za zbytočné , aby sa opisovali. Všetky potrebné parametre sú v man mdadm. V rámci cvičenia si môžeš skúsiť vytvoriť degradovaný RAID-5 :) [tj. 4 raid devices; 3 partície/LV]

[abr]

ok :)

[pele]

Ahoj, asi nefunguje druhy odkaz v bibliography.