AHCI vs RAID-opslagtypes - Verschillen en vergelijking

De evolutie van opslagtechnologieën is het afgelopen decennium snel en behoorlijk innovatief geweest. De eerbiedwaardige draaiende harde schijf is langzaam maar zeker vervangen door de veel snellere en efficiëntere solid-state schijf. SSD's hebben de pc-hardware-industrie de afgelopen jaren bijna stormenderhand veroverd vanwege hun uitstekende prestaties en lagere instapkosten. De prijs van componenten zoals NAND-flash is gestaag gedaald en heeft nu een dieptepunt bereikt, daarom brengen veel SSD-fabrikanten veel goedkopere solid-state schijven uit tegen concurrerende prijzen. Dit heeft geleid tot een enorme toename van de verkoop van solid-state schijven in vergelijking met traditionele harde schijven.

Met de opkomst van solid-state schijven worden harde schijven langzaam uit de markt gehaald vanwege hun langzamere snelheid en betrouwbaarheidsproblemen. Er zijn echter nog steeds gebieden waar harde schijven praktisch onvervangbaar zijn. Als je veel opslagruimte voor je computer wilt en geen exorbitante prijzen wilt betalen voor een SSD met hoge capaciteit, dan is een harde schijf zeker het opslagapparaat dat je wilt. Ze zijn ook nog steeds een integraal onderdeel van veel server- en datacentertoepassingen, dus het is veilig om aan te nemen dat harde schijven nog een beetje leven voor de boeg hebben.

Gelaagdheid van schijven

Er zijn ook veel vorderingen gemaakt om de snelheid van harde schijven te verbeteren. Fabrikanten ontwierpen en brachten solid-state harde schijven of SSHD's uit die in feite de combinatie waren van een standaard harde schijf met een kleine SSD die als cache fungeerde. SSHD's zijn nooit echt van de grond gekomen vanwege hun relatief slechte prestaties en slechtere waarde, maar het idee om een ​​SSD te combineren met een HDD bleef hangen. Jaren later kwamen Intel en AMD met technieken die bekend staan ​​als Intel Optane en AMD StoreMI die hetzelfde doel dienen. Met deze methoden kan een kleinere, snellere SSD worden gebruikt als cache voor een grotere, langzamere harde schijf, waardoor de snelheid van de mechanische schijf wordt verhoogd.

Binnen deze procedure kunnen gebruikers verschillende opslagstations met elkaar "lagen" en een prioriteitsvolgorde voor hen instellen, waardoor het systeem kan weten welke stations de vaak gebruikte programma's en bestanden moeten bevatten. Het combineren van een SSD met een harde schijf roept echter ook een andere vraag op. Veel gebruikers hebben moeite met de keuze tussen AHCI- en RAID-configuraties voor hun opslagapparaten. Voordat we de optimale configuratie voor uw installatie kiezen, moeten we weten wat AHCI en RAID eigenlijk zijn.

Overzicht van AHCI

AHCI staat voor Advanced Host Controller Interface die wordt gedefinieerd door Intel. Deze modus wordt gezien in relatief nieuwere systemen, aangezien AHCI een nieuwere technologie is die veel native functies van de Serial ATA-standaardinterface bezit. Functies zoals NCQ en hot-swapping maken deel uit van AHCI, die de compatibiliteit en prestaties van de apparaten verbeteren. De specificatie van AHCI verwijst naar de registerniveau-interface voor een hostcontroller van Serial ATA of SATA.

De AHCI-specificatie is het meest geschikt voor zowel softwareontwerpers als hardwareontwerpers. De AHCI-modus biedt een standaardmethode om de AHCI / SATA-adapters te programmeren die bedoeld zijn voor ontwerpers van hardwarecomponenten en systeembouwers enz. Nieuwere Windows-versies zoals Windows 10 vereisen dat de AHCI-modus is ingeschakeld voordat het systeem wordt geïnstalleerd als u het besturingssysteem wilt installeren op een SSD. Als u AHCI in die configuratie niet inschakelt, kan de computer niet opstarten met een BSOD-fout. AHCI is in feite een werkingsmodus die het gebruik van meer geavanceerde functies mogelijk maakt die inherent zijn aan het SATA-protocol.

Overzicht van RAID

Zoals we hebben opgemerkt in onze korte verkenning van RAID-arrays, RAID is de afkorting van Redundant Array of Independent Disks en is een virtualisatietechnologie voor gegevensopslag. RAID kan meerdere onafhankelijke harde schijven virtualiseren in een of meer arrays, ook wel RAID-arrays genoemd. Dit resulteert in grote verbeteringen in factoren als snelheid en betrouwbaarheid, afhankelijk van hoe de configuratie is opgezet. RAID biedt redundantie in omgevingen met meerdere apparaten en versnelt de apparaten in de array, die doorgaans oudere harde schijven zijn.

Net als AHCI ondersteunt RAID ook SATA-controllers en met veel RAID-producten kan de gebruiker AHCI inschakelen tijdens de installatie. RAID is echter een oudere technologie dan AHCI en SATA, en het heeft in feite dezelfde functieset als die van AHCI als ze worden vergeleken in toepassingen met één schijf. RAID schittert echt wanneer u configuraties met meerdere schijven gebruikt die gebruik kunnen maken van de meer geavanceerde functies, aangezien AHCI niet kan werken in deze configuratie. RAID kan ook vrij snel behoorlijk duur worden als u begint met het toevoegen van meerdere schijven aan de array.

RAID wordt traditioneel gebruikt in toepassingen waarbij gegevens op meerdere schijven worden opgeslagen. Gebieden zoals servers en datacenters hebben een absoluut cruciale behoefte aan RAID, zodat de enorme hoeveelheden gevoelige gegevens kunnen worden beschermd in het geval van een hardwarestoring. Naast die toepassingen wordt RAID ook steeds populairder in de thuis- en kantoortoepassingen. Consumenten wenden zich nu tot RAID om de prestaties te verbeteren of om redundantie te bieden in geval van schijfverlies. Dit type RAID wordt vaak opgezet in toepassingen zoals thuis NAS-servers en dergelijke.

RAID-niveaus

Er zijn veel RAID-niveaus die vaak worden gebruikt in zowel de consumenten- als de prosumentenruimten. Deze niveaus (ook wel RAID-arrays genoemd) hebben elk hun voor- en nadelen. Het is aan de gebruiker om te bepalen welke het beste aansluit bij zijn of haar behoeften. Het is ook belangrijk op te merken dat software- en hardware-RAID-configuraties verschillende RAID-niveaus ondersteunen en ook de typen schijven kunnen dicteren die worden ondersteund in de RAID-configuratie: SATA, SAS of SSD.

RAID 0

Dit RAID-niveau wordt gebruikt om de prestaties van een server te verbeteren. Met deze configuratie worden gegevens over meerdere schijven geschreven. Het wordt ook wel "disk striping" genoemd. Welk werk u ook op deze server doet, het wordt afgehandeld door meerdere schijven, dus de prestaties worden verbeterd door een groter aantal I / O-bewerkingen. Een ander voordeel naast snelheid is dat RAID 0 kan worden geconfigureerd in zowel software- als hardwarevormen, en de meeste controllers ondersteunen dit ook. Het grootste nadeel van deze configuratie is fouttolerantie. Als een schijf uitvalt, zijn alle gegevens op alle gestreepte schijven verdwenen. Back-up is essentieel als u van plan bent om in deze configuratie te werken.

RAID 1

Deze configuratie staat ook bekend als "Disk mirroring" en het grootste sterke punt van RAID 1 is de fouttolerantie. Schijven in deze RAID-array zijn exacte replica's van elkaar, waardoor er een groter vangnet ontstaat als een schijf defect raakt in de array. Gegevens worden naadloos van de ene schijf naar de andere gekopieerd en het is de eenvoudigste manier om tegen relatief lage kosten een schijfspiegel te maken.

Het grootste nadeel van RAID 1 is de verminderde prestatie. Omdat gegevens over meerdere schijven worden geschreven in plaats van één, zijn de prestaties van een RAID 1-array langzamer dan die van een enkele schijf. Het tweede nadeel is dat de totale bruikbare capaciteit van een RAID-array de helft is van de som van de schijfcapaciteiten. Een opstelling met 2 schijven van elk 1 TB heeft bijvoorbeeld een totale RAID-capaciteit van 1 TB in plaats van 2 TB. Dit is duidelijk om redenen van redundantie.

RAID 5

Dit is de meest gebruikelijke configuratie voor NAS-apparaten van ondernemingen en bedrijfsservers. Deze array is een verbetering ten opzichte van RAID 1 omdat het een deel van het prestatieverlies verlicht dat inherent is aan schijfspiegeling, en ook een goede fouttolerantie biedt. Beide dingen zijn erg belangrijk in professionele toepassingen voor gegevensopslag. In RAID 5 worden de gegevens en pariteit verdeeld over 3 of meer schijven. Als er een indicatie is van een fout in een schijf, worden de gegevens naadloos overgebracht naar het pariteitsblok. Een ander voordeel van deze RAID-toepassing is dat veel serverdrives "hot-swappable" kunnen zijn, wat betekent dat drives in de array kunnen worden omgewisseld terwijl het systeem actief is.

Het grootste nadeel van deze array zijn de schrijfprestaties op grote servers. Dit kan van belang zijn als veel gebruikers toegang hebben tot een bepaalde array en er tegelijkertijd naar schrijven als onderdeel van de dagelijkse werklast.

RAID 6

Deze RAID-array is bijna identiek aan RAID 5 met slechts één belangrijk verschil. Het heeft een sterker pariteitssysteem, wat betekent dat maximaal 2 schijven kunnen uitvallen voordat er enige kans is dat de gegevens worden beïnvloed. Dit maakt het een zeer aantrekkelijke keuze voor datacenters en andere bedrijfsapplicaties.

RAID 10

RAID 10 is een combinatie van RAID 1 en RAID 0 (dus 1+0). Het is een hybride RAID-combinatie die de beste delen van zowel RAID 1- als RAID 0-arrays probeert te combineren. Het combineert de striping van RAID 1 met de mirroring van RAID 2 in een poging om de snelheden te verhogen en een betere fouttolerantie te bieden. Dit maakt het ideaal voor servers die veel schrijfbewerkingen uitvoeren. Het kan ook worden geïmplementeerd in software of hardware, maar hardware-implementatie is over het algemeen een betere route om te kiezen.

Het opvallende nadeel van een RAID 10-array zijn de kosten. Er zijn minimaal 4 schijven vereist voor deze array, waarbij grotere datacenters en bedrijfstoepassingen minstens 2x zoveel moeten uitgeven aan schijven als aan andere arrays.

Naast deze belangrijke RAID-niveaus zijn er ook verschillende andere RAID-niveaus. Dit zijn combinaties van de belangrijkste arrays en worden voor specifieke doeleinden gebruikt. RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 7 en RAID 0 + 1 zijn opgenomen in deze categorie.

AHCI versus RAID

De verschillende functies van AHCI en RAID hebben een aanzienlijke invloed op de prestaties van uw apparaten, zoals uw opslagapparaten, geheugen en zelfs het moederbord. AHCI is een relatief moderne programmeerinterface die vooral geschikt is voor SATA-schijven. Als u een harde schijf of een SSD gebruikt die het SATA-protocol gebruikt, kunt u de AHCI-modus instellen om optimaal gebruik te maken van de SATA-interface. Hierdoor worden functies zoals de NCQ en Hot Swapping ingeschakeld die niet beschikbaar zijn in andere modi. AHCI heeft weinig invloed op het optimaliseren van de prestaties van de SATA-schijven, maar het heeft een relatief meer merkbare impact op harde schijven.

RAID wordt veel gebruikt voor harde schijven en hybride arrays met het oog op gegevensbescherming. Hierdoor kunnen de HDD's en SSD's normaal blijven werken, zelfs na gegevensverlies van de apparaten. RAID kan ook worden gebruikt in een SSD-array, maar dat is meestal onbetaalbaar en biedt niet veel prestatievoordeel. Daarom is RAID meestal beperkt tot arrays van harde schijven met meerdere harde schijven die zijn geoptimaliseerd voor snelheid en / of redundantie.

Samenvattend zou u moeten kiezen tussen AHCI en RAID-gebaseerd op uw schijfconfiguratie. Als u een SATA-harde schijf of een SATA SSD gebruikt in een configuratie met één schijf, is AHCI wellicht geschikter dan RAID. Als u meerdere harde schijven gebruikt, is RAID een betere keuze. RAID wordt ook aanbevolen voor arrays die een combinatie van SSD's en HDD's in één array gebruiken. Beide modi hebben hun voordelen en zijn meer geoptimaliseerd voor verschillende scenario's, dus het is niet een kwestie van "wat beter is" maar eerder "wat geschikter is voor mijn gebruik" en dat hangt af van de configuratie van uw opslagstations.

Laatste woorden

Het is eenvoudiger dan ooit om verschillende opslagapparaten in lagen te leggen, omdat technologieën zoals RAID voor elke consument toegankelijk zijn en eenvoudig in te stellen zijn. AHCI heeft nog steeds zijn plaats in de opslagwereld vanwege de optimalisaties voor het SATA-protocol, maar het gebruik ervan is beperkt tot moderne computers met één schijf. Voor elke configuratie met meerdere schijven is de optie van RAID een veel betere en meer geoptimaliseerde oplossing om de beste prestaties en betrouwbaarheid uit die schijven te halen.

Als u niet bereid bent om een ​​RAID-array op te zetten voor uw meerdere schijven, maar toch uw langzamere mechanische schijven wilt versnellen, dan kunt u ook kijken naar de Intel Optane- en AMD StoreMI-technologieën. Beide technologieën hebben de afgelopen jaren fantastische verbeteringen doorgevoerd in termen van prestaties en stabiliteit, en zijn eindelijk betrouwbare alternatieven voor traditionele RAID-methoden. Uiteindelijk hangt uw voorkeur voor AHCI, RAID of zelfs software-gebaseerde oplossingen zoals StoreMI af van de configuratie van uw schijven en uw voorkeuren. Er is simpelweg niet voor iedereen de juiste oplossing.