AHCI vs RAID-Speichertypen - Unterschiede und Vergleich

Die Entwicklung der Speichertechnologien war in den letzten zehn Jahren schnell und recht innovativ. Die ehrwürdige rotierende Festplatte wurde langsam aber sicher durch die viel schnellere und effizientere Solid-State-Festplatte ersetzt. SSDs haben die PC-Hardware-Industrie in den letzten Jahren aufgrund ihrer hervorragenden Leistung und sinkenden Eintrittskosten fast im Sturm erobert. Der Preis für Komponenten wie NAND-Flash ist stetig gesunken und hat jetzt ein Allzeittief erreicht. Daher bieten viele SSD-Hersteller viel günstigere Solid-State-Laufwerke zu wettbewerbsfähigen Preisen an. Dies hat zu einem massiven Umsatzanstieg bei Solid-State-Laufwerken im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten geführt.

Mit dem Aufkommen von Solid-State-Laufwerken werden Festplatten aufgrund ihrer langsameren Geschwindigkeits- und Zuverlässigkeitsprobleme langsam aus dem Markt genommen. Es gibt jedoch noch einige Bereiche, in denen Festplatten praktisch unersetzbar sind. Wenn Sie viel Speicherplatz für Ihren Computer benötigen und keine überhöhten Preise für eine SSD mit hoher Kapazität zahlen möchten, ist eine Festplatte definitiv das Speichergerät, das Sie möchten. Sie sind auch immer noch ein wesentlicher Bestandteil vieler Server- und Rechenzentrumsanwendungen, sodass davon ausgegangen werden kann, dass Festplatten noch ein wenig Leben vor sich haben.

Schichtung von Laufwerken

Es wurden auch viele Fortschritte erzielt, um die Geschwindigkeit von Festplatten zu verbessern. Die Hersteller entwickelten und veröffentlichten Solid State-Festplatten oder SSHDs, die im Grunde die Kombination einer Standardfestplatte mit einer winzigen SSD als Cache waren. SSHDs haben sich aufgrund ihrer relativ schlechten Leistung und ihres schlechteren Werts nie wirklich durchgesetzt, aber die Idee, eine SSD mit einer Festplatte zu kombinieren, blieb bestehen. Jahre später kamen Intel und AMD mit Techniken heraus, die als bekannt sind Intel Optane und AMD StoreMI das dient dem gleichen Zweck. Diese Methoden ermöglichen die Verwendung einer kleineren, schnelleren SSD als Cache für eine größere, langsamere Festplatte, wodurch die Geschwindigkeit des mechanischen Laufwerks beschleunigt wird.

Innerhalb dieses Verfahrens können Benutzer verschiedene Speicherlaufwerke miteinander „schichten“ und eine Prioritätsreihenfolge für sie festlegen, um dem System mitzuteilen, auf welchen Laufwerken die häufig aufgerufenen Programme und Dateien gespeichert werden sollen. Die Kombination einer SSD mit einer Festplatte wirft jedoch auch eine andere Frage auf. Viele Benutzer sind beunruhigt über die Wahl zwischen AHCI- und RAID-Konfigurationen für ihre Speichergeräte. Bevor wir die optimale Konfiguration für Ihr Setup auswählen, müssen wir verstehen, was AHCI und RAID tatsächlich sind.

Übersicht über AHCI

AHCI steht für Advanced Host Controller Interface, das von Intel definiert wird. Dieser Modus wird in relativ neueren Systemen verwendet, da AHCI eine neuere Technologie ist, die viele native Funktionen der seriellen ATA-Standardschnittstelle besitzt. Funktionen wie NCQ und Hot-Swapping sind Teil von AHCI, die die Kompatibilität und Leistung der Geräte verbessern. Die Spezifikation von AHCI bezieht sich auf die Schnittstelle auf Registrierungsebene für einen Host-Controller von Serial ATA oder SATA.

Die AHCI-Spezifikation eignet sich am besten für Software- und Hardware-Designer. Der AHCI-Modus bietet eine Standardmethode zum Programmieren der AHCI / SATA-Adapter, die für Hardwarekomponenten-Designer und System-Builder usw. vorgesehen sind. Neuere Windows-Versionen wie Windows 10 erfordern, dass der AHCI-Modus vor der Systeminstallation aktiviert wird, wenn Sie das Betriebssystem installieren möchten eine SSD. Wenn Sie AHCI in dieser Konfiguration nicht aktivieren, kann der Computer nicht mit einem BSOD-Fehler gestartet werden. AHCI ist im Grunde eine Betriebsart, die die Verwendung erweiterter Funktionen ermöglicht, die dem SATA-Protokoll eigen sind.

Übersicht über RAID

Wie wir in unserer kurze Erkundung von RAID-Arrays, RAID ist die Abkürzung für Redundant Array of Independent Disks und eine Datenspeichervirtualisierungstechnologie. RAID kann mehrere unabhängige Festplatten in ein oder mehrere Arrays virtualisieren, die als RAID-Arrays bezeichnet werden. Dies führt zu erheblichen Verbesserungen bei Faktoren wie Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit, je nachdem, wie die Konfiguration eingerichtet ist. RAID bietet Redundanz in Umgebungen mit mehreren Geräten und beschleunigt die Geräte im Array, bei denen es sich normalerweise um ältere Festplatten handelt.

Genau wie AHCI unterstützt RAID auch SATA-Controller und viele RAID-Produkte ermöglichen es dem Benutzer, AHCI während der Installation zu aktivieren. RAID ist jedoch eine ältere Technologie als AHCI und SATA und verfügt im Grunde über dieselben Funktionen wie AHCI, wenn sie in Einzelplattenanwendungen verglichen werden. RAID glänzt wirklich, wenn Sie in Konfigurationen mit mehreren Festplatten wechseln, die die erweiterten Funktionen nutzen können, da AHCI in dieser Konfiguration nicht arbeiten kann. RAID kann auch ziemlich schnell teuer werden, wenn Sie dem Array mehrere Festplatten hinzufügen.

RAID wird traditionell in Anwendungen verwendet, in denen Daten auf mehreren Laufwerken gespeichert werden. Bereiche wie Server und Rechenzentren benötigen unbedingt RAID, damit die großen Mengen sensibler Daten im Falle eines Hardwarefehlers geschützt werden können. Zusätzlich zu diesen Anwendungen wird RAID auch in Heim- und Büroanwendungen immer beliebter. Verbraucher wenden sich jetzt an RAID, um entweder die Leistung zu steigern oder im Falle eines Laufwerksverlusts Redundanz bereitzustellen. Diese Art von RAID wird üblicherweise in Anwendungen wie Heim-NAS-Servern und dergleichen eingerichtet.

RAID-Level

Es gibt viele RAID-Stufen, die üblicherweise sowohl im Consumer- als auch im Prosumer-Bereich verwendet werden. Diese Ebenen (auch als RAID-Arrays bezeichnet) haben jeweils ihre Vor- und Nachteile. Es ist Sache des Benutzers, herauszufinden, welche am besten zu seinen Bedürfnissen passt. Es ist auch wichtig zu beachten, dass Software- und Hardware-RAID-Konfigurationen unterschiedliche RAID-Ebenen unterstützen und auch die Laufwerkstypen bestimmen können, die in der RAID-Konfiguration unterstützt werden: SATA, SAS oder SSD.

RAID 0

Diese RAID-Stufe wird verwendet, um die Leistung eines Servers zu steigern. Bei dieser Konfiguration werden Daten auf mehrere Festplatten geschrieben. Es wird auch als "Disk Striping" bezeichnet. Unabhängig davon, welche Arbeit Sie auf diesem Server ausführen, wird sie von mehreren Laufwerken ausgeführt. Dadurch wird die Leistung aufgrund einer höheren Anzahl von E / A-Vorgängen erhöht. Ein weiterer Vorteil neben der Geschwindigkeit besteht darin, dass RAID 0 sowohl in Software- als auch in Hardwareform konfiguriert werden kann und von den meisten Controllern ebenfalls unterstützt wird. Der größte Nachteil dieser Konfiguration ist die Fehlertoleranz. Wenn ein Laufwerk ausfällt, sind alle Daten auf allen gestreiften Festplatten weg. Backup ist der Schlüssel, wenn Sie in dieser Konfiguration arbeiten möchten.

RAID 1

Diese Konfiguration wird auch als "Festplattenspiegelung" bezeichnet. Die größte Stärke von RAID 1 ist die Fehlertoleranz. Laufwerke in diesem RAID-Array sind exakte Replikate voneinander, wodurch ein größeres Sicherheitsnetz entsteht, falls ein Laufwerk im Array ausfällt. Daten werden nahtlos von einem Laufwerk auf ein anderes kopiert und es ist die einfachste Möglichkeit, einen Plattenspiegel zu relativ geringen Kosten zu erstellen.

Der größte Nachteil von RAID 1 ist die Beeinträchtigung der Leistung. Aufgrund der Tatsache, dass Daten über mehrere Laufwerke anstatt über eines geschrieben werden, ist die Leistung eines RAID 1-Arrays langsamer als die eines einzelnen Laufwerks. Der zweite Nachteil besteht darin, dass die gesamte nutzbare Kapazität eines RAID-Arrays die Hälfte der Summe der Laufwerkskapazitäten beträgt. Beispielsweise hat ein Setup mit 2 Laufwerken mit jeweils 1 TB eine RAID-Gesamtkapazität von 1 TB anstelle von 2 TB. Dies ist offensichtlich aus Redundanzgründen.

RAID 5

Dies ist die häufigste Konfiguration für Enterprise-NAS-Geräte und Business-Server. Dieses Array ist eine Verbesserung gegenüber RAID 1, da es einen Teil des Leistungsverlusts verringert, der mit der Festplattenspiegelung verbunden ist, und außerdem eine gute Fehlertoleranz bietet. Beides ist in professionellen Datenspeicheranwendungen sehr wichtig. In RAID 5 werden die Daten und die Parität auf drei oder mehr Laufwerke verteilt. Wenn in einem Laufwerk ein Fehler angezeigt wird, werden die Daten nahtlos in den Paritätsblock übertragen. Ein weiterer Vorteil dieser RAID-Anwendung besteht darin, dass viele Server-Laufwerke „Hot-Swap-fähig“ sind. Dies bedeutet, dass Laufwerke in das Array ausgetauscht werden können, während das System betriebsbereit ist.

Der Hauptnachteil dieses Arrays ist die Schreibleistung auf großen Servern. Dies kann besorgniserregend sein, wenn viele Benutzer auf ein bestimmtes Array zugreifen und gleichzeitig als Teil der täglichen Arbeitslast darauf schreiben.

RAID 6

Dieses RAID-Array ist mit nur einem wesentlichen Unterschied fast identisch mit RAID 5. Es verfügt über ein stärkeres Paritätssystem, was bedeutet, dass bis zu 2 Laufwerke ausfallen können, bevor die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Daten betroffen sind. Dies macht es zu einer sehr attraktiven Wahl für Rechenzentren und andere Unternehmensanwendungen.

RAID 10

RAID 10 ist eine Kombination aus RAID 1 und RAID 0 (also 1 + 0). Es handelt sich um eine hybride RAID-Kombination, die versucht, die besten Teile von RAID 1- und RAID 0-Arrays zu kombinieren. Es kombiniert das Striping von RAID 1 mit der Spiegelung von RAID 2, um die Geschwindigkeit zu erhöhen und eine bessere Fehlertoleranz zu erzielen. Dies macht es ideal für Server, die viele Schreibvorgänge ausführen. Es kann auch in Software oder Hardware implementiert werden, aber die Hardware-Implementierung ist im Allgemeinen ein besserer Weg zur Auswahl.

Der krasse Nachteil eines RAID 10-Arrays sind seine Kosten. Für dieses Array sind mindestens 4 Laufwerke erforderlich, wobei größere Rechenzentren und Unternehmensanwendungen mindestens das Zweifache des Betrags für Laufwerke ausgeben müssen, wie dies bei anderen Arrays der Fall wäre.

Zusätzlich zu diesen wichtigen RAID-Levels gibt es noch einige andere RAID-Levels. Dies sind Kombinationen der Hauptarrays und werden für bestimmte Zwecke verwendet. RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 7 und RAID 0 + 1 sind in dieser Kategorie enthalten.

AHCI vs RAID

Die verschiedenen Funktionen von AHCI und RAID wirken sich erheblich auf die Leistung Ihrer Geräte aus, z. B. Ihrer Speichergeräte, des Speichers und sogar des Motherboards. AHCI ist eine relativ moderne Programmierschnittstelle, die hauptsächlich für SATA-Laufwerke geeignet ist. Wenn Sie eine Festplatte oder eine SSD verwenden, die das SATA-Protokoll verwendet, können Sie den AHCI-Modus einrichten, um den vollen Vorteil der SATA-Schnittstelle zu nutzen. Dadurch werden Funktionen wie NCQ und Hot Swapping aktiviert, die in anderen Modi nicht verfügbar sind. AHCI hat nur geringe Auswirkungen auf die Optimierung der Leistung der SATA-Laufwerke, wirkt sich jedoch relativ stärker auf Festplatten aus.

RAID wird häufig für HDD- und Hybrid-Arrays zum Zwecke des Datenschutzes verwendet. Dadurch können die Festplatten und SSDs auch nach Datenverlust von den Geräten normal weiterlaufen. RAID kann auch in einem SSD-Array verwendet werden, dies ist jedoch normalerweise unerschwinglich teuer und bietet keinen großen Leistungsvorteil. Daher ist RAID normalerweise auf Festplatten-Arrays beschränkt, bei denen mehrere Festplatten auf Geschwindigkeit und / oder Redundanz optimiert sind.

Zusammenfassend sollten Sie je nach Laufwerkskonfiguration zwischen AHCI und RAID wählen. Wenn Sie eine SATA-Festplatte oder eine SATA-SSD in einer Konfiguration mit nur einem Laufwerk verwenden, ist AHCI möglicherweise besser geeignet als RAID. Wenn Sie mehrere Festplatten verwenden, ist RAID die bessere Wahl. RAID wird auch für Arrays empfohlen, die eine Kombination aus SSDs und HDDs in einem einzigen Array verwenden. Beide Modi haben ihre Vorteile und sind für verschiedene Szenarien optimiert. Es geht also nicht darum, was besser ist, sondern darum, was für meinen Anwendungsfall besser geeignet ist, und dies hängt von der Konfiguration Ihrer Speicherlaufwerke ab.

Letzte Worte

Die Schichtung verschiedener Speichergeräte ist einfacher denn je, da Technologien wie RAID für jeden Verbraucher zugänglich und gleichzeitig einfach einzurichten sind. AHCI hat aufgrund seiner Optimierungen für das SATA-Protokoll immer noch seinen Platz in der Speicherwelt, seine Verwendung ist jedoch auf moderne Computer mit einem Laufwerk beschränkt. Für jede Konfiguration mit mehreren Laufwerken ist die Option RAID eine viel bessere und optimierte Lösung, um die beste Leistung und Zuverlässigkeit dieser Laufwerke zu erzielen.

Wenn Sie nicht bereit sind, ein RAID-Array für mehrere Laufwerke einzurichten, Ihre langsameren mechanischen Laufwerke jedoch beschleunigen möchten, sollten Sie sich auch mit den Technologien Intel Optane und AMD StoreMI befassen. Beide Technologien haben in den letzten Jahren fantastische Verbesserungen in Bezug auf Leistung und Stabilität erzielt und sind schließlich zuverlässige Alternativen zu herkömmlichen RAID-Methoden. Letztendlich hängt Ihre Präferenz für AHCI, RAID oder sogar softwarebasierte Lösungen wie StoreMI von der Konfiguration Ihrer Laufwerke und Ihren Präferenzen ab. Es gibt einfach keine richtige Lösung für alle.