AHCI so với RAID: Tính năng, sự khác biệt và ứng dụng

Tin tức

Ngay cả trong thời đại SSD này, CNTT vẫn hoạt động với các công nghệ được phát triển từ thế kỷ trước. Những công nghệ này bao gồm Giao diện bộ điều khiển máy chủ nâng cao và mảng đĩa độc lập dự phòng.

CNTT thường xem AHCI và RAID trong cùng một bối cảnh nhưng chúng phục vụ các mục đích khác nhau. Cho dù người dùng vận hành một PC hay môi trường thiết bị lưu trữ đầy đủ, điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa AHCI và RAID. Mỗi loại bao gồm một bộ khả năng duy nhất có thể giúp đảm bảo môi trường lưu trữ hoạt động trơn tru. Bài viết này trình bày những kiến thức cơ bản để giúp đưa ra quyết định đúng đắn khi nói đến AHCI so với RAID.

Mục Lục

Tổng quan về AHCI

AHCI là tiêu chuẩn giao diện lưu trữ cho phép phần mềm, thường là một hệ điều hành, giao tiếp với các thiết bị SATA. Intel giới thiệu AHCI vào năm 2004 như là sự thay thế cho giao diện Parallel ATA/Integrated Drive Electronics đang lỗi thời.

AHCI đã cho phép một số tính năng tích hợp trong các thiết bị SATA được sử dụng trên phần hệ điều hành. Ví dụ, SATA đã kích hoạt hỗ trợ cho việc thay thế nóng thiết bị — khả năng cắm một thiết bị mới vào máy tính mà không cần phải khởi động lại máy tính. AHCI cho phép Windows, Unix và Linux sử dụng tính năng thay thế nóng.

Native Command Queuing (NCQ) trên ổ cứng là một tính năng nổi bật được giới thiệu trong SATA trên phần cứng và AHCI trên phần hệ điều hành. Thay vì hoạt động trên một quá trình thực thi lệnh tuần tự truyền thống, hàng đợi lệnh vào trước, ra trước, NCQ cho phép ổ đĩa, bao gồm cả SSD, tối ưu hóa cách họ xử lý các thao tác lưu trữ đồng thời. Các lợi ích sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại thiết bị lưu trữ đang sử dụng. Đối với ổ cứng, NCQ có nghĩa là các đầu đọc/ghi phải di chuyển ít hơn. Việc di chuyển đầu đọc/ghi là một trong những yếu tố góp phần lớn vào độ trễ trong ổ cứng HDD. Tối ưu hóa việc di chuyển của chúng mang lại sự tăng hiệu suất.

AHCI cũng cung cấp các lợi ích cho SSD, như hỗ trợ cải thiện cho việc truyền tệp lớn, nhưng sâu thẳm queue depth của nó giới hạn số lượng yêu cầu I/O mà nó có thể phục vụ. Các phương pháp tạm thời là cần thiết để kích hoạt SSD tránh hàng đợi lệnh, điều này có thể làm chậm hiệu suất. Ngay cả với NCQ, nhu cầu hàng đợi lệnh bất kỳ đều ngụ ý rằng có một chỗ nghẽn nào đó đang yêu cầu việc hình thành một hàng đợi.

Để giải quyết vấn đề hàng đợi một cách lâu dài, tiêu chuẩn NVMe thay thế các giao diện cũ, như SATA, và giới thiệu các khả năng quản lý lệnh mới. NVMe được thiết kế cho flash, loại bỏ các hạn chế của việc hỗ trợ phương tiện lưu trữ hiện đại bằng các giao thức cũ.

Tổng quan về RAID

RAID là một cơ chế bảo vệ dữ liệu và sẵn có cho phép hệ thống lưu trữ tiếp tục hoạt động sau khi mất một hoặc nhiều ổ đĩa cứng hoặc SSD. Thông thường, nó bao gồm khả năng tái tạo nội dung của một ổ đĩa đã hỏng sau khi được thay thế. Ngày nay, RAID có khả năng nhiều hơn so với các phiên bản ban đầu. Các công nghệ mới, như mã hóa xóa, đang bắt đầu thay thế nó trong các trung tâm dữ liệu, tuy nhiên.

Quản trị viên có thể tạo các khối lưu trữ RAID trên bất kỳ máy tính nào có nhiều thiết bị lưu trữ nếu máy tính hoặc dãy lưu trữ hỗ trợ RAID. Một số PC có thể không hỗ trợ tùy chọn RAID. Một số dãy lưu trữ, được biết đến là JBODs, không hỗ trợ RAID. Ngay cả khi phần cứng không hỗ trợ RAID theo cách tự nhiên, hệ điều hành Windows cho phép JBODs được xử lý như một mảng RAID dựa trên phần mềm.

Trên các PC hiện đại, kích hoạt RAID trên các cổng SATA trên bo mạch chủ thường cũng kích hoạt hỗ trợ AHCI. Có RAID cho phép quản trị viên thực hiện các thao tác sau:

Cài đặt nhiều thiết bị lưu trữ — ổ cứng và SSD — và sử dụng chúng như một thể tích duy nhất.
Kích hoạt dự phòng dữ liệu để bảo vệ hệ thống lưu trữ khỏi lỗi ổ đĩa.
Cải thiện hiệu suất bằng cách phân tán các thao tác lưu trữ trên nhiều thiết bị thay vì một ổ đĩa duy nhất.

Quản trị viên cần ít nhất hai ổ đĩa là một phần của một nhóm RAID. Tuy nhiên, hầu hết các cấu trúc RAID yêu cầu một số lượng lớn hơn các ổ đĩa. Một hệ thống hai ổ đĩa có thể kích hoạt chế độ phản chiếu lưu trữ, hoặc RAID 1, có nghĩa là, mỗi khi dữ liệu được ghi vào một ổ đĩa, bộ điều khiển RAID sẽ sao chép ghi đó vào ổ đĩa thứ hai. Do đó, nếu một ổ đĩa hỏng, một bản sao dự phòng vẫn tồn tại.

Hoặc, quản trị viên có thể sử dụng striping, hoặc RAID 0, để chỉ đạo máy tính ghi dữ liệu vào cả hai ổ đĩa đồng thời. Trong khi phản chiếu tồn tại hoàn toàn cho mục đích dự phòng dữ liệu, striping cải thiện hiệu suất đọc/ghi. Tuy nhiên, nhược điểm của striping là không có dự phòng bảo vệ khỏi lỗi ổ đĩa. Nếu một ổ đĩa trong bộ hỏng, thì toàn bộ bộ hỏng.

Thú vị thay, các bộ dải thường sử dụng nhiều hơn hai ổ đĩa. Tương tự, các triển khai RAID 1 phản chiếu dữ liệu vào nhiều ổ đĩa dự phòng hơn. Ví dụ, một số tổ chức tạo ba bản sao dự phòng, dẫn đến ba bản sao độc lập của dữ liệu.

RAID 5 và RAID 6 là hai cấp độ RAID khác phổ biến nhất. Cả hai đều sử dụng parity để giúp bảo vệ dữ liệu khỏi lỗi thiết bị. Với RAID 5, hệ thống có thể chịu được việc mất một ổ đĩa duy nhất. Với RAID 6, hai ổ đĩa có thể hỏng và vẫn hoạt động.

Một số hệ thống RAID mới hợp nhất nhiều cấp độ RAID thành một. Ví dụ, RAID 10, còn được gọi là RAID 1+0 đôi khi, tạo ra một bộ dải phản chiếu. Giống như RAID 0, RAID 10 cải thiện hiệu suất thiết bị lưu trữ bằng cách phân dải dữ liệu qua nhiều ổ đĩa. Toàn bộ bộ dải đó sau đó được phản chiếu vào một bộ dải thứ hai có thể tiếp quản nếu một ổ đĩa hỏng.

AHCI so với RAID: Công dụng, ưu điểm và tính năng

Quản trị viên có thể sử dụng RAID và AHCI độc lập nhưng cũng có thể sử dụng chúng cùng nhau. Xây dựng một mảng RAID trên cơ sở phần cứng AHCI cho phép tính tương thích phần cứng rộng lớn vì tiêu chuẩn AHCI cho phép sử dụng cả ổ đĩa SATA HDD và SSD.

Hỗ trợ hot swapping của AHCI là một lợi ích. Mảng RAID thường được thiết kế để cung cấp bảo vệ chống mất dữ liệu trong trường hợp một ổ đĩa hỏng. Kết hợp một mảng RAID có khả năng chịu lỗi với phần cứng AHCI có nghĩa là nếu một ổ đĩa hỏng, mảng RAID cho phép hệ thống lưu trữ tiếp tục hoạt động. Sau đó, có thể thay thế ổ đĩa hỏng và xây dựng lại mảng RAID mà không cần ngừng hệ thống.

Nhiều PC được trang bị một ổ đĩa SATA duy nhất, mặc dù phần cứng PC dễ dàng cho phép tạo một mảng RAID. Tương tự, có thể xây dựng một mảng RAID bằng các kiến trúc khác ngoài AHCI. Các quản trị viên cần một mảng RAID hiệu suất cao, ví dụ, thường sử dụng các ổ đĩa NVMe, thay vì các ổ đĩa SATA. Kiến trúc NVMe giảm độ trễ và hỗ trợ một số lượng IOPS cao hơn so với AHCI.

Khi thảo luận về AHCI so với RAID, quan trọng là phải biết hai khái niệm này thuộc vào môi trường thiết bị lưu trữ tổng thể ở đâu. AHCI đảm bảo tính toàn vẹn chức năng trong các thiết bị SATA. RAID cung cấp khả năng phản chiếu và phân dải quan trọng cho bảo vệ dữ liệu.

Hiểu đúng những điều cơ bản này để duy trì một môi trường lưu trữ hoạt động đầy đủ chức năng.

so-sanh-AHCI-voi-raid — AHCI so với RAID: Tính năng, sự khác biệt và thách thức

AHCI và RAID: Cái nào tốt hơn về hiệu suất?

Trước khi trả lời cái nào tốt hơn: AHCI hay RAID, chúng ta hãy tóm tắt ưu và nhược điểm của hai công nghệ trong bảng này:

AHCI	RAID
Không thể hợp nhất nhiều ổ cứng	Hợp nhất nhiều ổ cứng thành một ổ đĩa lớn
Tăng hiệu suất trên SSD SATA	Không có cải tiến hiệu suất đáng kể trên SSD
Không có cải tiến hiệu suất đáng kể trên đĩa cơ	Cải thiện hiệu suất mạnh mẽ trên đĩa cơ
Chỉ dành riêng cho chipset Intel	Được hỗ trợ bởi nhiều nhà cung cấp
Cho phép trao đổi nóng	Không cho phép trao đổi nóng
Cải thiện hiệu suất của nhiều người dùng bằng NCQ	Không có NCQ
Không cung cấp dự phòng	Cung cấp dự phòng dữ liệu
có thể được mở rộng miễn là phần cứng cho phép	Khả năng mở rộng hơn bằng cách cho phép mở rộng thêm đĩa
Dễ quản lý hơn	Tương đối khó quản lý vì cấu hình đĩa phải giống nhau trên tất cả các đĩa
Có thể thay thế một đĩa bị lỗi khi cần trong khi có sẵn dữ liệu khác	Mảng sẽ không khả dụng cho đến khi đĩa bị lỗi được thay thế.
Toàn bộ không gian lưu trữ có thể sử dụng được	Một nửa dung lượng lưu trữ có thể sử dụng được

Cả AHCI và RAID đều có những ưu điểm và nhược điểm. Cuối cùng, tất cả phụ thuộc vào cấu hình bạn có.

Nếu bạn chỉ chạy một ổ SSD duy nhất thì AHCI sẽ là lựa chọn tốt hơn. Nếu việc chạy hai ổ SSD và việc hợp nhất chúng không phải là ưu tiên hàng đầu thì AHCI vẫn có thể là lựa chọn tốt hơn.

Tuy nhiên, nếu bạn đang chạy 2 ổ cứng cơ học trở lên, bạn có thể muốn chọn RAID, vì nó sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất truyền dữ liệu.

Nếu bạn thấy máy tính của mình không có tùy chọn nào để lựa chọn thì có nghĩa là máy tính đó không hỗ trợ cấu hình AHCI cũng như RAID. Tuy nhiên, bạn vẫn có thể sử dụng tính năng “Storage Spaces” của Windows. Tính năng này cho phép bạn hợp nhất 2 hoặc nhiều ổ đĩa thành một hoặc nhiều mảng. Có thể nói đây là phiên bản RAID của Microsoft.

Hy vọng những chia sẻ trên của Vietcorp đã giúp bạn hiểu hơn về AHCI và RAID. Tham khảo thêm một số sản phẩm NAS Synology tại: