Starnberg, 28. Nov. 2014 – Wann ist Hardware-RAID sinnvoller als die integrierte Softwarelösung? Ein Gastbeitrag von LSI, An Avago Technologies Company...
Zum Hintergrund: Software- oder Hardware RAID? Beide Ansätze haben konzeptbedingt ihre Vor- und Nachteile. Im nachfolgenden Beitrag* von LSI (Avago Technologies) wird auf die Vorteile einer Hardware-basierten RAID Lösung für Rechenzentren eingegangen: "Es heißt ja, dass sich sehr viel mehr erreichen lässt, wenn man sich auf das konzentriert, was man am besten kann, anstatt zu versuchen, es allen recht zu machen. Dies trifft auf Speicher-Controller genauso zu, wie auf den Heim-PC. Häufig stellt sich die Frage, ob eine integrierte oder eine eigenständige Lösung die bessere Wahl ist. Soll man sich beispielsweise für ein Motherboard mit integriertem Grafik-Controller entscheiden oder eher für eine eigenständige Grafikkarte?
Berücksichtigt man nur die Anschaffungskosten und ist mit der Grafikleistung des Motherboards bei der alltäglichen Computernutzung zufrieden, scheint der integrierte Controller die richtige Wahl zu sein, und viele Verbraucher entscheiden sich für diese Variante. Für Grafiker, Fotografen, Videografen und Gamer sind die Anforderungen jedoch etwas komplexer. Benötigt man mehrere Monitore, eine höhere Bildschirmauflösung, ein Bildwiedergabesystem mit höherer Leistung und die Möglichkeit, die Grafikkarten je nach Anwendung erweitern und optimieren zu können, ist eine eigenständige Grafikkarte besser geeignet.
Auch auf das Rechenzentrum lässt sich dieses Prinzip mit Abstrichen übertragen
Anders als beim Heim-PC kostet die Leistung des Servers jedoch teures Geld und bereits bei der Planung wird festgelegt, wie viel Rechenleistung vonnöten ist um die benötigten Dienste zu unterstützen. Hat ein Heim-PC noch jede Menge Luft nach oben, laufen Server im optimalen Fall immer knapp unterhalb ihrer Maximalbelastung. Ein gutes Beispiel im Rechenzentrum stellt RAID dar, das IT-Architekten zur Wiederherstellung nach einem Festplattenausfall einsetzen. Entweder schütze es Daten integriert als Software-RAID oder extern auf einem RAID-Controller.
Hardware-RAID bietet Datensicherheit und Funktionen auf Enterprise-Niveau
Hardware-RAID zeichnet sich durch Stabilität und Funktionen auf Enterprise-Niveau aus, etwa eine höhere Leistung ohne Beeinträchtigung von Betriebssystemen und Anwendungen, insbesondere in rechenintensiven RAID 5- und RAID 6 Umgebungen. Darüber hinaus trägt hardwarebasiertes RAID zur Optimierung der Leistung und Skalierbarkeit des SAS-Protokolls bei. Die Materialkosten sind im Fall von Hardware-RAID natürlich höher, wenn eine RAID on Chip- oder IOC-Komponente hinzukommt. Diese speziell entwickelten Lösungen sind darauf ausgelegt, Leistung und Flexibilität in einem Ausmaß zu bieten, das die meisten softwarebasierten RAID-Lösungen nicht bieten können. Die für den Einsatz in Unternehmensumgebungen entwickelten RAID-Lösungen, die Daten schützen und Hochverfügbarkeit bieten, sind gut skalierbar, da sie auf RAID on Chip-Lösungen basieren, die für eine gleichbleibende Leistung konzipiert wurden.
Abb 1: Hardware-RAID hat den Vorteil beim Schutz von Daten: Tritt beim Schreiben ein Fehler auf sind die Daten in einem separaten, nicht flüchtigen Cache gesichert.
Am deutlichsten unterscheiden sich Hardware- und Software-RAID im Hinblick auf den Schutz von Daten
Wird beispielsweise während eines Schreibvorgangs das Betriebssystem heruntergefahren, erkennt es nach dem Neustart nicht, ob beim Schreiben ein Fehler aufgetreten ist, da sich der RAID-Cache im Arbeitsspeicher des Hosts befand. Bei einer hardwarebasierten RAID-Lösung werden die Daten in einem separaten, nicht flüchtigen Cache gespeichert, und der Schreibvorgang wird abgeschlossen, sobald das System wieder verfügbar ist. Hinzu kommt, dass der CPU- und der Speichercache aus dem Hostarbeitsspeicher ausgelagert sind und so Ressourcen zur Steigerung der Anwendungsleistung frei werden.
Die Kosten für Software-RAID steigen, sobald zusätzliche Funktionen ergänzt werden
Vereinfacht ausgedrückt wird die RAID-Task beim Software-RAID auf der CPU Ihres Computersystems ausgeführt und sie muss sich die Rechenleistung mit dem Betriebssystem und allen zugehörigen Anwendungen teilen. Beim Software-RAID entstehen also zusätzliche Lasten für den Serverprozessor und die Serverbusse.
Ein weiterer wichtiger Grund für Hardware-RAID besteht darin, dass Festplatten im laufenden Betrieb gewechselt werden können, ohne dass das System heruntergefahren werden muss. Auch Schreibcache und erweiterte Funktionen sind bei Hardware-RAID einfach, bei Software-RAID jedoch kompliziert: Um zum Beispiel Software-RAID Schreibcache und erweiterte Funktionen bereitzustellen, müssen Schreibcaches mit Batterien oder Flash-Backup-Schemata ergänzt werden. Dies treibt die Kosten für Software-RAID in die Höhe und die Materialkosten können dann genauso hoch oder höher als die Kosten für die flexiblere hardwarebasierte RAID-Lösung sein.
Je nach der Größe und den Anforderungen ihrer Infrastruktur können sich IT-Architekten letztlich für die RAID-Option entscheiden, die am besten zu ihren Bedingungen passt. Nur auf die Kosten zu sehen wäre jedoch zu kurzsichtig. Zum einen können die Kosten für eine vermeintlich günstigere Software-Lösung die für Hardware-RAID übersteigen, wenn irgendwann einmal weitere RAID-Funktionen nachgerüstet werden sollen. Zum anderen gibt es Funktionen, die für Software-RAID schlichtweg nicht verfügbar sind. Für Unternehmen lohnt sich Software-RAID also nur in Ausnahmefällen, wenn die zahlreichen Funktionen, die Hardware-RAID bieten kann, nicht benötigt werden und auch eine Nachrüstung ausgeschlossen ist.
Natürlich ist ein Unternehmensserver nicht mit einem Heim-PC vergleichbar. Beim Server zählt nicht nur der Anschaffungspreis, sondern vor allem der Preis für die benötigte Performance um alle Dienste zu unterstützen. Dienste, die nicht zwingend notwendig sind, wie etwa Software-RAID, kosten zwar weniger in der Anschaffung, blockieren dafür einen Teil der Prozessorleistung und können daher auch auf den Anschaffungspreis des Systems umgelegt werden.
Fazit: Einen direkten Sieger im Vergleich Hardware- und Software-RAID gibt es im Prinzip nicht. Bei der Wahl zwischen einer eigenständigen und einer integrierten Lösung gibt es allerdings durchaus Parallelen – ganz gleich, ob es um Graphik- oder um RAID-Controller geht. Bei der Planung eines RAID-Arrays lohnt es sich also genau hinzusehen, welche Funktionen benötigt werden."
*Abb. 2: Autor Thomas Pavel, Firma LSI (An Avago Technologies Company)