RAID是英文Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写,中文简称为廉价磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘,但是在 *** 作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。
RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外,RAID还可以提供良好的容错能力,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。
RAID技术
(1)通过对磁盘上的数据进行条带化,实现对数据成块存取,减少磁盘的机械寻道时间,提高了数据存取速度。
(2)通过对一个阵列中的几块磁盘同时读取,减少了磁盘的机械寻道时间,提高数据存取速度。
(3)通过镜像或者存储奇偶校验信息的方式,实现了对数据的冗余保护。
百度百科-磁盘阵列
目前人们逐渐认识了磁盘阵列技术。磁盘阵列技术可以详细地划分为若干个级别0-5 RAID技术,并且又发展了所谓的 RAID Level 10, 30, 50的新的级别。RAID是廉价冗余磁盘阵列(Redundant Array of Inexpensive Disk)的简称。用RAID的好处简单的说就是:安全性高,速度快,数据容量超大。某些级别的RAID技术可以把速度提高到单个硬盘驱动器的400%。磁盘阵列把多个硬盘驱动器连接在一起协同工作,大大提高了速度,同时把硬盘系统的可靠性提高到接近无错的境界。这些“容错”系统速度极快,同时可靠性极高。
由磁盘阵列角度来看
磁盘阵列的规格最重要就在速度,也就是CPU的种类。我们知道SCSI的演变是由SCSI 2 (Narrow, 8 bits, 10MB/s), SCSI 3 (Wide, 16bits, 20MB/s), Ultra Wide (16bits, 40MB/s), Ultra 2 (Ultra Ultra Wide, 80MB/s), Ultra 3 (Ultra Ultra Ultra Wide, 160MB/s),在由SCSI到Serial I/O,也就是所谓的 Fibre Channel (FC-AL, Fibre Channel - Arbitration Loop, 100 – 200MB/s), SSA (Serial Storage Architecture, 80 – 160 MB/s), 在过去使用 Ultra Wide SCSI, 40MB/s 的磁盘阵列时,对CPU的要求不须太快,因为SCSI本身也不是很快,但是当SCSI演变到Ultra 2, 80MB/s时,对CPU的要求就非常关键。一般的CPU, (如 586)就必须改为高速的RISC CPU, (如 Intel RISC CPU, i960RD 32bits, i960RN 64 bits),不但是RISC CPU, 甚至于还分 32bits, 64 bits RISC CPU 的差异。586 与 RISC CPU 的差异可想而知 ! 这是由磁盘阵列的观点出发来看的。
由服务器的角度来看
服务器的结构已由传统的 I/O 结构改为 I2O ( Intelligent I/O, 简称 I2O ) 的结构,其目的就是为了减少服务器CPU的负担,才会将系统的 I/O 与服务器CPU负载分开。Intel 因此提出 I2O 的架构,I2O 也是由一颗 RISC CPU ( i960RD 或I960RN ) 来负责 I/O 的工作。试想想若服务器内都已是由 RISC i960 CPU 来负责 I/O,结果磁盘阵列上却仍是用 586 CPU,速度会快吗
由 *** 作系统的角度来看
SCO OpenServer 50 32 bits
MicroSoft Windows NT 32 bits
SCO Unixware 7x 64 bits
MicroSoft Windows NT 2000 32 bit 64 bits
SUN Solaris 64 bits ……其他 *** 作系统
在 *** 作系统都已由 32 bits 转到 64 bits,磁盘阵列上的CPU 必须是 Intel i960 RISC CPU才能满足速度的要求。586 CPU 是无法满足的 !
磁盘阵列的功能
磁盘阵列内的硬盘连接方式是用SCA-II整体后背板还是只是用SCSI线连的?在SCA-II整体后背板上是否有隔绝芯片以防硬盘在热插拔时所产生的高/低电压,使系统电压回流,造成系统的不稳定,产生数据丢失的情形。我们一定要重视这个问题,因为在磁盘阵列内很多硬盘都是共用这同一SCSI总线!一个硬盘热插拔,可不能引响其它的硬盘!甚幺是热插拔或带电插拔?硬盘有分热插拔硬盘,80针的硬盘是热插拔硬盘,68针的不是热插拔硬盘,有没有热插拔,在电路上的设计差异就在于有没有保护线路的设计,同样的硬盘拖架也是一样有分真的热插拔及假的热插拔的区别。
磁盘阵列内的硬盘是否有顺序的要求?也就是说硬盘可否不按次序地插回阵列中,数据仍能正常的存取?很多人认为不是很重要,不太会发生,但是可能会发生的,我们就要防止它发生。假如您用六个硬盘做阵列,在最出初始化时,此六个硬盘是有顺序放置在磁盘阵列内,分为第一、第二…到第六个硬盘,是有顺序的,如果您买的磁盘阵列是有顺序的要求,则您要注意了:有一天您将硬盘取出,做清洁时一定要以原来的摆放顺序插回磁盘阵列中,否则您的数据可能因硬盘顺序与原来的不苻,磁盘阵列上的控制器不认而数据丢失!因为您的硬盘的SCSI ID号乱掉所致。现在的磁盘阵列产品都已有这种不要求硬盘有顺序的功能,为了防止上述的事件发生,都是不要求硬盘有顺序的。
我们将讨论这些新技术,以及不同级别RAID的优缺点。我们并不想涉及那些关键性的技术细节问题,而是将磁盘阵列和RAID技术介绍给对它们尚不熟悉的人们。相信这将帮助你选用合适的RAID技术。RAID是英文Redundant
Array
of
Inexpensive
Disks的缩写,中文简称为廉价磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘,但是在 *** 作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用RAID技术于存储系统的好处主要有以下三种:
通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能
通过把数据分成多个数据块(Block)并行写入/读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度
通过镜像或校验 *** 作提供容错能力
最初开发RAID的主要目的是节省成本,当时几块小容量硬盘的价格总和要低于大容量的硬盘。目前来看RAID在节省成本方面的作用并不明显,但是RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外,RAID还可以提供良好的容错能力,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。
RAID技术分为几种不同的等级,分别可以提供不同的速度,安全性和性价比。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求。常用的RAID级别有以下几种:NRAID,JBOD,RAID0,RAID1,RAID0+1,RAID3,RAID5等。目前经常使用的是RAID5和RAID(0+1)。
NRAID
NRAID即Non-RAID,所有磁盘的容量组合成一个逻辑盘,没有数据块分条(no
block
stripping)。NRAID不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。
JBOD
JBOD代表Just
a
Bunch
of
Drives,磁盘控制器把每个物理磁盘看作独立的磁盘,因此每个磁盘都是独立的逻辑盘。JBOD也不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。
RAID
0
RAID
0即Data
Stripping(数据分条技术)。整个逻辑盘的数据是被分条(stripped)分布在多个物理磁盘上,可以并行读/写,提供最快的速度,但没有冗余能力。要求至少两个磁盘。我们通过RAID
0可以获得更大的单个逻辑盘的容量,且通过对多个磁盘的同时读取获得更高的存取速度。RAID
0首先考虑的是磁盘的速度和容量,忽略了安全,只要其中一个磁盘出了问题,那么整个阵列的数据都会不保了。
RAID
1
RAID
1,又称镜像方式,也就是数据的冗余。在整个镜像过程中,只有一半的磁盘容量是有效的(另一半磁盘容量用来存放同样的数据)。同RAID
0相比,RAID
1首先考虑的是安全性,容量减半、速度不变。
RAID
0+1
为了达到既高速又安全,出现了RAID
10(或者叫RAID
0+1),可以把RAID
10简单地理解成由多个磁盘组成的RAID
0阵列再进行镜像。
RAID
3和RAID
5
RAID
3和RAID
5都是校验方式。RAID
3的工作方式是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校验信息,存放数据的磁盘有好几个且并行工作,而存放校验数据的磁盘只有一个,这就带来了校验数据存放时的瓶颈。RAID
5的工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块,分别存放到组成阵列的各个磁盘中去,这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问题,但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。
按照硬盘接口的不同,RAID分为SCSI
RAID,IDE
RAID和SATA
RAID。其中,SCSI
RAID主要用于要求高性能和高可靠性的服务器/工作站,而台式机中主要采用IDE
RAID和SATA
RAID。
以前RAID功能主要依靠在主板上插接RAID控制卡实现,而现在越来越多的主板都添加了板载RAID芯片直接实现RAID功能,目前主流的RAID芯片有HighPoint的HTP372和Promise的PDC20265R,而英特尔更进一步,直接在主板芯片组中支持RAID,其ICH5R南桥芯片中就内置了SATA
RAID功能,这也代表着未来板载RAID的发展方向---芯片组集成RAID。
Matrix
RAID:
Matrix
RAID即所谓的“矩阵RAID”,是ICH6R南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术,是一种经济性高的新颖RAID解决方案。Matrix
RAID技术的原理相当简单,只需要两块硬盘就能实现了RAID
0和RAID
1磁盘阵列,并且不需要添加额外的RAID控制器,这正是我们普通用户所期望的。Matrix
RAID需要硬件层和软件层同时支持才能实现,硬件方面目前就是ICH6R南桥以及更高阶的ICH6RW南桥,而Intel
Application
Acclerator软件和Windows *** 作系统均对软件层提供了支持。
Matrix
RAID的原理就是将每个硬盘容量各分成两部分(即:将一个硬盘虚拟成两个子硬盘,这时子硬盘总数为4个),其中用两个虚拟子硬盘来创建RAID0模式以提高效能,而其它两个虚拟子硬盘则透过镜像备份组成RAID
1用来备份数据。在Matrix
RAID模式中数据存储模式如下:两个磁盘驱动器的第一部分被用来创建RAID
0阵列,主要用来存储 *** 作系统、应用程序和交换文件,这是因为磁盘开始的区域拥有较高的存取速度,Matrix
RAID将RAID
0逻辑分割区置于硬盘前端(外圈)的主因,是可以让需要效能的模块得到最好的效能表现;而两个磁盘驱动器的第二部分用来创建RAID1模式,主要用来存储用户个人的文件和数据。
例如,使用两块120GB的硬盘,可以将两块硬盘的前60GB组成120GB的逻辑分割区,然后剩下两个60GB区块组成一个60GB的数据备份分割区。像需要高效能、却不需要安全性的应用,就可以安装在RAID
0分割区,而需要安全性备分的数据,则可安装在RAID
1分割区。换言之,使用者得到的总硬盘空间是180GB,和传统的RAID
0+1相比,容量使用的效益非常的高,而且在容量配置上有着更高的d性。如果发生硬盘损毁,RAID
0分割区数据自然无法复原,但是RAID
1分割区的数据却会得到保全。
可以说,利用Matrix
RAID技术,我们只需要2个硬盘就可以在获取高效数据存取的同时又能确保数据安全性。这意味着普通用户也可以低成本享受到RAID
0+1应用模式。
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