Auch im Zeitalter der SSDs arbeiten wir noch mit Technologien, die im letzten Jahrhundert entwickelt wurden. Dazu gehören Advanced Host Controller Interface und redundante Anordnungen unabhängiger Festplatten.
AHCI und RAID werden oft im gleichen Zusammenhang gesehen, dienen aber unterschiedlichen Zwecken. Egal, ob Sie einen einzelnen PC oder eine komplette Speicherumgebung betreiben, es ist wichtig, die Frage AHCI vs. RAID zu verstehen. Beide bieten unterschiedliche Funktionen, die für einen reibungslosen Betrieb Ihrer Speicherumgebung sorgen können. In diesem Artikel werden die Grundlagen erläutert, damit Sie die richtigen Entscheidungen treffen können, wenn es um AHCI und RAID geht.
Grundlagen zu AHCI und RAID
AHCI ist der Standard für die Speicherschnittstelle, über die Software – in der Regel ein Betriebssystem – mit SATA-Geräten kommuniziert. Intel führte AHCI 2004 als Ersatz für die veraltete Parallel ATA/Integrated Drive Electronics-Schnittstelle ein.
AHCI hat es ermöglicht, dass einige der Fähigkeiten von SATA-Geräten auch auf der Betriebssystemseite genutzt werden können. So ermöglichte SATA beispielsweise die Unterstützung von Hot-Swapping-Geräten – die Möglichkeit, ein neues Gerät an einen Computer anzuschließen, ohne den Computer neu starten zu müssen. AHCI ermöglicht es Windows-, Unix- und Linux-Betriebssystemen, Hot Swapping zu nutzen.
Egal, ob Sie einen einzelnen PC oder eine komplette Speicherumgebung betreiben, das Verständnis von AHCI und RAID ist wichtig.
Native Command Queuing (NCQ) auf Festplatten ist ein herausragendes Merkmal, das mit SATA auf der Hardwareseite und AHCI auf der Betriebssystemseite eingeführt wurde. Anstatt mit einer traditionellen seriellen Befehlswarteschlange zu arbeiten, bei der die Befehle zuerst ausgeführt werden, ermöglicht NCQ den Festplatten – einschließlich SSDs – die Optimierung der Handhabung gleichzeitiger Speicheroperationen. Die Vorteile sind je nach Art des verwendeten Speichers unterschiedlich. Für Festplatten bedeutet NCQ, dass sich die Lese- und Schreibköpfe weniger oft bewegen müssen. Die Bewegung der Lese- und Schreibköpfe ist einer der größten Verursacher von Latenzzeiten bei HDDs, und die Optimierung ihrer Bewegung führt zu Leistungssteigerungen.
AHCI bietet auch Vorteile für SSDs, z. B. verbesserte Unterstützung für große Dateiübertragungen, aber die geringe Tiefe der Warteschlange begrenzt die Anzahl der E/A-Anforderungen, die bedient werden können. Um SSDs in die Lage zu versetzen, Befehlswarteschlangen zu vermeiden, die die Abläufe verlangsamen können, sind Workarounds erforderlich. Selbst mit NCQ impliziert die Notwendigkeit, Befehle in eine Warteschlange zu stellen, dass es irgendwo eine Verzögerung gibt, die die Bildung einer Warteschlange erfordert.
Um das Problem der Warteschlangenbildung dauerhaft zu lösen, wurde der NVMe-Standard (Nonvolatile Memory Express) entwickelt, um ältere Schnittstellen wie SATA zu ersetzen und neue Befehlsverwaltungsfunktionen einzuführen. NVMe ist für Flash konzipiert und beseitigt die Nachteile, die sich aus der Unterstützung moderner Speichermedien mit alten Protokollen ergeben.
Wo RAID hineinpasst
RAID wurde erstmals 1987 eingesetzt. Heute ist RAID weitaus leistungsfähiger als frühe Versionen und wird allmählich von neueren Technologien wie Erasure Coding verdrängt.
Scott Sinclair, Senior Analyst bei der Enterprise Strategy Group, erörtert RAID und Erasure Coding.
RAID ist ein Mechanismus zur Datensicherung und -verfügbarkeit, der es einem System ermöglicht, nach dem Verlust einer oder mehrerer Festplatten oder SSDs weiter zu arbeiten. Es umfasst in der Regel die Möglichkeit, den Inhalt einer ausgefallenen Festplatte wiederherzustellen, sobald diese ersetzt wurde.
RAID-Speicher-Volumes können auf jedem Computer mit mehreren Speichergeräten erstellt werden, solange der Computer oder das Speicher-Array RAID unterstützt. Einige PCs unterstützen möglicherweise keine RAID-Option, und einige Speicher-Arrays, die als JBODs (nur ein Haufen Festplatten) bekannt sind, unterstützen kein RAID.
Bei modernen PCs wird durch die Aktivierung von RAID an den SATA-Ports auf der Hauptplatine in der Regel auch die AHCI-Unterstützung aktiviert. Wenn Sie RAID aktiviert haben, können Sie Folgendes tun:
mehrere Speichergeräte – Festplatten und SSDs – installieren und sie als ein einziges Volume verwenden;
Redundanz aktivieren, indem Sie den Verlust eines Geräts unterstützen; und
die Leistung verbessern, indem Sie Speichervorgänge auf mehrere Geräte statt auf eine einzelne Festplatte verteilen.
Sie benötigen mindestens zwei Festplatten als Teil einer RAID-Gruppe. Zwei Festplatten ermöglichen die Spiegelung oder RAID 1, was bedeutet, dass der Controller jedes Mal, wenn Daten auf eine Platte geschrieben werden, diese auf die zweite Platte kopiert. Alternativ können Sie auch Striping oder RAID 0 verwenden, um den Computer anzuweisen, Daten gleichzeitig auf beide Festplatten zu schreiben. Das Spiegeln von Schreibvorgängen kann zu Leistungseinbußen führen, obwohl der Speicherplatz auch dann verfügbar bleibt, wenn eine der Festplatten ausfällt. Striping kann sowohl die Lese- als auch die Schreibleistung verbessern, da die doppelte Leistungskapazität zur Verfügung steht.
Die verschiedenen RAID-Level werden erklärt.
Es gibt noch weitere RAID-Levels, wobei RAID 5 und RAID 6 die gängigsten sind. Beide verwenden Parität, um die Daten vor Geräteausfällen zu schützen. Mit RAID 5 kann ein System den Verlust einer einzelnen Festplatte verkraften, und mit RAID 6 können zwei Festplatten ins Gras beißen und immer noch betriebsbereit sein.
Grundlegendes zu AHCI vs. RAID
Bei der Diskussion über AHCI vs. RAID ist es wichtig zu wissen, wo diese beiden Konzepte in die gesamte Speicherumgebung passen. AHCI gewährleistet die volle Funktionalität von SATA-Geräten. RAID bietet Spiegelungs- und Striping-Funktionen, die für die Datensicherung von entscheidender Bedeutung sind.
Die richtige Anwendung dieser Grundlagen ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer voll funktionsfähigen Speicherumgebung.
