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RAID
RAID是什么?
出處:PConline
責(zé)任編輯:sfman
[02-6-4 9:07]
作者:馬杰

    RAID代表Redundant Array of Inexpensive (or Independent) Drive。RAID的優(yōu)點(diǎn)在于三個(gè)方面即可用性(Availability)、容量(Capacity)及性能(Performance)。利用RAID技術(shù)于存儲系統(tǒng)的好處主要有以下三種

  通過把多個(gè)磁盤組織在一起作為一個(gè)邏輯卷提供磁盤跨越功能
  通過把數(shù)據(jù)分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊(Block)并行寫入/讀出多個(gè)磁盤以提高訪問磁盤的速度
  通過鏡像或校驗(yàn)操作提供容錯(cuò)能力

  根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)腞AID級別可以滿足用戶對存儲系統(tǒng)可用性、性能和容量的要求。常用的RAID級別有以下幾種:NRAID,JBOD,RAID0,RAID1,RAID0+1,RAID3,RAID5等。為提高可靠性和性能,常使用RAID5和RAID(0+1)。下面分別簡要介紹各自的原理及特點(diǎn):

  NRAID即Non-RAID,所有磁盤的容量組合成一個(gè)邏輯盤,沒有數(shù)據(jù)塊分條(no block stripping)。NRAID不提供數(shù)據(jù)冗余。要求至少一個(gè)磁盤。

  JBOD代表Just a Bunch of Drives,磁盤控制器把每個(gè)物理磁盤看作獨(dú)立的磁盤,因此每個(gè)磁盤都是獨(dú)立的邏輯盤。JBOD也不提供數(shù)據(jù)冗余。要求至少一個(gè)磁盤。

  RAID0即Data Stripping數(shù)據(jù)分條技術(shù)。整個(gè)邏輯盤的數(shù)據(jù)是被分條(stripped)分布在多個(gè)物理磁盤上,可以并行讀/寫,提供最快的速度,但沒有冗余能力。要求至少兩個(gè)磁盤。我們通過RAID 0可以獲得更大的單個(gè)磁盤的容量,且通過對多個(gè)磁盤的同時(shí)讀取獲得更高的存取速度。RAID 0首先考慮的是磁盤的速度和容量,忽略了安全,只要其中一個(gè)磁盤住了問題,那么整個(gè)陣列的數(shù)據(jù)都會不保了。

  RAID 1,又稱鏡像方式,也就是數(shù)據(jù)的冗余。在整個(gè)鏡像過程中,只有一半的磁盤容量是有效的(另一半磁盤容量用來存放同這一半完全一樣的數(shù)據(jù))。同RAID 0相比,RAID 1首
先考慮的是安全性,容量減半、速度不變。為了達(dá)到既高速又安全,出現(xiàn)了RAID 10(或者叫RAID 0+1),可以把RAID 10簡單地理解成由多個(gè)磁盤組成的RAID 0陣列再進(jìn)行鏡像。

  RAID 3和RAID 5都是校驗(yàn)方式。RAID 3的工作方式是用一塊磁盤存放校驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于任何數(shù)據(jù)的改變都要修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)信息,存放數(shù)據(jù)的磁盤有好幾個(gè)且并行工作,而存放校驗(yàn)數(shù)據(jù)的磁盤只有一個(gè),這就帶來了校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放時(shí)的瓶頸。RAID 5的工作方式是將各個(gè)磁盤生成的數(shù)據(jù)校驗(yàn)切成塊,分別存放到組成陣列的各個(gè)磁盤中去,這樣就緩解了校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放時(shí)所產(chǎn)生的瓶頸問題,但是分割數(shù)據(jù)及控制存放都要付出速度上的代價(jià)。RAID 30、RAID 50相對應(yīng)的工作方式可以像RAID 10那樣去理解。

  由此可見,使用RAID功能組成陣列,總能做到單個(gè)磁盤無法做到的功能,所以說RAID卡+多磁盤對我們來說是充滿誘惑的。

 

 

         RAID ,為 Redundant Arrays of Independent Disks 的簡稱,中文為廉價(jià)冗余 磁盤陣列 。 磁盤陣列 其實(shí)也分為軟陣列 (Software Raid) 和硬陣列 (Hardware Raid) 兩種 . 軟陣列即通過軟件程序并由計(jì)算機(jī)的 CPU 提供運(yùn)行能力所成 . 由于軟件程式不是一個(gè)完整系統(tǒng)故只能提供最基本的 RAID 容錯(cuò)功能 . 其他如熱備用硬盤的設(shè)置 , 遠(yuǎn)程管理等功能均一一欠奉 . 硬陣列是由獨(dú)立操作的硬件提供整個(gè) 磁盤陣列 的控制和計(jì)算功能 . 不依靠系統(tǒng)的 CPU 資源 .
由于硬陣列是一個(gè)完整的系統(tǒng) , 所有需要的功能均可以做進(jìn)去 . 所以硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好 . 而且 , 如果你想把系統(tǒng)也做到 磁盤陣列 , 硬陣列是唯一的選擇 . 故我們可以看市場上 RAID 5 級的磁盤陣列均為硬陣列 . 陣列只適用于 Raid 0 Raid 1. 對于我們做鏡像用的鏡像塔 , 肯定不會用 Raid 0 Raid 1 。作為高性能的存儲系統(tǒng),巳經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 RAID 的級別從 RAID 概念的提出到現(xiàn)在,巳經(jīng)發(fā)展了六個(gè)級別, 其級別分別是 0 、 1 2 、 3 、 4 、 5 等。但是最常用的是 0 1 、 3 5 四個(gè)級別。下面就介紹這四個(gè)級別。

RAID 0 :將多個(gè)較小的磁盤合并成一個(gè)大的磁盤,不具有冗余,并行 I/O ,速度最快。 RAID 0 亦稱為帶區(qū)集。它是將多個(gè) 磁盤并列起來,成為一個(gè)大硬盤。在存放數(shù)據(jù)時(shí),其將數(shù)據(jù)按磁盤的個(gè)數(shù)來進(jìn)行分段,然后同時(shí)將這些數(shù)據(jù)寫進(jìn)這些盤中。 所以,在所有的級別中, RAID 0 的速度是最快的。但是 RAID 0 沒有冗余功能的,如果一個(gè)磁盤(物理)損壞,則所有的數(shù) 據(jù)都無法使用。

RAID 1 :兩組相同的磁盤系統(tǒng)互作鏡像,速度沒有提高,但是允許單個(gè)磁盤錯(cuò),可靠性最高。 RAID 1 就是鏡像。其原理為 在主硬盤上存放數(shù)據(jù)的同時(shí)也在鏡像硬盤上寫一樣的數(shù)據(jù)。當(dāng)主硬盤(物理)損壞時(shí),鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。因 為有鏡像硬盤做 數(shù)據(jù)備份 ,所以 RAID 1 的數(shù)據(jù)安全性在所有的 RAID 級別上來說是最好的。但是其磁盤的利用率卻只有 50% , 是所有 RAID 上磁盤利用率最低的一個(gè)級別。

RAID 3: RAID 3 存放數(shù)據(jù)的原理和 RAID0 、 RAID1 不同。 RAID 3 是以一個(gè)硬盤來存放數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位,數(shù)據(jù)則分段存儲于其余硬盤 中。它象 RAID 0 一樣以并行的方式來存放數(shù),但速度沒有 RAID 0 快。如果數(shù)據(jù)盤(物理)損壞,只要將壞硬盤換掉, RAID
控制系統(tǒng)則會根據(jù)校驗(yàn)盤的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位在新盤中重建壞盤上的數(shù)據(jù)。不過,如果校驗(yàn)盤(物理)損壞的話,則全部數(shù)據(jù)都 無法使用。利用單獨(dú)的校驗(yàn)盤來保護(hù)數(shù)據(jù)雖然沒有鏡像的安全性高,但是硬盤利用率得到了很大的提高,為 n-1 。

RAID 5 :向陣列中的磁盤寫數(shù)據(jù),奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放在陣列中的各個(gè)盤上,允許單個(gè)磁盤出錯(cuò)。 RAID 5 也是以數(shù)據(jù)的校驗(yàn) 位來保證數(shù)據(jù)的安全,但它不是以單獨(dú)硬盤來存放數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位,而是將數(shù)據(jù)段的校驗(yàn)位交互存放于各個(gè)硬盤上。這樣, 任何一個(gè)硬盤損壞,都可以根據(jù)其它硬盤上的校驗(yàn)位來重建損壞的數(shù)據(jù)。硬盤的利用率為 n-1

RAID 0 1 :同時(shí)具有 RAID 0 RAID 1 的優(yōu)點(diǎn)。

冗余:采用多個(gè)設(shè)備同時(shí)工作,當(dāng)其中一個(gè)設(shè)備失效時(shí),其它設(shè)備能夠接替失效設(shè)備繼續(xù)工作的體系。在 PC 服務(wù)器上,通 常在磁盤子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)采用冗余技術(shù)
 
 
本文將以一款服務(wù)器的磁盤陣列配置實(shí)例向大家介紹磁盤陣列的具體配置方法。當(dāng)然,不同的陣列控制器的具體配置方法可能不完全一樣,但基本步驟絕大部分是相同的,完全可以參考。

  說到磁盤陣列(RAID,Redundant Array of Independent Disks),現(xiàn)在幾乎成了網(wǎng)管員所必須掌握的一門技術(shù)之一,特別是中小型企業(yè),因?yàn)榇疟P陣列應(yīng)用非常廣泛,它是當(dāng)前數(shù)據(jù)備份的主要方案之一。然而,許多網(wǎng)管員只是在各種媒體上看到相關(guān)的理論知識介紹,卻并沒有看到一些實(shí)際的磁盤陣列配置方法,所以仍只是一知半解,到自己真正配置時(shí),卻無從下手。

  本文要以一個(gè)具體的磁盤陣列配置方法為例向大家介紹磁盤陣列的一些基本配置方法,給出一些關(guān)鍵界面,使各位對磁盤陣列的配置有一個(gè)理性認(rèn)識。當(dāng)然為了使各位對磁盤陣列有一個(gè)較全面的介紹,還是先來簡要回顧一下有關(guān)磁盤陣列的理論知識,這樣可以為實(shí)際的配置找到理論依據(jù)。

  一、磁盤陣列實(shí)現(xiàn)方式

  磁盤陣列有兩種方式可以實(shí)現(xiàn),那就是“軟件陣列”與“硬件陣列”。

  軟件陣列是指通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)自身提供的磁盤管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤配置成邏輯盤,組成陣列。如微軟的Windows NT/2000 Server/Server 2003和NetVoll的NetWare兩種操作系統(tǒng)都可以提供軟件陣列功能,其中Windows NT/2000 Server/Server 2003可以提供RAID 0、RAID 1、RAID 5;NetWare操作系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)RAID 1功能。軟件陣列可以提供數(shù)據(jù)冗余功能,但是磁盤子系統(tǒng)的性能會有所降低,有的降代還比較大,達(dá)30%左右。

  硬件陣列是使用專門的磁盤陣列卡來實(shí)現(xiàn)的,這就是本文要介紹的對象?,F(xiàn)在的非入門級服務(wù)器幾乎都提供磁盤陣列卡,不管是集成在主板上或非集成的都能輕松實(shí)現(xiàn)陣列功能。硬件陣列能夠提供在線擴(kuò)容、動(dòng)態(tài)修改陣列級別、自動(dòng)數(shù)據(jù)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數(shù)據(jù)保護(hù)、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。

  磁盤陣列卡擁有一個(gè)專門的處理器,如Intel的I960芯片,HPT370A/372 、Silicon Image SIL3112A等,還擁有專門的存貯器,用于高速緩沖數(shù)據(jù)。這樣一來,服務(wù)器對磁盤的操作就直接通過磁盤陣列卡來進(jìn)行處理,因此不需要大量的CPU及系統(tǒng)內(nèi)存資源,不會降低磁盤子系統(tǒng)的性能。陣列卡專用的處理單元來進(jìn)行操作,它的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)非陣列硬盤,并且更安全更穩(wěn)定。
二、幾種磁盤陣列技術(shù)

 

  RAID技術(shù)是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各廠商對RAID級別的定義也不盡相同。目前對RAID級別的定義可以獲得業(yè)界廣泛認(rèn)同的有4種,RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和RAID 5。

  RAID 0是無數(shù)據(jù)冗余的存儲空間條帶化,具有成本低、讀寫性能極高、存儲空間利用率高等特點(diǎn),適用于音、視頻信號存儲、臨時(shí)文件的轉(zhuǎn)儲等對速度要求極其嚴(yán)格的特殊應(yīng)用。但由于沒有數(shù)據(jù)冗余,其安全性大大降低,構(gòu)成陣列的任何一塊硬盤的損壞都將帶來災(zāi)難性的數(shù)據(jù)損失。這種方式其實(shí)沒有冗余功能,沒有安全保護(hù),只是提高了磁盤讀寫性能和整個(gè)服務(wù)器的磁盤容量。一般只適用磁盤數(shù)較少、磁盤容易比較緊缺的應(yīng)用環(huán)境中,如果在RAID 0中配置4塊以上的硬盤,對于一般應(yīng)用來說是不明智的。

  RAID 1是兩塊硬盤數(shù)據(jù)完全鏡像,安全性好,技術(shù)簡單,管理方便,讀寫性能均好。因?yàn)樗且灰粚?yīng)的,所以它無法單塊硬盤擴(kuò)展,要擴(kuò)展,必須同時(shí)對鏡像的雙方進(jìn)行同容量的擴(kuò)展。因?yàn)檫@種冗余方式為了安全起見,實(shí)際上只利用了一半的磁盤容量,數(shù)據(jù)空間浪費(fèi)大。

  RAID 0+1綜合了RAID 0和RAID 1的特點(diǎn),獨(dú)立磁盤配置成RAID 0,兩套完整的RAID 0互相鏡像。它的讀寫性能出色,安全性高,但構(gòu)建陣列的成本投入大,數(shù)據(jù)空間利用率低。

  RAID 5是目前應(yīng)用最廣泛的RAID技術(shù)。各塊獨(dú)立硬盤進(jìn)行條帶化分割,相同的條帶區(qū)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)(異或運(yùn)算),校驗(yàn)數(shù)據(jù)平均分布在每塊硬盤上。以n塊硬盤構(gòu)建的RAID 5陣列可以有n-1塊硬盤的容量,存儲空間利用率非常高。任何一塊硬盤上的數(shù)據(jù)丟失,均可以通過校驗(yàn)數(shù)據(jù)推算出來。它和RAID 3最大的區(qū)別在于校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否平均分布到各塊硬盤上。RAID 5具有數(shù)據(jù)安全、讀寫速度快,空間利用率高等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用非常廣泛,但不足之處是如果1塊硬盤出現(xiàn)故障以后,整個(gè)系統(tǒng)的性能將大大降低。

  RAID 1、RAID 0+1、RAID 5陣列配合熱插拔(也稱熱可替換)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線恢復(fù),即當(dāng)RAID陣列中的任何一塊硬盤損壞時(shí),不需要用戶關(guān)機(jī)或停止應(yīng)用服務(wù),就可以更換故障硬盤,修復(fù)系統(tǒng),恢復(fù)數(shù)據(jù),對實(shí)現(xiàn)高可用系統(tǒng)具有重要的意義。
三、磁盤陣列配置實(shí)例

 

  當(dāng)硬盤連接到陣列卡(RAID)上時(shí),操作系統(tǒng)將不能直接看到物理的硬盤,因此需要?jiǎng)?chuàng)建成一個(gè)一個(gè)的被設(shè)置為RAID0、1或者5等的邏輯磁盤(也叫容器),這樣系統(tǒng)才能夠正確識別它。當(dāng)然,邏輯磁盤(Logic Drive)、容器(Container)或虛擬磁盤(Virtual Drive)均表示一個(gè)意思,只是不同陣列卡產(chǎn)商的不同叫法。可參見以下配置的服務(wù)器有Dell Power Edge 7x0系列和Dell PowerEdge 1650服務(wù)器。

  磁盤陣列的配置通常是利用磁盤陣列卡的BIOS工具進(jìn)行的,也有使用第三方提供的配置工具軟件去實(shí)現(xiàn)對陣列卡的管理,如Dell Array Manager。本文要介紹的是在DELL服務(wù)器中如何利用陣列卡的BIOS工具進(jìn)行磁盤陣列配置的方法。

  如果在您的DELL服務(wù)器中采用的是Adaptec磁盤陣列控制器(PERC2、PERC2/SI、PERC3/SI和PERC3/DI),在系統(tǒng)開機(jī)自檢時(shí)將看到以下信息:

  Dell PowerEdge Expandable RAID Controller 3/Di, BIOS V2.7-x [Build xxxx](c) 1998-2002 Adaptec, Inc. All Rights Reserved.   <<< Press CTRL+A for Configuration Utility! >>>

  如果您的DELL服務(wù)器配置的是一塊AMI/LSI磁盤陣列控制器(PERC2/SC、PERC2/DC、PERC3/SC、PERC3/DC、PERC4/DI和PERC4/DC),則在系統(tǒng)開機(jī)自檢的時(shí)候?qū)⒖吹揭韵滦畔?

  Dell PowerEdge Expandable RAID Controller BIOS X.XX Jun 26.2001 Copyright (C) AMERICAN MEGATRENDS INC.

  Press CTRL+M to Run Configuration Utility or Press  CTRL+H for WebBios或者

  PowerEdge Expandable RAID Controller BIOS X.XX Feb 03,2003 Copyright (C) LSI Logic Corp.

  Press CTRL+M to Run Configuration Utility or Press CTRL+H for WebBios

  下面對以上兩種情況分別予以介紹。

  1. 在Adaptec磁盤陣列控制器上創(chuàng)建Raid(容器)

  在這種陣列卡上創(chuàng)建容器的步驟如下(注意:請預(yù)先備份您服務(wù)器上的數(shù)據(jù),配置磁盤陣列的過程將會刪除服務(wù)器硬盤上的所有數(shù)據(jù)!):

  第1步,首先當(dāng)系統(tǒng)在自檢的過程中出現(xiàn)如(圖1)提示時(shí),同時(shí)按下“Ctrl+A”組合鍵。進(jìn)入如(圖2)所示的磁盤陣列卡的配置程序界面。

圖1(點(diǎn)擊看大圖)

圖2(點(diǎn)擊看大圖)

  第2步,然后選擇“Container configuration utility”,進(jìn)入如(圖3)所示配置界面。

圖3(點(diǎn)擊看大圖)

  第3步,選擇“Initialize Drivers“選項(xiàng)去對新的或是需要重新創(chuàng)建容器的硬盤進(jìn)行初始化(注意: 初始話硬盤將刪去當(dāng)前硬盤上的所有數(shù)據(jù)),按回車后進(jìn)入如(圖4)所示界面。在這個(gè)界面中出現(xiàn)了RAID卡的通道和連接到該通道上的硬盤,使用“Insert”鍵選中需要被初始化的硬盤(具體的使用方法參見界面底部的提示,下同)。

圖4(點(diǎn)擊看大圖)

  第4步,全部選擇完成所需加入陣列的磁盤后,按加車鍵,系統(tǒng)鍵彈出如(圖5)所示警告提示框。提示框中提示進(jìn)行初始化操作將全部刪除所選硬盤中的數(shù)據(jù),并中斷所有正在使用這些硬盤的用戶。

圖5(點(diǎn)擊看大圖)

  第5步,按“Y”鍵確認(rèn)即可,進(jìn)入如(圖6)所示配置主菜單(Main Menu)界面。硬盤初始化后就可以根據(jù)您的需要,創(chuàng)建相應(yīng)陣列級別(RAID1,RAID0等)的容器了。這里我們以RAID5為例進(jìn)行說明。在主菜單界面中選擇“Create container”選項(xiàng)。

圖6

  第6步,按回車鍵后進(jìn)入如(圖7)所示配置界面,用“insert”鍵選中需要用于創(chuàng)建Container(容器)的硬盤到右邊的列表中去。然后按回車鍵。在彈出來的如(圖8)所示配置界面中用回車選擇RAID級別,輸入Container的卷標(biāo)和大小。其它均保持默認(rèn)不變。然后在“Done”按鈕上單擊確認(rèn)即可。

圖7(點(diǎn)擊看大圖)

圖8(點(diǎn)擊看大圖)

  第7步,這是系統(tǒng)會出現(xiàn)如(圖9)所示提示,提示告訴用戶當(dāng)所創(chuàng)建的容器沒有被成功完成“Scrub(清除)”之前,這個(gè)容器是沒有冗余功能的。

圖9(點(diǎn)擊看大圖)

  第8步,單擊回車后返回到如(圖6)所示主菜單配置界面,選中“Manage containers”選項(xiàng),單擊回車后即彈出當(dāng)前的容器配置狀態(tài),如(圖10)所示。選中相應(yīng)的容器,檢查這個(gè)容器的“Container Status”選項(xiàng)中的“Scrub”進(jìn)程百分比。當(dāng)它變?yōu)?#8220;Ok”后,這個(gè)新創(chuàng)建的Container便具有了冗余功能。

圖10(點(diǎn)擊看大圖)

  第9步,容不得器創(chuàng)建好后,使用“ESC”鍵退出磁盤陣列配置界面,并重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)即可。
2. 在AIM/LSI磁盤陣列控制器上創(chuàng)建Logical Drive(邏輯磁盤)

 

  注意:請預(yù)先備份您服務(wù)器上的數(shù)據(jù),配置磁盤陣列的過程將會刪除您的硬盤上的所有數(shù)據(jù)!整個(gè)磁盤陣列配置過程與上面介紹的在Adaptec磁盤陣列控制器上創(chuàng)建容器的方法類似。具體如下:

  第1步,在開機(jī)自檢過程中,出現(xiàn)如(圖11)所示提示時(shí),按下“Control+M”組合鍵,進(jìn)入如(圖12)所示的RAID的配置界面。

圖11(點(diǎn)擊看大圖)

圖12(點(diǎn)擊看大圖)

  第2步,按任意鍵繼續(xù),繼續(xù)進(jìn)入如(圖13)所示管理主菜單(Management Menu)配置界面。選中“Configure”選項(xiàng),然后按回車鍵,即彈出下級子菜單,如(圖14)所示。

圖13(點(diǎn)擊看大圖)

圖14(點(diǎn)擊看大圖)

  第3步,如果需要重新配置一個(gè)RAID,請選中“New Configuration”;如果已經(jīng)存在一個(gè)可以使用的邏輯磁盤,請選中“View/Add Configuration”,并按回車鍵。在此,我們以新建磁盤陣列為例進(jìn)行介紹。選擇“New Configuration”選項(xiàng)。按回車鍵后,彈出一個(gè)小對話框,如(圖15)所示。

圖15(點(diǎn)擊看大圖)

  第4步,選擇“YES”項(xiàng) ,并按回車鍵,進(jìn)入如(圖16)所示配置界面。使用空格鍵選中準(zhǔn)備要?jiǎng)?chuàng)建邏輯磁盤的硬盤,當(dāng)該邏輯磁盤里最后的一個(gè)硬盤被選中后,按回車鍵。

圖16(點(diǎn)擊看大圖)

  第5步,如果您的服務(wù)器中的陣列卡類型是PERC4 DI/DC,此時(shí)在回車后,將顯示如(圖17)所示配置界面,否則請直接趕往第7步。

圖17(點(diǎn)擊看大圖)

  第6步,按空格鍵選擇陣列跨接信息,例如Span-1(跨接-1),出現(xiàn)在陣列框內(nèi)。 可以創(chuàng)建多個(gè)陣列,然后選擇將其跨接。

  第7步,按“F10”鍵配置邏輯磁盤。選擇合適的RAID類型,其余接受默認(rèn)值。選中“Accept”,并按回車鍵確認(rèn),即彈出如(圖18)所示的最終配置信息提示框。

圖18(點(diǎn)擊看大圖)

  第8步,剛創(chuàng)建的邏輯磁盤需要經(jīng)過初始化才能使用。按ESC 鍵返回到如(圖13)所示的主菜單,選中“Initialize”選項(xiàng),并按回車鍵,進(jìn)入如(圖19)所示初始化邏輯磁盤界面。

圖19(點(diǎn)擊看大圖)

  第9步,選中需要初始化的邏輯磁盤,按空格,彈出一個(gè)詢問對話框,如(圖20)所示。選中“YES”,并按回車鍵,彈出初始化進(jìn)程(注意,初始化磁盤化損壞磁盤中的原有數(shù)據(jù),需事先作好備份)。

圖20(點(diǎn)擊看大圖)

  第10步,初始化完成后,按任意鍵繼續(xù),并重啟系統(tǒng),RAID配置完成。

 
 

一、RAID介紹

RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的縮寫,直譯為“廉價(jià)冗余磁盤陣列”,也簡稱為“磁盤陣列”。后來RAID中的字母I被改作了Independent,RAID就成了“獨(dú)立冗余磁盤陣列”,但這只是名稱的變化,實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容并沒有改變??梢园裄AID理解成一種使用磁盤驅(qū)動(dòng)器的方法,它將一組磁盤驅(qū)動(dòng)器用某種邏輯方式聯(lián)系起來,作為邏輯上的 一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器來使用。

RAID的優(yōu)點(diǎn)

1. 傳輸速率高。在部分RAID模式中,可以讓很多磁盤驅(qū)動(dòng)器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù),而這些磁盤驅(qū)動(dòng)器在邏輯上又是一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器,所以使用RAID可以達(dá)到單個(gè)的磁盤驅(qū)動(dòng)器幾倍的速率。因?yàn)镃PU的速度增長很快,而磁盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速率無法大幅提高,所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。

2. 更高的安全性。相較于普通磁盤驅(qū)動(dòng)器很多RAID模式都提供了多種數(shù)據(jù)修復(fù)功能,當(dāng)RAID中的某一磁盤驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)嚴(yán)重故障無法使用時(shí),可以通過RAID中的其他磁盤驅(qū)動(dòng)器來恢復(fù)此驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù),而普通磁盤驅(qū)動(dòng)器無法實(shí)現(xiàn),這是使用RAID的第二個(gè)原因。

RAID的分類

RAID 0,無冗余無校驗(yàn)的磁盤陣列。數(shù)據(jù)同時(shí)分布在各個(gè)磁盤上,沒有容錯(cuò)能力,讀寫速度在RAID中最快,但因?yàn)槿魏我粋€(gè)磁盤損壞都會使整個(gè)RAID系統(tǒng)失效,所以安全系數(shù)反倒比單個(gè)的磁盤還要低。一般用在對數(shù)據(jù)安全要求不高,但對速度要求很高的場合,如:大型游戲、圖形圖像編輯等。此種RAID模式至少需要2個(gè)磁盤,而更多的磁盤則能提供更高效的數(shù)據(jù)傳輸。


RAID 1,鏡象磁盤陣列。每一個(gè)磁盤都有一個(gè)鏡像磁盤,鏡像磁盤隨時(shí)保持與原磁盤的內(nèi)容一致。RAID1具有最高的安全性,但只有一半的磁盤空間被用來存儲數(shù)據(jù)。主要用在對數(shù)據(jù)安全性要求很高,而且要求能夠快速恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)的場合。此種RAID模式每組僅需要2個(gè)磁盤



RAID 0+1,從其名稱上就可以看出,它把RAID0和RAID1技術(shù)結(jié)合起來,數(shù)據(jù)除分布在多個(gè)磁盤上外,每個(gè)磁盤都有其物理鏡像盤,提供全冗余能力,允許一個(gè)以下磁盤故障,而不影響數(shù)據(jù)可用性,并具有快速讀寫能力。但是RAID0+1至少需要4個(gè)磁盤才能組建。

RAID 5, 無獨(dú)立校驗(yàn)盤的奇偶校驗(yàn)磁盤陣列。同樣采用奇偶校驗(yàn)來檢查錯(cuò)誤,但沒有獨(dú)立的校驗(yàn)盤,而是使用了一種特殊的算法,可以計(jì)算出任何一個(gè)帶區(qū)校驗(yàn)塊的存放位置。這樣就可以確保任何對校驗(yàn)塊進(jìn)行的讀寫操作都會在所有的RAID磁盤中進(jìn)行均衡,既提高了系統(tǒng)可靠性也消除了產(chǎn)生瓶頸的可能,對大小數(shù)據(jù)量的讀寫都有很好的性能。為了能跨越數(shù)組里的所有磁盤來寫入數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼信息,RAID 5設(shè)定最少需要三個(gè)磁盤,因此在這種情況下,會有1/3的磁盤容量會被備份校驗(yàn)碼占用而無法使用,當(dāng)有四個(gè)磁盤時(shí),則需要1/4的容量作為備份,才能讓最壞情況的發(fā)生率降到最低。當(dāng)磁盤的數(shù)目增多時(shí),每個(gè)磁盤上被備份校驗(yàn)碼占用的磁盤容量就會降低,但是磁盤故障的風(fēng)險(xiǎn)率也同時(shí)增加了,一但同時(shí)有兩個(gè)磁盤故障,則無法進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

JBOD,JBOD(Just Bundle Of Disks)既簡單磁盤捆綁。JBOD是在邏輯上把幾個(gè)物理磁盤一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)到一起,從而提供一個(gè)大的邏輯磁盤。JBOD上的數(shù)據(jù)簡單的從第一個(gè)磁盤開始存儲, 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)磁盤的存儲空間用完后, 再依次從后面的磁盤開始存儲數(shù)據(jù)。JBOD存取性能完全等同于對單一磁盤的存取操作,也不提供數(shù)據(jù)安全保障。它只是簡單的提供一種利用磁盤空間的方法,JBOD的存儲容量等于組成JBOD的所有磁盤的容量的總和。

Matrix RAID,矩陣磁盤陣列。是Intel 新近創(chuàng)立的一種針對SATA接口的專利RAID模式,特點(diǎn)是能在2個(gè)磁盤上同時(shí)實(shí)現(xiàn)RAID 0與RAID 1兩種模式,其工作原理是將2個(gè)磁盤中的每個(gè)磁盤的部分磁盤空間劃分出來組成RAID 0或1,而將剩余空間組成RAID1或0。Matrix RAID還有一個(gè)功能:支持RAID 1陣列分區(qū)的“熱備份”硬盤。通常支持Matrix RAID功能的主板具有四個(gè)SATA接口,而建立一組Matrix RAID只需要兩塊硬盤,使用兩個(gè)SATA接口。另外兩個(gè)閑置的SATA接口就可以插上硬盤,啟動(dòng)“熱備份”功能。當(dāng)Matrix RAID系統(tǒng)中的一塊硬盤出現(xiàn)故障時(shí),“熱備份”硬盤便會立刻接替它的工作,以保證RAID 1陣列分區(qū)中數(shù)據(jù)的安全。由于RAID 0陣列分區(qū)中的數(shù)據(jù)在一塊硬盤崩潰的時(shí)候就已經(jīng)損毀了,所以“熱備份”硬盤對RAID 0陣列是無效的。

以上是目前主流升技主板上搭載的RAID控制器所能支持的全部RAID模式,并且由于RAID控制器廠商和產(chǎn)品型號的不同,所能支持的RAID模式種類也各不相同,只有極少數(shù)主板能夠全部支持上述的RAID模式,而每塊主板具體所支持的RAID模式種類請至http://www.abit.com.cn 升技官方主頁的產(chǎn)品介紹當(dāng)中核對查找。另有一些其他 RAID 模式基本用于專業(yè)服務(wù)器及工作站上使用,此處便不做介紹了。

RAID 模式下磁盤空間的使用

針對不同RAID 模式在實(shí)際運(yùn)用中可以使用的磁盤空間分別有多少,在用列表舉例說明:

* Matrix RAID由于其特殊的磁盤分配概念,所以在此單獨(dú)舉例說明:

例如,使用2 塊 120G 的磁盤組成RAID 其總?cè)萘渴?40G,先建立一個(gè)RAID 0,并手動(dòng)指定一個(gè)1至238G之間的RAID 0模式的磁盤容量,然后利用剩余磁盤空間建立一個(gè)RAID 1模式。如:

100G(RAID 0)+ 70G(RAID 1)或

50G (RAID 0)+ 95G(RAID 1)等等

具體如何分配RAID 0與RAID 1的磁盤大小可按使用需求決定。

二、RAID 制作

如何制作RAID呢?

第一步:一般板載RAID控制器在主板BIOS中都會有控制器的開啟與關(guān)閉選項(xiàng),以及制作RAID所必備的 RAID BIOS的開關(guān)選項(xiàng),將他們設(shè)置開啟并保存BIOS后,在開機(jī)自檢時(shí),在IDE設(shè)備檢測結(jié)束后,會有RAID BIOS自檢界面出現(xiàn),按提示按特殊鍵進(jìn)入RAID BIOS 進(jìn)行創(chuàng)建、刪除、數(shù)據(jù)恢復(fù)等操作。設(shè)置Block Size(區(qū)塊大?。?,一般選64K至128K即可,區(qū)塊大對于大文件的讀取和大型游戲或程序的運(yùn)行有益,而區(qū)塊小,對于小文件讀取或建立Web、BBS服務(wù)器等有益。然后保存RAID,要注意的是一擔(dān)磁盤被組建成RAID后磁盤上原有的數(shù)據(jù)將全部被抹除;

第二步:在安裝操作系統(tǒng)時(shí)要讓操作系統(tǒng)能夠正確識別已創(chuàng)建的RAID,并能在其上進(jìn)行系統(tǒng)的安裝,Windows 2000以前的操作系統(tǒng)由于架構(gòu)關(guān)系在此及以下步驟就沒有相關(guān)設(shè)置了,而Windows 2000 / XP / 2003等操作系統(tǒng)在安裝一始就需要按提示按F6鍵告知安裝程序,有RAID設(shè)備需要手動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序。

第三步:按下F6后,系統(tǒng)沒有任何提示,也不會中斷系統(tǒng)的硬件檢測過程,而是在全部自檢完畢后,會進(jìn)入手動(dòng)驅(qū)動(dòng)安裝界面。此時(shí),將主板附件中的軟盤驅(qū)動(dòng)程序放入軟驅(qū)內(nèi),按S鍵開始手動(dòng)驅(qū)動(dòng)安裝;

提示軟驅(qū)內(nèi)插入軟盤,按回車鍵確認(rèn);

安裝程序會讀取軟盤內(nèi)的驅(qū)動(dòng),并以列表形式列出。

由于受到安裝程序的限制,列表中的驅(qū)動(dòng)最多只能顯示四項(xiàng),如驅(qū)動(dòng)大于四項(xiàng)的,可按上下鍵移動(dòng)顯示框,來顯示列表中的全部驅(qū)動(dòng)。

加載完成后,繼續(xù)操作系統(tǒng)安裝過程時(shí)就能正確識別RAID和正確的磁盤容量,利用Windows安裝程序自帶的分區(qū)及格式化工具可進(jìn)行分區(qū)及格式化并在RAID上安裝操作系統(tǒng)。

注意:在Windows全部安裝尚未完成時(shí),切勿將軟盤從軟驅(qū)內(nèi)取出,因?yàn)樵诎惭b過程中還要多次讀取軟盤上的驅(qū)動(dòng)。

另外,如果出現(xiàn)以下畫面是請不要緊張,按確定即可,這是由于某些舊版本的驅(qū)動(dòng)程序尚未通過微軟的徽標(biāo)認(rèn)證,但是不會對使用造成任何影響的。

等到操作系統(tǒng)安裝全部完成并成功進(jìn)入Windows后,檢查磁盤盤符是否與分區(qū)設(shè)置時(shí)相符,相符即告成功。大部分RAID控制器在Windows 下可以通過該廠商推出的相應(yīng)軟件程序,可以在Windows中對RAID進(jìn)行管理。以上就是制作RAID并在RAID上安裝Windows操作系統(tǒng)得大體步驟,而由于板載RAID控制器的廠牌不盡相同,所以在具體設(shè)置的項(xiàng)目名稱和設(shè)置上有略微的差異。

目前升技主板上板載的RAID控制器的廠牌主要有HighPoint、SiliconImage、intel、VIA、nVIDIA、ULi、SiS等,下面就按照不同廠牌的常用型號對RAID制作過程中的相關(guān)細(xì)節(jié)作介紹。

HighPoint 374

使用的主板型號有AT7、IT7、AT7-MAX2、IT7-MAX2。

首先,將BIOS中的RAID開關(guān)項(xiàng)開啟并保存

隨后在RAID BIOS自薦畫面時(shí)按Ctrl+H鍵,進(jìn)入RAID BIOS設(shè)置:

選Create Array創(chuàng)建RAID;

進(jìn)入創(chuàng)建界面;

設(shè)置RAID 模式;

設(shè)置RAID 的名字(按自己喜好或RAID用戶隨便啦);

設(shè)置區(qū)塊大小,然后保存設(shè)置;

RAID 組建后按操作系統(tǒng)對應(yīng)加載驅(qū)動(dòng)程序

操作系統(tǒng)成功安裝完成即制作完成。

SiliconImage

升技主板使用過3112、3114、3132三種型號的控制器,對應(yīng)型號如下:

雖然是三種不同的型號,但是BIOS設(shè)定和RAID BIOS界面大致相同,只是所支持的RAID 模式稍有不同,所以就一起來介紹了。

BIOS設(shè)定;

按Ctrl+S鍵進(jìn)入RAID BIOS主界面;

創(chuàng)建RAID;

自動(dòng)配置;

手動(dòng)配置,配置區(qū)塊大小;

選取磁盤;

確認(rèn)磁盤容量;

保存退出;

驅(qū)動(dòng)加載

3112、3114的加載

3132 驅(qū)動(dòng)加載

操作系統(tǒng)成功安裝完成即制作完成。

intel

目前升技主板使用的intel RAID 控制器 分別是 intel ICH5R、ICH6R、ICH7R南橋芯片中集成的SATA RAID 控制器。主板型號對應(yīng)有以下幾種:

它們的BIOS設(shè)定和RAID BIOS界面也大致相同,只是所支持的RAID 模式稍有不同,所以也一起來介紹了。

BIOS設(shè)定;

將On-Chip SATA 模式設(shè)定為 Enhanced Mode;

將On-Chip SATA Mode 設(shè)定為 RAID;

保存BIOS充啟后,按Ctrl+I 進(jìn)入RAID BIOS

創(chuàng)建RAID ;

確認(rèn)創(chuàng)建;

RAID 0模式下磁盤信息;

Matrix RAID 模式下的磁盤信息(只有ICH6R、ICH7R能夠組建Matrix RAID);

ICH5R(82801ER)與ICH6R(82801FR)軟盤驅(qū)動(dòng)加載;

ICH7R 軟盤驅(qū)動(dòng)加載;

組建成功Matrix RAID后,在安裝程序中識別出的磁盤容量;

操作系統(tǒng)成功安裝完成即制作完成。

VIA

由于VIA的8237及8237R南橋芯片集成了SATA RAID控制器,只要使用這兩種南橋芯片的主板都是支持SATA RAID的,型號如下:

Socket 478 平臺的 VI7、VT7;

Socket 462 平臺的 KV7、KV7-V、KW7,VA-20;

Socket 754 平臺的 KV8-MAX3、KV8、KV8PRO、KV8PRO-3rdEye、KV-80、KV-81、KV-85;

Socket 939 平臺的AV8、AV8-3rdEye、RocketBoy AV8、RocketBoy AV8-3rdEye、AX8、AX8-V、AX8 V2.0、AX8-3rdEye。

由于都是使用的8237及8237R南橋,所以設(shè)置基本相同,只是由于RAID BIOS版本不同會稍有變化。

BIOS中的OnChip IDE Device下將OnChip SATA MODE Select設(shè)定為RAID,有的主板BIOS選項(xiàng)為OnChip SATA RAID ROOM,將其設(shè)為Enabled,保存重啟即可;

按Tab鍵進(jìn)入RAID BIOS,選則Create Array創(chuàng)建RAID;

進(jìn)入RAID創(chuàng)建菜單;

選擇RAID 模式;

在選取磁盤和區(qū)塊大小后,選Start Create Process 進(jìn)行創(chuàng)建動(dòng)作,當(dāng)提示Create New Array OK!時(shí),表示創(chuàng)建成功;

退出RAID BIOS后,即可安裝操作系統(tǒng),安裝時(shí)加載軟盤驅(qū)動(dòng),絕大部分型號主板附帶的軟盤驅(qū)動(dòng)都是ABIT整合驅(qū)動(dòng)軟盤,在進(jìn)行下拉菜單項(xiàng)后即可選取VIA 的RAID 驅(qū)動(dòng);

但也有如AX8系列主板附帶的軟盤驅(qū)動(dòng)稍有不同;

系統(tǒng)安裝成功后即告組建RAID成功。

nVIDIA

目前板載RAID主要有nForce2 MCP-RAID南橋與nForce3、nForce4系列單芯片中集成,對應(yīng)主板如下:

它們的BIOS設(shè)定和RAID BIOS界面也大致相同,只是所支持的RAID 模式稍有差異,所以也一起來介紹。

BIOS設(shè)定:

將RAID Function設(shè)置為Enabled,然后將接有準(zhǔn)備組建RAID的磁盤的端口RAID模式設(shè)置為Enabled,保存即可;

保存BIOS并重啟之后,按F10進(jìn)入RAID BIOS,設(shè)置RAID 模式;

設(shè)置區(qū)塊大?。?/p>

選取磁盤;

按F7結(jié)束,確認(rèn)并保存后,按Ctrl+X退出;

加載驅(qū)動(dòng);

在這里要注意的是nVIDIA系列的RAID控制器在加載軟盤驅(qū)動(dòng)時(shí)需要連續(xù)加載同系列的NVIDIA RAID CLASS DRIVER與NVIDIA nForce Storage Controller兩項(xiàng)驅(qū)動(dòng),只加載其中任意一項(xiàng)都會導(dǎo)致磁盤無法正確識別,而無法完成操作系統(tǒng)安裝。

操作系統(tǒng)成功安裝完成即制作完成。

ULi

升技目前所使用的ULi RAID 控制器只有M1689單芯片中所集成的SATA RAID控制器,對應(yīng)的主板有KU8和UL8兩款,RAID BIOS也完全相同。

BIOS設(shè)定;

保存BIOS重啟后,按Ctrl+A進(jìn)入RAID BIOS;

RAID BIOS相當(dāng)簡潔明了,幾乎沒有二、三級子菜單,前三項(xiàng)分別是組建不同的RAID模式,然后設(shè)定區(qū)塊大??;

用左右方向鍵進(jìn)行選擇,然后保存退出,并在安裝操作系統(tǒng)時(shí)加載軟盤驅(qū)動(dòng);

操作系統(tǒng)成功安裝完成即制作完成。

SiS

目前升技板載有SiS SATA RAID 控制器的型號有SG-80一款。

BIOS設(shè)定開啟RAID;

保存重啟后按Ctrl+S進(jìn)入RAID BIOS

按 R 鍵開始編輯RAID;

按 A 鍵建立RAID;

按1 2 3 鍵選擇RAID模式;

選擇自動(dòng)創(chuàng)建與手動(dòng)創(chuàng)建;

設(shè)置區(qū)塊大??;

選取磁盤;

此處提示的意思是:“您是否要將源盤數(shù)據(jù)保存到其他硬盤?”

選 Y 保存的話所要占用的時(shí)間會相當(dāng)長,且如果是兩個(gè)新硬盤的話也沒有必要保存數(shù)據(jù),所以一般不推薦用此種方法保存。而選 N 則可跳過此處。

通過以上步驟后創(chuàng)建操作已經(jīng)完成,按 Q 鍵退出,此時(shí)會彈出提示是否保存此次操作,按 Y 鍵保存即可。

加載軟盤驅(qū)動(dòng)

成功安裝操作系統(tǒng)后,安裝Windows下的軟件制作即告完成。

以上就是主流的帶有RAID功能的升技主板基本的RAID創(chuàng)建過程的介紹,希望能夠給對RAID有興趣的升技主板用戶有所幫助。
 
 
 
 
本文將向您介紹一款采用光纖通道協(xié)議實(shí)現(xiàn)RAID控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。我們將重點(diǎn)討論如何使用安捷倫Tachyon 4 Gb/s 4端口光纖通道協(xié)議IC,把多個(gè)磁盤通道加入在一個(gè)提供RAID應(yīng)用的計(jì)算系統(tǒng)中,并對使用RAID存儲技術(shù)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹(包括光纖通道拓?fù)浼斑x項(xiàng)、FC終端、磁盤通道和處理器功能)。

RAID系統(tǒng)架構(gòu)概述

  數(shù)據(jù)存儲的應(yīng)用越來越廣泛。過去的單一設(shè)備現(xiàn)在容納或產(chǎn)生大量的數(shù)字信息。海量數(shù)據(jù)時(shí)代的到來加速了人們對信息安全存儲的需求。光陰荏苒,人們保存了大量的數(shù)據(jù),但是重新獲得丟失的數(shù)據(jù)卻要耗資巨大。為此,人們部署了可靠的數(shù)據(jù)存取系統(tǒng)來保存或存儲數(shù)據(jù)。隨著保護(hù)數(shù)據(jù)安全呼聲的高漲,對RAID解決方案的需求也日益增加。RAID解決方案提供有多種有助于提高數(shù)據(jù)檢索成功率的選擇方案。盡管RAID技術(shù)現(xiàn)在已可以應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)可靠檢索所需的任何數(shù)字存儲介質(zhì)上,當(dāng)前人們還是普遍把數(shù)據(jù)存儲在物理介質(zhì)上。

在一個(gè)實(shí)施RAID技術(shù)的完備系統(tǒng)中,需要考慮下列事項(xiàng):

  ● 帶一個(gè)或多個(gè)CPU的控制處理機(jī)。

  ● 需要將一些磁盤與控制處理機(jī)相連接。通常采用專門用于附加驅(qū)動(dòng)器的特殊協(xié)議實(shí)現(xiàn)磁盤連接。目前,有好幾種流行的磁盤協(xié)議。這里我們將重點(diǎn)介紹在大多數(shù)高端存儲陣列設(shè)計(jì)中使用的光纖通道協(xié)議。

  ● 驅(qū)動(dòng)器和處理器間無法直接實(shí)現(xiàn)高效連接。為此,人們使用了協(xié)議轉(zhuǎn)換器為一個(gè)接口上的處理器提供API,并實(shí)現(xiàn)與另一個(gè)接口上驅(qū)動(dòng)器的連接。


                                                                        圖1:RAID控制器功能最簡單架構(gòu)的典型系統(tǒng)示例
圖1為典型系統(tǒng)示例,其中包括四個(gè)CPU,一個(gè)由內(nèi)存控制器和接口設(shè)備組成的處理器組(Processor Complex)、一個(gè)協(xié)議控制器和多個(gè)光纖通道鏈路組成的陣列。對磁盤控制器架構(gòu)的多樣性和利弊,本文不作討論。圖1所示系統(tǒng)為最簡單的通用架構(gòu),我們將用它來介紹RAID控制器的一般功能。

RAID概述

  RAID 實(shí)施方案這一概念并不僅僅包括以后檢索所需的儲存數(shù)據(jù),它還涉及到采用下文介紹的一級或多機(jī)RAID架構(gòu)。

RAID-0:數(shù)據(jù)分割(Striping)。數(shù)據(jù)分割不能增加系統(tǒng)安全性,但可以提高系統(tǒng)性能。一個(gè)文件被存儲在多個(gè)驅(qū)動(dòng)器上。文件被分成若干塊,并被依次寫入連續(xù)的磁盤中,這樣就可以分?jǐn)倖蝹€(gè)驅(qū)動(dòng)器的寫反應(yīng)時(shí)間并使多個(gè)寫操作重迭進(jìn)行。

  RAID-1:磁盤鏡像(Mirroring)。將一個(gè)磁盤上的所有數(shù)據(jù)完全復(fù)制到另一個(gè)磁盤中。這需要將數(shù)據(jù)寫入不同的磁盤中,涉及到兩個(gè)單獨(dú)的寫操作。這兩個(gè)磁盤無主次之分,一個(gè)磁盤是另一個(gè)磁盤100%的備份。已完成的寫操作,必須是已同時(shí)在兩個(gè)磁盤上完成了同樣的寫操作。如果一個(gè)磁盤故障,與之鏡像的磁盤保持正常操作,不會造成中斷。RAID-1提供了較好的管理能力,而且在正常操作或系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)不需要占用太多的CPU。但這種方式成本很大:磁盤上需要保護(hù)的每千兆字節(jié)都會需要一個(gè)完全一模一樣的千兆字節(jié)。換句話說,RAID-1所需要的磁盤空間是無保護(hù)磁盤空間的兩倍。

  RAID-2:漢明碼糾錯(cuò)(Hamming code error correction)。與ECC內(nèi)存一樣,RAID-2也使用了漢明碼方法校驗(yàn)磁盤數(shù)據(jù)的正確性。

  RAID-3、RAID-4和RAID-5都使用了不同的奇偶校驗(yàn)方法。與RAID-1完全復(fù)制數(shù)據(jù)不同,這些等級的RAID通過添加一個(gè)附加磁盤將數(shù)據(jù)分散在幾個(gè)磁盤上。附加磁盤上的數(shù)據(jù)是用其它磁盤的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(使用Boolean XORs)。當(dāng)磁盤組中任一個(gè)丟失時(shí),可以用磁盤組中其它磁盤上的數(shù)據(jù)通過計(jì)算來恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)。由于這幾種方法不需要RAID-1 100%磁盤備份的費(fèi)用,因此它們所需成本比RAID-1要低。然而,由于磁盤上的數(shù)據(jù)是計(jì)算出來的,磁盤丟失后會影響與寫操作和數(shù)據(jù)恢復(fù)相關(guān)的性能。

  RAID-3:虛擬磁盤塊(Virtual disk blocks)。RAID 3會把數(shù)據(jù)寫入操作分散到RAID陣列中的所有磁盤上進(jìn)行(數(shù)據(jù)分割)。因?yàn)槊看螌懖僮饕佑|每個(gè)磁盤,陣列同時(shí)只能寫入一塊數(shù)據(jù),因此導(dǎo)致整個(gè)RAID系統(tǒng)性能下降。RAID-3的性能因?qū)懖僮餍再|(zhì)的不同而不同:寫入少量數(shù)據(jù)時(shí)因需要所有的磁盤工作,性能較差,而在寫入大量數(shù)據(jù)時(shí)性能較好。

  RAID-4:專用奇偶盤(Dedicated parity disk)。在RAID-4陣列中,有一組數(shù)據(jù)盤,通常是4~5個(gè)數(shù)據(jù)盤(可以有更多數(shù)據(jù)盤,但會大大影響性能)和一個(gè)專門用來管理其它磁盤上數(shù)據(jù)奇偶性的特殊磁盤。因?yàn)槊看螌懖僮鞫夹枰L問奇偶盤,奇偶盤成了系統(tǒng)性能的瓶頸,降低了整個(gè)陣列中所有寫操作的速度。

  RAID-5:磁盤分割(Striped parity)。RAID-5實(shí)際上與RAID-4一樣,唯一不同的是:在RAID-4中,所有奇偶校驗(yàn)信息位于一個(gè)單一磁盤上,而在RAID-5中,對奇偶校驗(yàn)信息進(jìn)行了分割,將其存放在陣列中各個(gè)磁盤上。這種共享可以均衡并減少RAID-4方法的性能影響。在常用的RAID-5軟件實(shí)施方案中,由于寫操作占用了15%以上的磁盤空間,系統(tǒng)速度會變得很慢,令人難以接受。

  要實(shí)施任意RAID組合,需要考慮幾個(gè)功能。在實(shí)施0級以上的RAID方案時(shí),通常要連接多個(gè)磁盤。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分割、鏡像和奇偶校驗(yàn),采用了多種磁盤存取方式或操作。例如,為了實(shí)現(xiàn)RAID-1,需要連續(xù)向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器寫入數(shù)據(jù)。磁盤的讀或?qū)懖僮魍ǔ1环Q之為磁盤輸入/輸出(I/O)。這可以是可與一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)通信的任意協(xié)議。這個(gè)功能可通過系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)處理器上運(yùn)行的軟件實(shí)現(xiàn)。方法是在通過協(xié)議控制器API實(shí)現(xiàn)RAID技術(shù)和進(jìn)行通信時(shí),實(shí)現(xiàn)高級磁盤寫入功能。

  最好使用一個(gè)可以管理多個(gè)磁盤通道的協(xié)議控制器,使處理控制機(jī)可以在RAID應(yīng)用中和系統(tǒng)管理功能上工作。對于部署連接狀態(tài)和多個(gè)驅(qū)動(dòng)器通道的光纖通道等復(fù)雜協(xié)議而言,通常使用類似于Tachyon系列產(chǎn)品的高端控制器為系統(tǒng)提供最高等級的性能。

Tachyon架構(gòu)

  Tachyon光纖通道協(xié)議控制器系列產(chǎn)品采用了1 Gb、2 Gb和4 Gb 光纖通道鏈路,并根據(jù)不同設(shè)備通過PCI、PCI-X或PCI Express接口與系統(tǒng)相連。

  盡管不論是光纖通道技術(shù),還是系統(tǒng)總線互連技術(shù)都取得了重大進(jìn)展,Tachyon協(xié)議引擎系統(tǒng)架構(gòu)卻是隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展而拓展。這一架構(gòu)以FSM(Finite State Machine)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)。在FSM設(shè)計(jì)中,采用了眾多獨(dú)立狀態(tài)機(jī),這些狀態(tài)機(jī)并行運(yùn)行,因此可以獲得比固件或軟件解決方案更高的性能。隨著頻率增加,Tachyon的性能也相應(yīng)提高,而在基于固件的解決方案中,電路頻率并不會直接改善算法的性能。

  Tachyon架構(gòu)支持入局和出局?jǐn)?shù)據(jù)通路獨(dú)立和同步運(yùn)行,因此可以在光纖通道鏈路全速率下實(shí)現(xiàn)全雙工操作。此外,由于在數(shù)據(jù)移動(dòng)的同時(shí)可以同步處理I/O操作的控制請求,Tachyon架構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)移動(dòng)設(shè)備的最佳利用。 FSM 的性能與時(shí)鐘頻率密切相關(guān)。FSM設(shè)計(jì)不但可以決定每個(gè)時(shí)鐘周期,而且和嵌入式微處理器一樣在發(fā)布指令和數(shù)據(jù)找取時(shí)對內(nèi)存存取速度沒有依賴性。除了隨鏈路性能工藝技術(shù)的發(fā)展而升級,Tachyon還利用系統(tǒng)接口總線的技術(shù)改進(jìn)來增加每秒I/O性能。

PCI Express的適用性

  過去,雙向系統(tǒng)總線接口(如PCI和PCI-X)共享資源限制了Tachyon架構(gòu)中的全雙工功能。Tachyon產(chǎn)品中兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)移動(dòng)設(shè)備爭相占用PCI或PCI-X系統(tǒng)接口。

  帶有獨(dú)立Ingress和Egress數(shù)據(jù)通路鏈接的PCI Express非常適用于Tachyon架構(gòu)。由于Express Ingress數(shù)據(jù)通路與Tachyon 出局?jǐn)?shù)據(jù)通路以及Express Egress數(shù)據(jù)通路與Tachyon入局?jǐn)?shù)據(jù)通路的結(jié)合使用,數(shù)據(jù)可以同時(shí)雙向自由傳輸,這與Tachyon架構(gòu)的初衷一致。

  從一個(gè)雙向系統(tǒng)總線轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚蜗蜴溌愤€消除了與關(guān)聯(lián)交易相關(guān)的丟失總線周期,此時(shí),在總線中有一個(gè)等待返回?cái)?shù)據(jù)的請求(即寄存器讀)。此外,由于PCI Express 是一個(gè)串行鏈路技術(shù),請求可以用管線技術(shù)處理。大量經(jīng)過管線技術(shù)處理的請求可以較好地利用目標(biāo)設(shè)備的性能。

  因?yàn)镻CI Express與Tachyon 光纖通道控制器一樣,可以提供成對的雙向串行鏈路,所以可以用每秒每個(gè)鏈路方向傳遞的字節(jié)數(shù)來表示帶寬連接性能。一路(lane)PCI Express 由兩個(gè)速率為2.5Gb/s的單向串行鏈路組成,編解碼后每個(gè)方向每秒可以處理250 Mbytes。應(yīng)用PCI-E技術(shù)的 Tachyon系列產(chǎn)品(QX4和QX2)可以配置為1路、4路或8路PCI Express,所以可以提供高達(dá)4 Gbytes的互傳帶寬或單向2 Gbytes的帶寬。表1所示為Tachyon系列產(chǎn)品的帶寬需求與PCI Express性能的匹配情況:


                                                                         表1:Tachyon帶寬要求與PCI Express性能的匹配情況
從上表可以看出,PCI Express接口的利用率達(dá)到了80%時(shí),8路PCI Express理論上講可以支持QX4 (4個(gè)4 Gb光纖通道鏈路)全鏈路速率下的所有4個(gè)功能。支持多個(gè)4路Express鏈路的PCI Express 根聯(lián)合體(root complex)可以與兩個(gè)QX2設(shè)備相連(每個(gè)設(shè)備4路PCI Express)并可以在所有8個(gè)端口上獲得2 Gb/s的全光纖通道鏈路速率,利用率達(dá)到了80%。

  正是由于PCI Express的串行鏈路屬性與Express的靈活性,PCI Express成為適用于Tachyon 光纖通道協(xié)議控制器系列產(chǎn)品的最佳系統(tǒng)接口總線。PCI Express 協(xié)議的向后兼容性因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器兼容而簡化了從PCI 或PCI-X系統(tǒng)接口總線轉(zhuǎn)成PCI Express的決策過程。

  使用像Tachyon這樣高度集成的設(shè)備,用現(xiàn)成的組件標(biāo)準(zhǔn)就可以構(gòu)建高性能的RAID系統(tǒng)。利用處理器的可變性和內(nèi)存設(shè)計(jì),只要利用普通的系統(tǒng)軟件投資,就可以調(diào)整目標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)用解決方案的性能,使其從一個(gè)低端的SMB轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨藬?shù)據(jù)中心陣列。

當(dāng)前PCI Express的性能

  在上表中介紹了PCI Express總線的原始位率性能。其中,沒有考慮與PCI Express相關(guān)的開銷。PCI Express通信主要由處理層數(shù)據(jù)包(TLP)組成。每個(gè)處理層數(shù)據(jù)包(TLP)包含相關(guān)數(shù)據(jù)以及文件頭和其它順序跟蹤/檢錯(cuò)信息。除了處理層數(shù)據(jù)包(TLP)外,還有數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包(DLLP)。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包(DLLP)主要用于ACK/NAK協(xié)議以及流控制機(jī)制(Flow Control Mechanisms)。此外,還有物理層數(shù)據(jù)包(PLP),但物理層數(shù)據(jù)包(PLP)主要用于低級功能和不良路徑操作,如鏈路培訓(xùn)(link training)和省電模式。

  每個(gè)處理層數(shù)據(jù)包(TLP)系統(tǒng)開銷較大。它由文件頭、CRC和其它幀信息組成。由于每個(gè)處理層數(shù)據(jù)包(TLP)有固定的系統(tǒng)開銷,較大的處理層數(shù)據(jù)包(TLP)可以較好地利用系統(tǒng)總線。如果假設(shè)與處理層數(shù)據(jù)包(TLP)的數(shù)量相比,數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包(DLLP)和物理層數(shù)據(jù)包(PLP)的數(shù)量可以忽略不計(jì),我們可以用處理層數(shù)據(jù)包(TLP)的大小計(jì)算PCI-Express的最大理論帶寬。在表2中,我們對用PCI Express理論帶寬所測得的QX4性能與即將可用(2005年1月)的PCI Express 根聯(lián)合體(Root Complex)支持的各種處理層數(shù)據(jù)包(TLP)進(jìn)行了對比。


                                                    表2:測得的QX4性能與各種不同大小處理層數(shù)據(jù)包的PCI-Express理論帶寬之比較

  在表2中,假設(shè)沒有與FCP通信、Tachyon數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或Tachyon寄存器存取相關(guān)的開銷。這些理論數(shù)值還假設(shè)PCI-Express根聯(lián)合體的等待時(shí)間為零。所測得的QX4 1.1數(shù)值包括FCP 流量開銷、Tachyon 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和寄存器存取開銷以及PCI Express的等待時(shí)間。

  在半雙工通信配置下(頂部的只向一個(gè)方向傳輸),鏈路控制數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包(DLLP)被發(fā)送到數(shù)據(jù)處理層數(shù)據(jù)包(TLP)的相反方向,因此不會降低系統(tǒng)性能。引入全雙工后,流程控制數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包(DLLP)和數(shù)據(jù)處理層數(shù)據(jù)包可以共享相同的PCI Express 單工通道;任何一個(gè)流程控制數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包(DLLP)都會引起數(shù)據(jù)處理層數(shù)據(jù)包(TLP)的傳輸延遲。再次重申,所有理論帶寬都假設(shè)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包(DLLP)和物理層數(shù)據(jù)包(PLP)的影響忽略不計(jì)。

  上述有關(guān)帶寬的討論,闡述了如何根據(jù)4 Gb 光纖通道設(shè)備對PCI Express進(jìn)行升級。并用一個(gè)設(shè)備在一秒鐘內(nèi)可以完成的512 字節(jié) I/0這一數(shù)值對IOPS(每秒I/O)進(jìn)行了定義。IOPS測量值也可隨著PCI Express的升級而升級。

  我們使用當(dāng)前可用的PCI Express芯片集和單個(gè)安捷倫QX4,發(fā)現(xiàn)IOPS的數(shù)值超過1.3 MIOPS(圖3)。隨著處理器速度變快以及可以支持更大的處理層數(shù)據(jù)包(TLP),預(yù)計(jì)我們可以看到更好的性能。


圖2:用PCI Express提供的獨(dú)立Ingress和Egress通路對PCI和PCI-X的雙向總線系統(tǒng)接口進(jìn)行對比。由于Express Ingress數(shù)據(jù)通路與Tachyon 出局?jǐn)?shù)據(jù)通路以及Express Egress數(shù)據(jù)通路與Tachyon入局?jǐn)?shù)據(jù)通路的結(jié)合使用,數(shù)據(jù)可以同時(shí)雙向自由傳輸。


圖3:使用一個(gè)安捷倫QX4 Tachyon 光纖通道控制器IC和目前可用的PCI Express芯片集所獲得的I/O大小與按順序讀取IOPS之對比
 
 
 
         軟陣列就是通過軟件來實(shí)現(xiàn)陣列工作的方式,硬陣列就是通過添加硬件來實(shí)現(xiàn)陣列工作的方式,二者的區(qū)別在于,軟陣列系統(tǒng)開銷比較大,資源占用比較多,有些陣列級別不能充分利用.相反硬陣列的cost比較高,成本投入比較大. 
只有IDE硬盤才可以做軟陣列嗎?還是和具體的服務(wù)器有關(guān)?有什么好的軟件做軟陣列(操作簡單的)?介紹我下載一個(gè)好嗎? 
ide和scsi都可以做軟陣列,不需要下載軟件,在操作系統(tǒng)里就能做。

        如果是軟陣列更換硬盤時(shí)是否很麻煩?
是比較麻煩,還有就是軟陣列的Raid5 不能把系統(tǒng)分區(qū)做進(jìn)去。因?yàn)檐況aid是建立在操作系統(tǒng)上的,所以你必須有一個(gè)系統(tǒng)分區(qū),或者兩塊盤做鏡像,硬陣列就可以直接用硬盤做raid5,然后再在raid5上裝系統(tǒng)。

        軟陣列可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容嗎?比如現(xiàn)在已經(jīng)有一塊硬盤也裝了系統(tǒng),要加一塊硬盤不丟系統(tǒng)的情況下做一個(gè)riad1,或者riad0,怎么做?
我沒試過!不好說!我個(gè)人認(rèn)為不能擴(kuò)容,因?yàn)檐涥嚵薪⒃诓僮飨到y(tǒng)上,要占用一定的系統(tǒng)資源,不像硬陣列有單獨(dú)的處理芯片進(jìn)行運(yùn)算,有單獨(dú)的內(nèi)存(cache)。如果擴(kuò)容那服務(wù)器就什么都不用干了!呵呵!
有道理!呵呵!要能那樣擴(kuò)容的話,做個(gè)簡單的raid0,raid1就不必花錢買raid卡了!
那在系統(tǒng)里做軟陣列是在磁盤管理器里直接添加嗎?(例如裝的系統(tǒng)是win2k) 

        軟陣列中可以實(shí)現(xiàn)簡單的RAID-1功能(軟陣列中大部分人的選擇),升級磁盤到動(dòng)態(tài),這樣分區(qū)就變成了卷的概念了,兩個(gè)硬盤的卷之間就進(jìn)行鏡像。

        如果壞掉一塊硬盤,另一塊硬盤一樣可以啟動(dòng),效果跟硬件做的一樣,只是插入新硬盤后要手動(dòng)同步數(shù)據(jù),選擇你要同步數(shù)據(jù)的卷即可進(jìn)行數(shù)據(jù)同步,時(shí)間比較漫長,操作系統(tǒng)在做數(shù)據(jù)同步時(shí),磁盤管理會顯示進(jìn)度,這時(shí)不要做其他操作,因?yàn)檫@時(shí)的資源都被生成陣列信息所耗盡,感覺做其它的操作反映非常慢,就跟中毒一樣,呵呵!
 
 
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何謂 RAID?

現(xiàn)今儲存業(yè)界所面臨的兩個(gè)主要挑戰(zhàn)為:藉由改善磁碟 I/O 的生產(chǎn)力以跟上電腦系統(tǒng)與日漸增之效能需求的腳步,以及在硬碟發(fā)生問題時(shí)提供資料的存取度。

RAID (獨(dú)立磁碟多重陣列) 的構(gòu)想最先是由加州柏克萊大學(xué)的 David A. Patterson、Garth Gibson Randy H. Katz 1988 年所提出的。RAID 的目的在於將相同的資料儲存在多個(gè)磁碟機(jī)中不同的地方,並且改善儲存子系統(tǒng)的效能。RAID 的優(yōu)點(diǎn)為提供更好的生產(chǎn)力效能及/或資料錯(cuò)誤容忍度。透過將工作量平行分散到多個(gè)實(shí)體磁碟機(jī)中可以達(dá)到較好的效能。而藉由資料多重操作,當(dāng)一個(gè) (或多個(gè)) 磁碟機(jī)或磁區(qū)發(fā)生問題時(shí),可以在另一個(gè)磁碟機(jī)中找到資料的映射拷貝,則可達(dá)到錯(cuò)誤容忍度。

 

RAID 在作業(yè)系統(tǒng)中顯示為一個(gè)單一的邏輯磁碟機(jī)。RAID 控制器控制資料如何在實(shí)體及邏輯陣列之間被儲存及存取。RAID 控制器協(xié)助使用者確保作業(yè)系統(tǒng)僅看得見邏輯磁碟機(jī),同時(shí)使用者也不需要擔(dān)心如何管理此複雜的架構(gòu)。

 

為了獲得最佳的結(jié)果,請選擇同一個(gè)磁碟機(jī)安裝在磁碟陣列。磁碟機(jī)的配對效能讓陣列能夠運(yùn)作得比單一的磁碟機(jī)更好。

RAID 等級為何?

Striping / Span (RAID 0)

RAID 等級 0 是最快的磁碟陣列,它是一種效能導(dǎo)向的磁碟映射方法。陣列中的資料透過線性或不同的磁碟寫入以獲得較快的傳輸。此技術(shù)將資料切割,但不會造成資料的重複。它提供最佳的效能,但不具錯(cuò)誤容忍度。資料磁區(qū)的讀寫在多個(gè)磁碟機(jī)之間進(jìn)行。當(dāng)任何一個(gè)磁碟機(jī)發(fā)生問題時(shí),整個(gè)陣列皆會受到影響。它的效能優(yōu)於單一個(gè)磁碟機(jī),因?yàn)楣ぷ髁科骄峙潇睹恳粋€(gè)陣列。此種陣列類型適用於需要高效能的系統(tǒng)。我們建議使用同一個(gè)磁碟機(jī)以獲得更好的效能及資料儲存效率。磁碟陣列容量等於磁碟機(jī)的數(shù)量乘以最小的磁碟機(jī)容量。例如:一個(gè) 40GB 及一個(gè) 60GB 的磁碟機(jī)將形成一個(gè) 80GB (40GBx2) 的磁碟陣列。

 

映射 (RAID 1)

RAID 等級 1 使用至少兩個(gè)相同的磁碟機(jī)並且在兩者中儲存完全相同的資訊區(qū)塊。此為錯(cuò)誤容忍度最慢的類型,因?yàn)橥瑫r(shí)必須將資料複製到兩個(gè)磁碟機(jī)中。然而,此為提供高可靠度最簡單的方法。

如果其中一個(gè)映射磁碟機(jī)發(fā)生機(jī)械上的問題或沒有回應(yīng),另一個(gè)磁碟機(jī)將繼續(xù)運(yùn)作並提供正確的資料。如果一個(gè)磁碟機(jī)發(fā)生實(shí)體磁區(qū)的問題,映射磁碟機(jī)將繼續(xù)運(yùn)作。

因?yàn)橹匮}的緣故,磁碟機(jī)的容量是整個(gè)磁碟機(jī)容量的一半。例如:總?cè)萘繛?/span> 80GB 的兩個(gè) 40GB 的硬碟機(jī)擁有 40GB 的可用儲存量。因?yàn)橛胁煌萘康拇诺鷻C(jī),在較大的磁碟機(jī)中可能會有未使用的容量。 RAID 1 在增加磁碟機(jī)建立陣列時(shí),將會花費(fèi)兩倍的成本。

 

使用映射進(jìn)行 Striping (RAID 0+1)

如同名稱所建議的,RAID 0+1 striping 及映射的結(jié)合。此 RAID 結(jié)合了 RAID 0 RAID 1 最佳的優(yōu)點(diǎn)。它採用一個(gè)使用兩個(gè)磁碟機(jī)的磁碟 stripe,並將其映射到另一磁碟組作為錯(cuò)誤容忍度使用。資料被切割到許多的磁碟機(jī),每一個(gè)磁碟機(jī)都伴隨著另一個(gè)擁有相同資料的磁碟機(jī)。您可以在 RAID 0 中獲得快速資料存取的效益,在 RAID 1 中獲得錯(cuò)誤容忍度。此一類型的組態(tài)提供最佳的速度及可靠度。您需要兩倍的磁碟機(jī)數(shù)目作為一個(gè) RAID 0,每一端的半數(shù)作為映射用。在執(zhí)行 RAID 0+1 時(shí)至少需要 4 個(gè)磁碟機(jī)。除了上述介紹的 RAID 組態(tài)之外,還有其他的類型,但這些是業(yè)界中最常被應(yīng)用的類型。

 

 

RAID 等級的硬碟機(jī)容量

 

 

              磁碟陣列 RAID(Redundant Array of Independent Disks)簡單的解釋,就是將多臺硬碟透過RAID Controller (Hardware,Software )結(jié)合成虛擬單臺大容量的硬碟使用,其特色是多臺硬碟同時(shí)讀取速度加快及提供 容錯(cuò)性Fault Tolerant,所以 RAID 是當(dāng)成平時(shí)主要存取資料的Storage,不是 Backup Solution。

RAID有一基本概念稱為EDAP ( Extended Data Availability and Protection ) ,其強(qiáng)調(diào)擴(kuò)充性及容錯(cuò)機(jī)制, 也是各家廠商如: Mylex,IBM,HPCompaq,Adaptec, Infortrend等訴求的重點(diǎn),包括在不須停機(jī)情況下可處理以下動(dòng)作:

1. RAID
磁碟陣列-自動(dòng)偵測故障硬碟(RAID Auto Error Detection)
2. RAID
磁碟陣列-重建硬碟壞軌的資料(RAID Rebuild and Recovery)
3. RAID
磁碟陣列-支援不須停機(jī)的硬碟備援 Hot Spare(RAID Hot Spare)
4. RAID
磁碟陣列-支援不須停機(jī)的硬碟替換 Hot Swap(RAID Hot Swap)
5. RAID
磁碟陣列-擴(kuò)充硬碟容量等(Raid Hot Expanding)

此文均以市面常用的 RAID 5 架構(gòu)為討論主題。
磁碟陣列 RAID 的儲存原理是用Bit Striping及目前主流Block Striping的分割方式, 將資料分散儲存至各硬碟中,當(dāng)硬碟有受損時(shí)則經(jīng)由XOR運(yùn)算,再將存在其他各硬碟內(nèi)的Parity BlocksData Stripe磁區(qū)的Data Blocks進(jìn)行計(jì)算而重建資料Rebuild。

RAID-5
其圖解如下﹕



 
 

通過Ultra ATA 技術(shù)深入了解基于服務(wù)器的 RAID

Steve Hogge 和 Bo Zhou (March 2002)

A 雖然SCSI是基于服務(wù)器的RAID的主要技術(shù),但一些高性能的標(biāo)準(zhǔn),例如 Ultra ATA/100 ,已經(jīng)為用戶提供了新的選擇。本文介紹了一種新的基于ATA的PCI控制器 - Dell®  CERC ATA 100/4 CH,它具有低成本、高性能的特點(diǎn),是除SCSI RAID之外的一種新選擇。

目前,在容錯(cuò)和基于服務(wù)器的RAID(冗余獨(dú)立磁盤陣列)數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域,主要采用SCSI I/O 和驅(qū)動(dòng)器技術(shù)。隨著ATA總線速度的提高和高密度、低成本驅(qū)動(dòng)器的推出,高級技術(shù)附加(ATA)RAID正在成為SCSI RADI之外的另一個(gè)可行的選擇。

Dell 公司現(xiàn)在推出了它第一個(gè)智能型外設(shè)部件互連(PCI)主機(jī)總線適配器(HBA)-- Dell®  Cost-Effective RAID Controller(高成本效率的RAID控制器),其四個(gè)ATA通道中,每個(gè)通道的吞吐率為 100 MB/秒 (CERC ATA100/4CH)。CERC HBA 包含了基于SCSI的Dell PowerEdge®  可擴(kuò)展RAID控制器系列的許多特性,此外還具有低成本和高性能的優(yōu)點(diǎn),因此易于部署和維護(hù)。

RAID 為什么要使用 ATA ?

在考慮用CERC ATA100/4CH 實(shí)現(xiàn)RAID時(shí),雖然成本不是唯一的原因,但確實(shí)是一個(gè)重要的原因。首先部署在Dell PowerEdge 500SC 和 PowerEdge 1400SC 服務(wù)器上的CERC ATA100/4CH,最多可分別具有三個(gè)和四個(gè)驅(qū)動(dòng)器,它能夠提供與SCSI相似的功能(參見后面的"CERC ATA100/4CH 的重要特性"),但具有較低的成本。

與SCSI的成本比較
根據(jù)需要存儲的數(shù)據(jù)量的不同,SCSI和ATA 硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)的價(jià)格可以有很大的差別。例如,圖 1表明,基于ATA的RAID盤硬件的零售價(jià)格與SCSI相比,可以節(jié)約大約60%的成本。

圖 1. Dell RAID 替代產(chǎn)品的零售價(jià)格比較

相對于非RAID ATA 技術(shù)的優(yōu)勢
通過增加一塊 CERC ATA100/4CH 卡,用戶只需增加很小的成本就能夠享受RAID的好處。

大大減少數(shù)據(jù)丟失。 利用任何可用的RAID級 ( RAID-0 除外),用戶能夠避免一個(gè)(RAID-1或RAID-5的情況下)或二個(gè)驅(qū)動(dòng)器(如果兩個(gè)故障的驅(qū)動(dòng)器都在不同的RAID-1組,在RAID-10的情況下 )故障造成的數(shù)據(jù)丟失。

延長服務(wù)器的正常運(yùn)行時(shí)間。 采用RAID(RAID-0除外)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲,可以承受至少一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)丟失,而無需強(qiáng)制關(guān)閉服務(wù)器。因此,管理員可以在運(yùn)行的非高峰時(shí)間安排停機(jī)檢修。熱備份功能進(jìn)一步提高了容錯(cuò)性,因?yàn)楣芾韱T可以分配一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)替換故障的驅(qū)動(dòng)器。例如,對于 PowerEdge 1400SC,管理員可以為RAID-5陣列分配三個(gè)驅(qū)動(dòng)器,并將第四個(gè)驅(qū)動(dòng)器作為熱備份。

減少平均修復(fù)時(shí)間。 管理員可以通過終止服務(wù)器、更換故障驅(qū)動(dòng)器、然后重新啟動(dòng)服務(wù)器的方法,在CERC卡的控制下維修性能下降的磁盤陣列,而無需從磁帶或其它備份介質(zhì)上重新加載。該卡能夠在幾小時(shí)內(nèi)重建磁盤陣列,并將其完全恢復(fù)到正常狀態(tài)。

挖掘潛能,提高系統(tǒng)的整體性能。 CERC 卡是一個(gè)智能型I/O控制器,其自身的微處理器能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲到磁盤的 RAID 功能。通過將RAID任務(wù)交給一個(gè)專用的處理器, CERC 使主服務(wù)器的 CPU 能夠集中完成其它的任務(wù),從而最大限度地提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能。例如,RAID-5 奇偶校驗(yàn)計(jì)算是CPU密集型運(yùn)算,因?yàn)槊總€(gè)寫磁盤操作都需要重新計(jì)算奇偶性。此外,RAID陣列通過將I/O操作分配到多個(gè)驅(qū)動(dòng)器,能夠每秒執(zhí)行更多的I/O操作。

部署的考慮
盡管低成本是ATA系統(tǒng)的優(yōu)勢,但與成本有關(guān)的使用壽命也是一個(gè)重要因素。圖 2 表明,部署在PowerEdge 500SC 和 PowerEdge 1400SC 服務(wù)器上的 CERC ATA100/4CH 和 PERC 3/SC (PERC 第 3 版, 單通道)之間存在差別。

圖 2. CERC ATA100/4CH 和 PERC 3/SC之間的區(qū)別

通常,SCSI硬盤驅(qū)動(dòng)器的平均使用壽命長于ATA驅(qū)動(dòng)器。例如, Seagate® Cheetah®  X15 36LP 15K RPM 的平均故障間隔時(shí)間 (MTBF) 為120萬小時(shí),而 Seagate Barracuda®  ATA IV 7.5K RPM 的平均故障間隔時(shí)間( MTBF )為60萬小時(shí)。此外,SCSI 的優(yōu)良性能還表現(xiàn)在較高的I/O總線速度、快速的硬盤驅(qū)動(dòng)器存取及其它一些方面。

SCSI RAID 的一種替代解決方案

隨著 I/O技術(shù)的發(fā)展,將會為客戶繼續(xù)提供 RAID 的其它解決方案,從而優(yōu)化客戶的系統(tǒng),提高性能,降低成本。目前,部署在Dell PowerEdge 500SC 和 PowerEdge 1400SC 上的 CERC ATA100/4CH,其容錯(cuò)性和數(shù)據(jù)存儲性能已經(jīng)達(dá)到了SCSI技術(shù)的水平, 因此能夠使客戶以較低的價(jià)格獲得到高性能的解決方案。

Steve Hogge (steve_hogge@dell.com) 是 Dell公司一位基于服務(wù)器RAID的產(chǎn)品經(jīng)理,從事了五年的硬件和固件工程設(shè)計(jì)及全球產(chǎn)品的管理。Steve 獲得Old Dominion 大學(xué)的計(jì)算機(jī)工程學(xué)士學(xué)位。

Bo Zhou (bo_zhou@dell.com) 是一位系統(tǒng)工程師,在 Dell RAID II 開發(fā)部從事ATA RAID 控制器的開發(fā)工作。Bo 在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)建模、仿真和PC存儲子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,具有多年的工作經(jīng)驗(yàn)。他獲得華中理工大學(xué)的計(jì)算機(jī)工程學(xué)士學(xué)位,之后又獲得了路易斯安那技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)的碩士學(xué)位。
 
 
 
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