RAID Controller là gì? Tìm hiểu về các bộ điều khiển RAID phổ biến hiện nay

RAID Controller là gì?

RAID Controller là một bộ điều khiển chuyên dụng trong máy chủ và các thiết bị lưu trữ, dùng để quản lý các ổ cứng và triển khai các cơ chế RAID như mirroring, striping hay parity. Có hai loại bộ điều khiển RAID là RAID controller phần cứng và RAID controller phần mềm. Tại các doanh nghiệp, RAID controller phần cứng thường được ưu tiên sử dụng hơn vì có bộ vi xử lý và bộ nhớ cache riêng, nhờ đó tối ưu hiệu năng đọc ghi, giảm độ trễ và đảm bảo tính ổn định cho toàn bộ hệ thống lưu trữ.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về RAID controller phần cứng, cơ chế hoạt động và các bộ điều khiển RAID phổ biến hiện nay.

Cơ chế hoạt động của RAID Controller

RAID Controller là thành phần đứng giữa hệ điều hành và các ổ cứng lưu trữ vật lý. Thay vì để hệ điều hành phải quản lý từng ổ cứng riêng lẻ, RAID Controller sẽ tổ chức các ổ này thành những nhóm RAID và hiển thị với hệ điều hành dưới dạng một ổ đĩa logic.

Khi hệ điều hành gửi một yêu cầu đọc hoặc ghi dữ liệu, bộ điều khiển RAID sẽ tiếp nhận yêu cầu này và quyết định cách phân bố dữ liệu xuống các ổ đĩa dựa trên cấu hình RAID đã thiết lập. Để có thể cấu hình RAID một cách nhanh chóng, bạn có thể xem thêm Hướng dẫn cấu hình RAID trên các dòng server.

Trên RAID Controller phần cứng có bộ vi xử lý và bộ nhớ Cache riêng. Bộ vi xử lý tích hợp sẽ đảm nhiệm các tác vụ RAID như XOR parity, phân phối các block dữ liệu và quản lý hàng chờ I/O thay cho CPU của máy chủ. Nó giúp hệ thống không bị treo hay chậm khi có khối lượng dữ liệu ghi lớn.

Bên cạnh đó, bộ nhớ cache trên controller giúp tăng tốc quá trình ghi dữ liệu nhờ vào cơ chế write back. Dữ liệu sẽ được ghi tạm thời vào cache trước khi đồng bộ xuống ổ cứng. Các controller phần cứng thế hệ mới còn được trang bị thêm BBU hoặc Supercap để bảo vệ dữ liệu ngay cả khi mất điện đột ngột.

Ngoài các quản lý các tác vụ đọc ghi của ổ cứng, RAID Controller còn thực hiện một số tác vụ nền như rebuild dữ liệu khi thay ổ cứng, kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu Consistency check, kiểm tra tình trạng của từng ổ vật lý và thông báo qua đèn LED. Một số RAID Controller cao cấp còn có tính năng mã hoá SED.

Các bộ điều khiển RAID phổ biến hiện nay

Trong các server hiện nay, RAID Controller thường gắn liền với hệ sinh thái phần cứng của từng hãng. Về bản chất thì các card RAID này đều dựa trên nền tảng chip xử lý chuyên dụng, nhưng cách tích hợp firmware, khả năng quản trị và phạm vi hỗ trợ phần cứng của mỗi dòng lại có những khác biệt đáng chú ý.

RAID Controller PERC

PERC là dòng RAID Controller được Dell thiết kế riêng cho các dòng máy chủ Dell PowerEdge. Các card PERC là sự kết hợp chặt chẽ từ phần cứng của Dell và chip xử lý RAID từ các nhà sản xuất danh tiếng như Broadcom. Chúng có thể được cấu hình và quản lý trực tiếp thông qua Open Manage và iDRAC.

Firmware, driver và các cảnh báo phần cứng cũng được Dell thiết kế đồng bộ. Các sản phẩm PERC thế hệ mới nhất như H755, H965i, H975i…hỗ trợ SAS/SATA và cả NVMe RAID, cache DDR4/DDR5 và có trang bị pin dự phòng để bảo vệ dữ liệu trong trường hợp ngắt điện đột ngột.

RAID Controller Smart Array

Hệ sinh thái máy chủ HPE ProLiant cũng có một dòng RAID Controller riêng tên là Smart Array. HPE Smart Array có khả năng tích hợp chặt chẽ với hệ thống quản trị của HPE như iLO và HPE OneView, giúp quản trị viên có thể dễ dàng theo dõi được tình trạng ổ đĩa, firmware update, rebuild RAID và cảnh báo phần cứng trong cùng một giao diện.

Các mẫu Smart Array Gen 11 mới như MR416i-o, MR216i-p, MR408i-o….đều hỗ trợ PCIe Gen4/Gen5, tri-mode, cache có bảo vệ bằng pin hoặc capacitor.

RAID Controller Broadcom

Broadcom là nhà sản xuất chip RAID lớn nhất thế giới hiện nay. Các thiết bị RAID Controller PERC của Dell hay Smart Array của HPE mà chúng ta vừa tìm hiểu ở trên phần lớn đều sử dụng chip RAID của Broadcom.

Họ cũng có thương hiệu RAID Controller của riêng mình mang tên MegaRAID. Các card RAID này có thể được sử dụng trong nhiều hệ thống server của các hãng khác nhau nhờ khả năng tương thích rộng, cùng với đó là nhiều công nghệ tiên tiến độc quyền như Tri-mode SerDes, CacheVault, SafeStore Software,...

Dòng MegaRAID sẽ được quản lý bằng các phần mềm được Broadcom phát triển riêng như Stor CLI, Mega CLI,  LSI Storage Authority, HII.

Để tối ưu hiệu năng cho server, bạn cần lựa chọn các sản phẩm RAID Controller chất lượng và quan trọng là phải phù hợp với cấu hình của máy chủ. Bạn có thể tham khảo thêm các sản phẩm RAID Controller chính hãng để có thể đưa ra quyết định đúng đắn nhất. 

RAID Controller ảnh hưởng thế nào đến hiệu năng Server?

RAID Controller phần cứng là một linh kiện không thể thiếu của các hệ thống server hiện đại. Sau đây sẽ là những tác động của bộ điều khiển này đến hiệu năng tổng thể của máy chủ doanh nghiệp.

Giảm tải cho CPU

Bộ vi xử lý của RAID Controller có thể thực hiện được các phép toán logic XOR để tính toán mã kiểm tra lỗi parity trong các cấu hình RAID 5, RAID 6 hoặc thực hiện cơ chế mirroring trong RAID 1 hoặc RAID 10. Khả năng này giúp giải phóng tài nguyên của CPU để giải quyết các tác vụ quan trọng khác.

Giảm độ trễ đọc/ghi dữ liệu

Bộ điều khiển RAID giúp server giảm độ trễ khi đọc/ghi dữ liệu nhờ có bộ nhớ đệm cache và cơ chế write-back. Dữ liệu sẽ được ghi tạm vào bộ nhớ đệm của Controller trước sau đó sẽ được đẩy từ từ xuống ổ cứng. 

Tốc độ truy xuất dữ liệu cũng sẽ được cải thiện vì RAID Controller có khả năng read ahead giúp dự đoán trước các khối dữ liệu mà hệ thống cần để đọc trước vào cache.

Tăng IOPS và thông lượng

Các card RAID thế hệ mới sử dụng chuẩn kết nối PCIe Gen4/Gen5 x8 hoặc x16 cung cấp băng thông cực lớn. Controller có thể quản lý hàng chục ổ cứng cùng lúc, phân phối lệnh I/O đồng thời đến các ổ đĩa giúp throughput của hệ thống tăng gấp nhiều lần.

Tăng tốc Rebuild

Khi một trong số các ổ đĩa bị lỗi và phải thay thế, các controller phần cứng sẽ giúp rebuild dữ liệu nhanh hơn, giảm thiểu tối đa thời gian gián đoạn gây ảnh hưởng đến hiệu năng của toàn server.

Kết luận

RAID Controller là một thành phần quan trọng không thể thiếu trong server và các hệ thống lưu trữ hiện đại. Nó sử dụng bộ vi xử lý riêng, bộ nhớ cache lớn cùng nhiều công nghệ tiên tiến để thực hiện các chế độ RAID, từ đó giúp cho quá trình lưu trữ trở nên hiệu quả và an toàn hơn.

CNTTShop là đơn vị phân phối RAID Controller chính hãng từ các thương hiệu nổi tiếng thế giới như Dell PERC, HPE Smart Array, Broadcom….Tại đây, bạn sẽ nhận được tư vấn chuyên sâu về cấu hình máy chủ và card RAID phù hợp với nhu cầu công việc thực tế. Đội ngũ kỹ sư chuyên môn cao sẽ luôn đồng hành để đảm bảo khách hàng lựa chọn đúng giải pháp, tối ưu chi phí đầu tư ban đầu và vận hành ổn định bền vững theo thời gian.