Intel Matrix Storage Manager frente a RAID de software de Linux

Resumen

Hay tres tipos comunes de RAID disponibles:

• Software RAID :Esto significa que su BIOS y otros sistemas operativos piensan que realmente tiene dos discos separados, pero puramente a nivel de software, su sistema operativo usa algún formato en disco específico del sistema operativo para RAID (espejo, creación de bandas, bits de paridad, lo que sea) . Todo el procesamiento lo realiza la CPU sin soporte de hardware.

• BIOS RAID :También conocido como "Fake RAID" o "Host RAID", esto significa que el firmware de su placa base (más específicamente, su controlador SATA/SAS) tiene soporte explícito para reconocer dispositivos RAID. A nivel de dispositivo lógico (lun ), sus varios discos duros aparecerán como un solo disco en el sistema operativo. Este es básicamente el controlador SATA/SAS que dice "Realmente solo tengo un disco duro. Bueno, en realidad son dos, pero shhhh, es solo uno, confía en mí". En otras palabras, el sistema operativo puede decir que es una configuración de RAID, pero el sistema operativo *no es responsable del formato en disco de la paridad/división/etc. de RAID. Sin embargo, incluso en este modo, la CPU realiza todos los cálculos para los bits de paridad y el fraccionamiento. La placa base, el BIOS y el controlador SATA tienen la lógica suficiente para "combinar" físicamente los dispositivos y definir un formato en disco para RAID. Pero carecen de un procesador dedicado para hacer los cálculos y dependen del software dentro del sistema operativo para decirle a la CPU que los haga, razón por la cual todavía tiene que informarle a Linux sobre su BIOS RAID. (Intel Matrix/RST es un tipo de BIOS RAID).

• Hardware RAID :Aquí es donde tiene un chip dedicado cuyo único propósito es procesar los datos necesarios para RAID. El chip puede ser bastante poderoso; algunos controladores RAID de hardware en realidad tienen un chip de doble núcleo, similar a una CPU, aunque está específicamente optimizado para ejecutar un sistema operativo integrado que es MUY rápido para realizar cálculos RAID, como bits de paridad para RAID-5 o creación de bandas para RAID. -0. Los discos duros están cableados físicamente a la tarjeta RAID, que proporciona un controlador SATA/SAS, normalmente una memoria caché de lectura y escritura en DRAM o Flash, colas de comandos nativos y un procesador central integrado que realiza los cálculos más matemáticos. Estos chips de hardware cuestan entre $ 150 en el nivel de entrada hasta muchos miles para placas posteriores RAID de centros de datos industriales.

Compatibilidad

En general, cada tipo de RAID está "ligado" a algún aspecto en particular que, cuando ese aspecto cambia, te encuentras con problemas de compatibilidad.

• El software RAID está vinculado al sistema operativo que definió el formato RAID. A veces, entre dos versiones diferentes del mismo sistema operativo, el formato RAID se romperá, lo que provocará una incompatibilidad. Aunque es conceptualmente posible que cualquier formato RAID de software sea compatible con cualquier otro sistema operativo, ya que es solo software , en la práctica, la mayoría de los sistemas operativos presentan formatos RAID incompatibles que solo ese sistema operativo puede reconocer. Sin embargo, la compatibilidad más conocida son los formatos RAID utilizados de forma nativa por el kernel de Linux (md como está discutiendo en el OP), que también puede reconocer el software RAID de Windows, llamado Dynamic Disks.

• BIOS RAID está vinculado a la placa base que posee. Puede ser posible mover unidades formateadas con un formato BIOS RAID particular a otra placa base con una solución BIOS RAID similar; por ejemplo, Intel RST a otro sistema con RST. Pero deberá investigar esto cuidadosamente antes de hacer un movimiento, para asegurarse de que sea compatible si le importa que sea compatible.

• El RAID de hardware está vinculado a ese controlador de hardware específico o a una serie de controladores de hardware que el fabricante declara explícitamente que son compatibles. Algunos proveedores mantienen un formato de disco RAID de hardware muy consistente que es compatible con muchas generaciones de controladores; otros cambian el formato con más frecuencia. Una vez más, tendrá que investigarlo caso por caso.

Rendimiento

El rendimiento depende en gran medida de cómo configura los parámetros básicos de la matriz RAID, y menos en la solución específica. En general, los controladores RAID de hardware tienen el "techo" más alto para el máximo rendimiento; tampoco gravan su CPU tanto como las otras soluciones. Pero si elige el tipo de RAID incorrecto para su carga de trabajo, o el tamaño de banda incorrecto, o el enfoque de almacenamiento en caché incorrecto, un controlador RAID de hardware también puede ser extremadamente lento, más lento que una de las unidades que se ejecutan en modo no RAID. Lo mismo ocurre con las otras soluciones, que también pueden ser extremadamente lentas.

• El software RAID es más adecuado para la configuración de RAID-1, ya que la duplicación es una simple copia de los mismos datos en dos unidades y no hay bits de paridad para calcular. RAID-5 en software RAID es horrible.

• El rendimiento de BIOS RAID es generalmente comparable al software RAID, pero se sabe que ciertos controladores BIOS RAID y formatos de disco tienen errores o tienen un rendimiento deficiente. En general, si tiene que elegir entre Software RAID y BIOS RAID, el primero es un poco más prometedor para el rendimiento, especialmente si está ejecutando una distribución de Linux reciente.

• El rendimiento de hardware RAID puede ser increíblemente rápido debido a la potencia de procesamiento optimizada del procesador del controlador RAID, que, como dije, está diseñado para un alto rendimiento y en realidad puede venir como un chip multinúcleo, por lo que esto es algo serio. El principal inconveniente es que pierde flexibilidad (no puede simplemente colocar las unidades en otra computadora sin un controlador RAID de hardware) y gastos. RAID de hardware es el mejor nivel para usar RAID-5 o RAID-6, especialmente si tiene muchos discos (4 o más).

General

Aunque BIOS RAID es compatible por Linux, no puedo recomendar que lo use.

Ahora, para responder directamente a sus preguntas, después de haberle dado la respuesta larga:

¿Qué me ofrece RSTe en comparación con el software RAID normal de Linux?

Consulte las comparaciones anteriores entre software RAID y BIOS RAID. "RSTe" es una instancia de BIOS RAID; Linux md RAID sin el -e imsm es una instancia de software RAID.

Cuando está en modo RSTe, la ruta real de E/S de RAID (es decir, duplicación y creación de bandas) es manejada por Linux md o por el BIOS.

Si se refiere a la ruta de datos, siempre es manejada por la CPU (y por lo tanto, el sistema operativo) a menos que tenga una tarjeta RAID de hardware dedicada. No creo estos vienen en cualquier placa base, aunque algunos conjuntos de chips de servidor de alta gama podrían sorprenderme...

En particular, cuando uso "matrix RAID" (es decir, RAID cubre particiones específicas en lugar de discos completos), ¿necesito instalar manualmente grub en ambos MBR?

No. De hecho, nunca necesita instalar GRUB en ambos MBR. Veámoslo caso por caso:

• RAID de software:simplemente elija un disco arbitrariamente para instalar GRUB y configúrelo en el orden del BIOS para que se inicie primero. Recuerde, puede duplicar particiones individuales si lo desea, por lo que los discos no tienen que ser idénticos bit a bit en el software RAID. Uno puede tener un MBR con un gestor de arranque y uno no puede tener nada en el MBR.

• BIOS RAID:el BIOS le dirá que es un "disco" (en realidad lo llamará por su nombre, una matriz RAID), por lo que no puede elegir dónde instalar GRUB. Cuando instala Linux en esto, el MBR (incluido el cargador de arranque) y todos los demás sectores de ambos discos se copiarán entre los dos discos. Entonces, a diferencia del software RAID, BIOS RAID exige que ambos discos tengan que ser idénticos bloque por bloque, porque no puede separarlos como dos dispositivos lógicos; el controlador de disco dice son UN dispositivo lógico, no dos. Por lo tanto, no puede simplemente decir "Quiero escribir algunos datos en la unidad 0 pero no en la unidad 1". Imposible. Pero es totalmente posible con Software RAID.

• RAID de hardware:el BIOS le dirá que es un "disco" y, en lo que respecta al BIOS, ni siquiera es particularmente consciente de que está tratando con varios discos. El controlador RAID completamente abstrae todos los detalles de RAID del sistema operativo y BIOS, excepto en la medida en que puede configurar algunos controladores RAID de hardware utilizando algún tipo de protocolo personalizado dentro del sistema operativo. Pero los dispositivos son completamente inseparables de la capa de software, similar a BIOS RAID.

Editar: Actualizando para más respuestas de preguntas

Todavía no entiendo un par de cosas. En primer lugar, sobre un BIOS RAID:puedo construirlo usando mdadm, por lo que Linux en realidad no me oculta los discos subyacentes.

Es raro y difícil de explicar. Básicamente, los discos aparecen como uno en ciertas capas y como dos en otras capas. Pero apuesto a que con BIOS RAID cada disco no tendrá su propio nodo de dispositivo separado, p. /dev/sda y /dev/sdb . Si es así, su BIOS RAID es diferente de lo que he visto.

sobre grub y MBR:si un RAID cubre particiones en lugar de discos, todavía puedo ver los discos subyacentes. El MBR no está en RAID y, por lo tanto, debe instalar el gestor de arranque dos veces para poder arrancar en caso de que falle el disco. ¿Es esto correcto?

No duele para instalar otra copia, pero en caso de falla del disco, el arranque será la menor de sus preocupaciones. En resumen, adelante y hazlo si quieres, pero no es lo más importante. Instalar grub desde un Live CD en un HDD es fácil.

Es probable que los discos en RAID (especialmente si son de la misma marca y modelo, producidos en la misma fábrica y en funcionamiento uno al lado del otro a la misma temperatura) fallen en rápida sucesión, uno tras otro. Entonces, si un disco falló, probablemente no esté bien simplemente encogerse de hombros, colocar un nuevo disco y comenzar la reconstrucción:existe una buena posibilidad de que, durante la reconstrucción, el último disco que contiene una copia consistente de los datos falle. Es en este punto, cuando llegue al último disco restante, que recomendaría que un experto (o que lo haga usted mismo si es bueno en hardware) retire los platos del disco original, compre un nuevo disco de marca/modelo idéntico , coloque los platos allí y lea los datos con el nuevo disco. Esto es costoso y requiere mucho tiempo, pero es la forma más segura de conservar sus datos.

Esas son cinco preguntas que he respondido para usted; si encontró algún valor en esta información, marque la respuesta apropiadamente. Gracias.

La respuesta de Allquixotic es demasiado larga:

1. ¿Qué me ofrece RSTe en comparación con el software RAID normal de Linux?

Soporte de arranque y un conjunto de características ligeramente diferente. En esencia, es un formato de datos. – Incluso podría usarlo sin la ROM de opción RST de Intel (entonces no tiene soporte de arranque especial). Lo que implica el formato está escrito en el mdadm página man.

1. Cuando está en modo RSTe, la ruta real de E/S de RAID (es decir, duplicación y creación de bandas) es manejada por el md de Linux o por el BIOS.

Por Linux md (es decir, el kernel por completo).

Esto deja una pregunta abierta:¿Por qué el RST de Intel está limitado solo a algunos conjuntos de chips? No participan en el RAID en absoluto. En el mejor de los casos, almacenan un poco, lo que le dice a la ROM de opción que rechace la ejecución en conjuntos de chips no compatibles.