raid培訓(xùn)教材

1、RAID 技術(shù)文檔浪潮服務(wù)器技術(shù)支持部 1 RAID 技術(shù)與使用第一章 RAID 的技術(shù)簡(jiǎn)介RAID 概況RAID 是 Redundant array of Inexpensive Disks 的簡(jiǎn)稱(chēng)，意即：廉價(jià)冗余磁盤(pán)陣列系統(tǒng)。RAID 技術(shù)的最初目的是把多個(gè)低價(jià)格、小容量的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器連接成一個(gè)驅(qū)動(dòng)器陣列，從而獲得比單個(gè)大容量硬盤(pán)好得多的性能。RAID 類(lèi)型RAID 可以通過(guò)軟件和硬件來(lái)設(shè)置。實(shí)際上，所有的 RAID 都基于一定的

2、軟件，基于軟件的磁盤(pán)陣列通常由主機(jī)系統(tǒng)的 CPU 來(lái)控制，而基于硬件的磁盤(pán)陣列通常作為一個(gè)插卡式主控制卡或者外部控制器的固件（ Firmware ） 。有三種實(shí)現(xiàn) RAID 的方式，一種是基于軟件的方式（ Software-based RAID ）,這種實(shí)現(xiàn)方式通常是在操作系統(tǒng)， 例如在 Netware 和 Windows NT/2000 操作系統(tǒng)中， 集成了 RAID 軟件功能。 這種方式的優(yōu)點(diǎn)是不用額外的硬件可以獲得較高的數(shù)據(jù)安全，

3、 費(fèi)用較低。 缺點(diǎn)是所有的 RAID 功能都有主機(jī)處理起來(lái)承擔(dān)，包括在 RAID 5 中計(jì)算奇偶校驗(yàn)都是 CPU 的主要工作， 占用了過(guò)多的系統(tǒng)資源。 在硬件解決方案變的費(fèi)用越來(lái)越低時(shí)， 這個(gè)優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)變的不重要了。 另外， 既然在可以得到 RAID 的保護(hù)之前操作系統(tǒng)必須可以引導(dǎo)， 這就很難保護(hù)裝有操作系統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器不致失敗。第二種方式是基于硬件的 RAID 卡方式（ Hardware-based SCSI RAID CARD ） 。

4、在一個(gè)基于總線(xiàn)的主機(jī)系統(tǒng)中， 通過(guò)連接硬盤(pán)到單獨(dú)的一塊有一個(gè) CPU 和 Firmware 的板卡（RAID卡）上，在操作系統(tǒng)中添加板卡的驅(qū)動(dòng)程序的方式來(lái)實(shí)現(xiàn) RAID 。這種卡有自己的 BIOS 和Firmware ，卡上帶有處理器、協(xié)處理器、緩存等，可以做包括奇偶校驗(yàn)和數(shù)據(jù)分段在內(nèi)的所有工作。主控總線(xiàn)方案通常用在 EISA 和 PCI 總線(xiàn)系統(tǒng)上。最基本的規(guī)則就是：主控總線(xiàn)速度越快， RAID 子系統(tǒng)的速度就越快。第三種方式是基于系

5、統(tǒng)外置 SCSI-SCSI RAID 子系統(tǒng)的方式（ External Hardware RAID Card） 。它有一個(gè)外置的機(jī)箱來(lái)存放磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器， RAID 卡和硬盤(pán)形成一個(gè)外置的存儲(chǔ)系統(tǒng)，還有一個(gè)類(lèi)似于主控總線(xiàn)控制器的設(shè)備。這個(gè)柜式設(shè)備通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 SCSI 電纜連接，到主機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò) SCSI 線(xiàn)纜和存儲(chǔ)系統(tǒng)連接。所有的 RAID 操作通過(guò)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的處理器來(lái)完成。Hardware RAID 相對(duì)與 Software RA

6、ID 在如下方面性能有所提高：性能：任何數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和磁盤(pán)寫(xiě)操作的復(fù)制都在控制器上進(jìn)行。這樣 CPU 就有自RAID 技術(shù)文檔浪潮服務(wù)器技術(shù)支持部 3 寫(xiě)，這樣就不會(huì)因分段小于扇區(qū)， 而存在讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)的分組組合問(wèn)題， 從而提高了讀寫(xiě)效率。數(shù)據(jù)經(jīng)這樣存放后就可以進(jìn)行并行操作， 各磁盤(pán)進(jìn)行同時(shí)動(dòng)作， 使讀寫(xiě)速度極大地提高。 如在單一磁盤(pán)上訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)包含四個(gè)分段得數(shù)據(jù)，所需時(shí)間為： （磁盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間 +數(shù)據(jù)傳送時(shí)間） *4, 但在一個(gè)四磁盤(pán)陣列

7、中只須一次就可完成。若以 N 表示磁盤(pán)數(shù)目， R 表示讀取 , W 表示寫(xiě)入， S 為可用空間大小，則該技術(shù)性能為：R: N（可同時(shí)讀取所有磁盤(pán)） ；W: N（可同時(shí)寫(xiě)入所有磁盤(pán)） ；S: N（可利用所有磁盤(pán)空間，有最佳利用率） ；從上面可以看出， Disk Spanning 定義了 RAID 的基本形式，提供了一個(gè)便宜、靈活、高性能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；而 Disk Striping 解決了數(shù)據(jù)的存取效率和磁盤(pán)的利用率問(wèn)題， RAID1

8、至 RAID5 是在此基礎(chǔ)上提供磁盤(pán)安的方案。磁盤(pán)鏡像：磁盤(pán)鏡像就是每一個(gè)對(duì)磁盤(pán)的寫(xiě)命令同時(shí)對(duì)另外一個(gè)磁盤(pán)進(jìn)行操作，這樣，對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)就可以同時(shí)作出兩個(gè)磁盤(pán)。 如果一個(gè)磁盤(pán)失敗了， 可以對(duì)它的鏡像磁盤(pán)進(jìn)行操作。 磁盤(pán)鏡像需要額外的系統(tǒng)軟件、 硬件和處理能力。 磁盤(pán)鏡像能提高數(shù)據(jù)的可靠性， 但需要雙倍的媒體介質(zhì)和費(fèi)用。磁盤(pán)冗余和容錯(cuò)：為什么好的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器會(huì)失敗是一個(gè)值得好好考慮的問(wèn)題。 磁盤(pán)陣列通過(guò)設(shè)計(jì)為這種情況提供了一定的補(bǔ)救措施。 在磁

9、盤(pán)子系統(tǒng)中， 一個(gè)磁盤(pán)的失敗定義為一個(gè)硬件的可檢測(cè)到的物理錯(cuò)誤。 一個(gè)失敗可以通過(guò)更換硬件來(lái)修復(fù)。 如果一個(gè)系統(tǒng)是容錯(cuò)的， 這就意味著當(dāng)系統(tǒng)中任何一個(gè)部件失敗時(shí)，系統(tǒng)仍然可以操作。這可以推廣到更廣泛的范圍，比如：電源、插卡、控制器、電纜。在磁盤(pán)陣列（ RAID3-RAID5 ）中，通過(guò)使用一個(gè)冗余和校驗(yàn)磁盤(pán)，可以將一個(gè)失敗的磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)恢復(fù)過(guò)來(lái)。 如果失敗的是冗余磁盤(pán)， 在使用其他所有正常的磁盤(pán)恢復(fù)冗余磁盤(pán)時(shí)，磁盤(pán)陣列系統(tǒng)仍然可以進(jìn)行正

10、常的操作。RAID 級(jí)別磁盤(pán)或數(shù)據(jù)分段（ Disk Striping or Data Striping）: 硬盤(pán)分段的方法把數(shù)據(jù)寫(xiě)到多個(gè)硬盤(pán)，而不是只寫(xiě)到一個(gè)盤(pán)上，這也叫作 RAID 0，在磁盤(pán)陣列子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)按系統(tǒng)規(guī)定的“段” （Segment）為單位依次寫(xiě)入多個(gè)硬盤(pán)，例如數(shù)據(jù)段 1 寫(xiě)入硬盤(pán) 0，段 2 寫(xiě)入硬盤(pán) 1，段 3 寫(xiě)入硬盤(pán) 2 等等。當(dāng)數(shù)據(jù)寫(xiě)完最后一個(gè)硬盤(pán)時(shí)，它就重新從盤(pán) 0 的下一可用段開(kāi)始寫(xiě)入，寫(xiě)數(shù)據(jù)的全過(guò)程按