RAID HBA与架构评述

一般RAID就设计上来说分成两种形式：Software RAID和Hardware RAID，我想这玩过或着熟悉相关RAID知识的人大致上都清楚，在说明这两种设计差异之前，并不包含一些特殊的设计，例如某家RAID厂商早期某款产品使用某种程度的XOR硬件加速设计(CPLD/FPGA)来提高性能。

Hardware RAID比较好讲，基本的架构就是IOP+IOC的组合，IOC可以说是SAS/SATA HBA部分，IOP通常只是拿来加速运算用的。先来讲讲Software RAID，根据Adaptec早期提供的一份基础文献(Hardware RAID vs. Software RAID: Which Implementation is Best for my Application?)，对于了解Software RAID和Hardware RAID差异是值得参考的，就Software RAID的特征，Software RAID拆成两个部分：纯软件模式 – Operating System Software RAID和Hybrid Model – Hardware-Assisted（硬件辅助） Software RAID。在纯软件模式下，这个模式是非常容易了解的，RAID功能完全取决于操作系统而定，此模式提供最低成本的考量，但是缺点不少，最大的缺点在于他I/O性能不佳，而且受到Software层级上的限制，意味着它容易被操作系统绑死，下图是一张纯软件模式的基础示意图：

纯软件模式在一般情况下，是不会去应用的，尤其最近这几年来，Hybrid Model – Hardware-Assisted Software RAID反而是最常被用到的，基本上就是SAS/SATA HBA with a RAID BIOS或着是RAID BIOS integrated onto the motherboard，例如Intel的ICHxR就是一个Hardware-Assisted Software RAID，透过额外的硬件加入RAID的支持(将RAID Option ROM写在BIOS里)，RAID功能部份可以独立于操作系统，资料安全上也高于纯软件模式，通过系统启动BIOS初始化阶段，可以预先检测到RAID模式的状况，并且提供独立的GUI设定RAID类型，当然在某些RAID模式下，IO性能依然会受到限制，例如典型的RAID 5模式。下面是一张基本的示意图：

这张描述的是以HBA with a RAID BIOS的模型，RAID Software与HBA部分包起来，RAID Software指的是将有关RAID代码部分写在NVRAM里，作为系统启动初始化的时候，获得RAID的相关功能，也包括专属的组态设定(dedicated GUI and software to build and maintain the RAID)。

这张是我取自Dell网站加以修改的基本HBA with a RAID BIOS结构：

另外这张表示图则是ICHxR实现RAID功能，将RAID Option ROM写到主机板上的System BIOS里，以提供RAID Configuration Utility建立RAID：

Software RAID的相反就是Hardware RAID，如之前所提，典型就是IOP+IOC(A Discrete RAID Controller Card)的组合，IOP作为某些模式(例如RAID 5)的运算加速时，可以提供某种程度上的效益(得视该硬体处理性能而定)，并且IOP会包含一些额外的硬件加速设计，当然Hardware RAID花费的组建成本都高于Software RAID，以下是来自Dell的IOP+IOC示意图：