RAID 阵列简介
RAID(Redundant Array of Independent Disks)是将多个磁盘驱动器组合成逻辑单元的一种技术。RAID 阵列提供了数据冗余,这意味着当一个磁盘驱动器发生故障时,数据不会丢失。RAID 阵列还提供了性能改进,因为数据可以并行读写多个磁盘驱动器。
RAID 级别
有许多不同的 RAID 级别,每种级别都提供了不同的数据冗余和性能水平。以下是企业环境中最常见的 RAID 级别:RAID 0: 无冗余,但提供最佳性能。RAID 1: 镜像,提供数据冗余,但没有性能改进。RAID 5: 奇偶校验,提供数据冗余和性能改进。RAID 6: 双奇偶校验,提供更高的数据冗余,但性能低于 RAID 5。RAID 10: 镜像条带化,提供高数据冗余和性能。
企业环境中的 RAID 阵列部署
在企业环境中部署 RAID 阵列时,需要考虑以下因素:数据冗余要求: 确定所需的数据冗余级别。性能要求: 确定所需的性能级别。成本: 考虑 RAID 阵列的成本,包括硬件和软件。可用性: 确定 RAID 阵列的可用性要求,例如 24×7 还是 9×5。可扩展性: 考虑未来扩展 RAID 阵列的需求。
企业环境中的 RAID 阵列管理
管理企业环境中的 RAID 阵列至关重要,以确保其正常运行。以下是一些最佳实践:定期监控: 定期监控 RAID 阵列的健康状况,以检测潜在问题。创建备份: 创建 RAID 阵列数据的定期备份,以防止数据丢失。进行测试:关重要。
RAID技术分哪些 及主要应用
RAID规范主要包含RAID 0~RAID 7等数个规范,它们的侧重点各不相同,常见的规范有如下几种:RAID 0:无差错控制的带区组要实现RAID0必须要有两个以上硬盘驱动器,RAID0实现了带区组,数据并不是保存在一个硬盘上,而是分成数据块保存在不同驱动器上。
因为将数据分布在不同驱动器上,所以数据吞吐率大大提高,驱动器的负载也比较平衡。
如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。
它不需要计算校验码,实现容易。
它的缺点是它没有数据差错控制,如果一个驱动器中的数据发生错误,即使其它盘上的数据正确也无济于事了。
不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。
如果用户进行图象(包括动画)编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较合适。
同时,RAID可以提高数据传输速率,比如所需读取的文件分布在两个硬盘上,这两个硬盘可以同时读取。
那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。
在所有的级别中,RAID 0的速度是最快的。
但是RAID 0没有冗余功能的,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用。
RAID 1:镜象结构 raid1对于使用这种RAID1结构的设备来说,RAID控制器必须能够同时对两个盘进行读操作和对两个镜象盘进行写操作。
通过下面的结构图您也可以看到必须有两个驱动器。
因为是镜象结构在一组盘出现问题时,可以使用镜象,提高系统的容错能力。
它比较容易设计和实现。
每读一次盘只能读出一块数据,也就是说数据块传送速率与单独的盘的读取速率相同。
因为RAID1的校验十分完备,因此对系统的处理能力有很大的影响,通常的RAID功能由软件实现,而这样的实现方法在服务器负载比较重的时候会大大影响服务器效率。
当您的系统需要极高的可靠性时,如进行数据统计,那么使用RAID1比较合适。
而且RAID1技术支持“热替换”,即不断电的情况下对故障磁盘进行更换,更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。
当主硬盘损坏时,镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。
镜像硬盘相当于一个备份盘,可想而知,这种硬盘模式的安全性是非常高的,RAID 1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。
但是其磁盘的利用率却只有50%,是所有RAID级别中最低的。
RAID2:带海明码校验从概念上讲,RAID 2 同RAID 3类似, 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上, 条块单位为位或字节。
然而RAID 2 使用一定的编码技术来提供错误检查及恢复。
这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息,使得RAID 2技术实施更复杂。
因此,在商业环境中很少使用。
下图左边的各个磁盘上是数据的各个位,由一个数据不同的位运算得到的海明校验码可以保存另一组磁盘上,具体情况请见下图。
由于海明码的特点,它可以在数据发生错误的情况下将错误校正,以保证输出的正确。
它的数据传送速率相当高,如果希望达到比较理想的速度,那最好提高保存校验码ECC码的硬盘,对于控制器的设计来说,它又比RAID3,4或5要简单。
没有免费的午餐,这里也一样,要利用海明码,必须要付出数据冗余的代价。
输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。
RAID3:带奇偶校验码的并行传送 raid3这种校验码与RAID2不同,只能查错不能纠错。
它访问数据时一次处理一个带区,这样可以提高读取和写入速度,它像RAID 0一样以并行的方式来存放数据,但速度没有RAID 0快。
校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。
需要实现时用户必须要有三个以上的驱动器,写入速率与读出速率都很高,因为校验位比较少,因此计算时间相对而言比较少。
用软件实现RAID控制将是十分困难的,控制器的实现也不是很容易。
它主要用于图形(包括动画)等要求吞吐率比较高的场合。
不同于RAID 2,RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。
如果一块磁盘失效,奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。
如果奇偶盘失效,则不影响数据使用。
RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率,但对于随机数据,奇偶盘会成为写操作的瓶颈。
利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高,但是硬盘利用率得到了很大的提高,为n-1。
RAID4:带奇偶校验码的独立磁盘结构 raid4RAID4和RAID3很象,不同的是,它对数据的访问是按数据块进行的,也就是按磁盘进行的,每次是一个盘。
在图上可以这么看,RAID3是一次一横条,而RAID4一次一竖条。
它的特点的RAID3也挺象,不过在失败恢复时,它的难度可要比RAID3大得多了,控制器的设计难度也要大许多,而且访问数据的效率不怎么好。
RAID5:分布式奇偶校验的独立磁盘结构 raid5从它的示意图上可以看到,它的奇偶校验码存在于所有磁盘上,其中的p0代表第0带区的奇偶校验值,其它的意思也相同。
RAID5的读出效率很高,写入效率一般,块式的集体访问效率不错。
因为奇偶校验码在不同的磁盘上,所以提高了可靠性,允许单个磁盘出错。
RAID 5也是以数据的校验位来保证数据的安全,但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位,而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。
这样,任何一个硬盘损坏,都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。
硬盘的利用率为n-1。
但是它对数据传输的并行性解决不好,而且控制器的设计也相当困难。
RAID 3 与RAID 5相比,重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输,需涉及到所有的阵列盘。
而对于RAID 5来说,大部分数据传输只对一块磁盘操作,可进行并行操作。
在RAID 5中有“写损失”,即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作,其中两次读旧的数据及奇偶信息,两次写新的数据及奇偶信息。
RAID-5的话,优点是提供了冗余性(支持一块盘掉线后仍然正常运行),磁盘空间利用率较高(N-1/N),读写速度较快(N-1倍)。
但当掉盘之后,运行效率大幅下降。
RAID6:带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构 raid6名字很长,但是如果看到图,大家立刻会明白是为什么,请注意p0代表第0带区的奇偶校验值,而pA代表数据块A的奇偶校验值。
它是对RAID5的扩展,主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。
当然了,由于引入了第二种奇偶校验值,所以需要N+2个磁盘,同时对控制器的设计变得十分复杂,写入速度也不好,用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多,造成了不必须的负载。
我想除了军队没有人用得起这种东西。
RAID7:优化的高速数据传送磁盘结构RAID7所有的I/O传送均是同步进行的,可以分别控制,这样提高了系统的并行性,提高系统访问数据的速度;每个磁盘都带有高速缓冲存储器,实时操作系统可以使用任何实时操作芯片,达到不同实时系统的需要。
允许使用SNMP协议进行管理和监视,可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。
可以连接多台主机,因为加入高速缓冲存储器,当多用户访问系统时,访问时间几乎接近于0。
由于采用并行结构,因此数据访问效率大大提高。
需要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器,这有利有弊,因为一旦系统断电,在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失,因此需要和UPS一起工作。
当然了,这么快的东西,价格也非常昂贵。
RAID10:高可靠性与高效磁盘结构这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构,因为两种结构各有优缺点,因此可以相互补充,达到既高效又高速还可以的目的。
大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。
这种新结构的价格高,可扩充性不好。
主要用于容量不大,但要求速度和差错控制的数据库中。
RAID 50:被称为分布奇偶位阵列条带。
同RAID 30相仿的,它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。
它由两组RAID 5磁盘组成(每组最少3个),每一组都使用了分布式奇偶位,而两组硬盘再组建成RAID 0,实验跨磁盘抽取数据。
RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能,并支持更大的卷尺寸。
即使两个物理磁盘发生故障(每个阵列中一个),数据也可以顺利恢复过来。
RAID 50最少需要6个驱动器,它最适合需要高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能的应用。
这些应用包括事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序。
RAID 53:称为高效数据传送磁盘结构。
结构的实施同Level 0数据条阵列,其中,每一段都是一个RAID 3阵列。
它的冗余与容错能力同RAID 3。
这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的系统有益,但是它价格昂贵、效率偏低。
RAID 1.5:是一个新生的磁盘阵列方式,它具有RAID 0+1的特性,而不同的是,它的实现只需要2个硬盘。
从表面上来看,组建RAID 1.5后的磁盘,两个都具有相同的数据。
当然,RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列模式,因此,两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后,和RAID 1是一样的,即只有80GB的实际使用空间,另外80GB是它的备份数据。
如果把两个硬盘分开,分别把他们运行在原系统,也是畅通无阻的。
但通过实际应用,我们发现如果两个硬盘在分开运行后,其数据的轻微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列,没法实现完全的数据恢复,而是以数据较少的磁盘为准。
(3)JBOD模式JBOD通常又称为Span。
它是在逻辑上将几个物理磁盘一个接一个连起来, 组成一个大的逻辑磁盘。
JBOD不提供容错,该阵列的容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。
JBOD严格意义上说,不属于RAID的范围。
不过现在很多IDE RAID控制芯片都带着种模式,JBOD就是简单的硬盘容量叠加,但系统处理时并没有采用并行的方式,写入数据的时候就是先写的一块硬盘,写满了再写第二块硬盘……实际应用中最常见的是RAID0 RAID1 RAID5 和RAID10 由于在大多数场合,RAID5包含了RAID2-4的优点,所以RAID2-4基本退出市场
什么是磁盘阵列,常用的有哪些,各自优缺点是什么
磁盘阵列简称RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks,RAID),有“价格便宜且多余的磁盘阵列”之意。
其原理是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性。
磁盘阵列主要针对硬盘,在容量及速度上,无法跟上CPU及内存的发展,提出改善方法。
磁盘阵列是由很多便宜、容量较小、稳定性较高、速度较慢磁盘,组合成一个大型的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。
同时,在储存数据时,利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。
磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任一颗硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将故障硬盘内的数据,经计算后重新置入新硬盘中。
磁盘阵列的由来: 由美国柏克莱大学(University of California-Berkeley)在1987年,发表的文章:“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。
文章中,谈到了RAID这个字汇,而且定义了RAID的5层级。
柏克莱大学研究其研究目的为,反应当时CPU快速的性能。
CPU效能每年大约成长30~50%,而硬磁机只能成长约7%。
研究小组希望能找出一种新的技术,在短期内,立即提升效能来平衡计算机的运算能力。
在当时,柏克莱研究小组的主要研究目的是效能与成本。
另外,研究小组也设计出容错(fault-tolerance),逻辑数据备份(logical data redundancy),而产生了RAID理论。
研究初期,便宜(Inexpensive)的磁盘也是主要的重点,但后来发现,大量便宜磁盘组合并不能适用于现实的生产环境,后来Inexpensive被改为independence,许多独立的磁盘组。
磁盘阵列,时势所趋: 自有PC以来,硬盘是最常使用的储存装置。
但在整个计算机系统架构中,跟CPU与RAM来比,硬盘的速度是PC中最弱的设备之一。
所以,为了加速计算机整体的数据流量,增加储存的吞吐量,进阶改进硬盘数据的安全,磁盘阵列的设计因应而生。
硬盘随着科技的日新月异,现在其容量已达1500GB以上,转速到了1万转,甚至转,而且价格实在是很便宜,再加现在企业流行建造网络,企业资源计划(Enterprise Resource Planning:ERP)是每个公司建构网络的主要目标。
所以,利用局域网络来传递数据,服务器所使用的硬盘显得非常重要,除了容量大、速度快之外,稳定更是基本要求。
基于此因,磁盘阵列开始被广泛的应用在个人计算机上。
磁盘阵列其样式有三种,一是外接式磁盘阵列柜、二是内接式磁盘阵列卡,三是利用软件来仿真。
外接式磁盘阵列柜最常被使用大型服务器上,具可热抽换(Hot Swap)的特性,不过这类产品的价格都很贵。
内接式磁盘阵列卡,因为价格便宜,但需要较高的安装技术,适合技术人员使用操作。
另外利用软件仿真的方式,由于会拖累机器的速度,不适合大数据流量的服务器。
由上述可知,现在IDE磁盘阵列大行其道的道理;IDE接口硬盘的稳定度与效能表现已有很大的提升,加上成本考量,所以采用IDE接口硬盘来作为磁盘阵列的解决方案,可说是最佳的方式 在网络存储中,磁盘阵列是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体,整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统。
磁带库是像自动加载磁带机一样的基于磁带的备份系统,磁带库由多个驱动器、多个槽、机械手臂组成,并可由机械手臂自动实现磁带的拆卸和装填。
它能够提供同样的基本自动备份和数据恢复功能,同时具有更先进的技术特点。
掌握网络存储设备的安装、操作使用也是网管员必须要学会的。
在架构无线局域网时,对无线路由器、无线网络桥接器AP、无线网卡、天线等无线局域网产品进行安装、调试和应用操作。
磁盘阵列的主流结构: 磁盘阵列作为独立系统在主机外直连或通过网络与主机相连。
磁盘阵列有多个端口可以被不同主机或不同端口连接。
一个主机连接阵列的不同端口可提升传输速度。
和目前PC用单磁盘内部集成缓存一样,在磁盘阵列内部为加快与主机交互速度,都带有一定量的缓冲存储器。
主机与磁盘阵列的缓存交互,缓存与具体的磁盘交互数据。
在应用中,有部分常用的数据是需要经常读取的,磁盘阵列根据内部的算法,查找出这些经常读取的数据,存储在缓存中,加快主机读取这些数据的速度,而对于其他缓存中没有的数据,主机要读取,则由阵列从磁盘上直接读取传输给主机。
对于主机写入的数据,只写在缓存中,主机可以立即完成写操作。
然后由缓存再慢慢写入磁盘。
编辑本段磁盘阵列的优点RAID的采用为存储系统(或者服务器的内置存储)带来巨大利益,其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点。
RAID通过同时使用多个磁盘,提高了传输速率。
RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量(Throughput)。
在RAID中,可以让很多磁盘驱动器同时传输数据,而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器,所以使用RAID可以达到单个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。
这也是RAID最初想要解决的问题。
因为当时CPU的速度增长很快,而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高,所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。
RAID最后成功了。
通过数据校验,RAID可以提供容错功能。
这是使用RAID的第二个原因,因为普通磁盘驱动器无法提供容错功能,如果不包括写在磁盘上的CRC(循环冗余校验)码的话。
RAID容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之上的,所以它提供更高的安全性。
在很多RAID模式中都有较为完备的相互校验/恢复的措施,甚至是直接相互的镜像备份,从而大大提高了RAID系统的容错度,提高了系统的稳定冗余性。
编辑本段磁盘阵列问答1. 什么是磁盘阵列(Disk Array)? 磁盘阵列(Disk Array)是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接,使多个硬盘的读写同步,减少错误,增加效率和可靠度的技术。
2.什么是RAID? RAID是Redundant Array of Inexpensive Disk的缩写,意为廉价冗余磁盘阵列,是磁盘阵列在技术上实现的理论标准,其目的在于减少错误、提高存储系统的性能与可靠度。
常用的等级有1、3、5级等。
3.什么是RAID Level 0? RAID Level 0是Data Striping(数据分割)技术的实现,它将所有硬盘构成一个磁盘阵列,可以同时对多个硬盘做读写动作,但是不具备备份及容错能力,它价格便宜,硬盘使用效率最佳,但是可靠度是最差的。
以一个由两个硬盘组成的RAID Level 0磁盘阵列为例,它把数据的第1和2位写入第一个硬盘,第三和第四位写入第二个硬盘……以此类推,所以叫“数据分割,因为各盘数据的写入动作是同时做的,所以它的存储速度可以比单个硬盘快几倍。
但是,这样一来,万一磁盘阵列上有一个硬盘坏了,由于它把数据拆开分别存到了不同的硬盘上,坏了一颗等于中断了数据的完整性,如果没有整个磁盘阵列的备份磁带的话,所有的数据是无法挽回的。
因此,尽管它的效率很高,但是很少有人冒着数据丢失的危险采用这项技术。
4.什么是RAID Level 1? RAID Level 1使用的是Disk Mirror(磁盘映射)技术,就是把一个硬盘的内容同步备份复制到另一个硬盘里,所以具备了备份和容错能力,这样做的使用效率不高,但是可靠性高。
5.什么是RAID Level 3? RAID Level 3采用Byte-interleaving(数据交错存储)技术,硬盘在SCSI控制卡下同时动作,并将用于奇偶校验的数据储存到特定硬盘机中,它具备了容错能力,硬盘的使用效率是安装几个就减掉一个,它的可靠度较佳。
6.什么是RAID Level 5? RAID Level 5使用的是Disk Striping(硬盘分割)技术,与Level 3的不同之处在于它把奇偶校验数据存放到各个硬盘里,各个硬盘在SCSI控制卡的控制下平行动作,有容错能力,跟Level 3一样,它的使用效率也是安装几个再减掉一个。
7.什么是热插拔硬盘? 热插拔硬盘英文名为Hot-Swappable Disk,在磁盘阵列中,如果使用支持热插拔技术的硬盘,在有一个硬盘坏掉的情况下,服务器可以不用关机,直接抽出坏掉的硬盘,换上新的硬盘。
一般的商用磁盘阵列在硬盘坏掉的时候,会自动鸣叫提示管理员更换硬盘。
编辑本段RAID技术规范简介在计算机发展的初期,“大容量”硬盘的价格还相当高,解决数据存储安全性问题的主要方法是使用磁带机等设备进行备份,这种方法虽然可以保证数据的安全,但查阅和备份工作都相当繁琐。
1987年, Patterson、Gibson和Katz这三位工程师在加州大学伯克利分校发表了题为《A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks(廉价磁盘冗余阵列方案)》的论文,其基本思想就是将多只容量较小的、相对廉价的硬盘驱动器进行有机组合,使其性能超过一只昂贵的大硬盘。
这一设计思想很快被接受,从此RAID技术得到了广泛应用,数据存储进入了更快速、更安全、更廉价的新时代。
磁盘阵列对于个人电脑用户,还是比较陌生和神秘的。
印象中的磁盘阵列似乎还停留在这样的场景中:在宽阔的大厅里,林立的磁盘柜,数名表情阴郁、早早谢顶的工程师徘徊在其中,不断从中抽出一块块沉重的硬盘,再插入一块块似乎更加沉重的硬盘……终于,随着大容量硬盘的价格不断降低,个人电脑的性能不断提升,IDE-RAID作为磁盘性能改善的最廉价解决方案,开始走入一般用户的计算机系统。
RAID技术主要包含RAID 0~RAID 7等数个规范,它们的侧重点各不相同,常见的规范有如下几种: RAID 0:RAID 0连续以位或字节为单位分割数据,并行读/写于多个磁盘上,因此具有很高的数据传输率,但它没有数据冗余,因此并不能算是真正的RAID结构。
RAID 0只是单纯地提高性能,并没有为数据的可靠性提供保证,而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据。
因此,RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。
RAID 1:它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余,在成对的独立磁盘上产生互 为备份的数据。
当原始数据繁忙时,可直接从镜像拷贝中读取数据,因此RAID 1可以提高读取性能。
RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的,但提供了很高的数据安全性和可用性。
当一个磁盘失效时,系统可以自动切换到镜像磁盘上读写,而不需要重组失效的数据。
RAID 0+1: 也被称为RAID 10标准,实际是将RAID 0和RAID 1标准结合的产物,在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时,为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。
它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性,但是CPU占用率同样也更高,而且磁盘的利用率比较低。
RAID 2:将数据条块化地分布于不同的硬盘上,条块单位为位或字节,并使用称为“加重平均纠错码(海明码)”的编码技术来提供错误检查及恢复。
这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息,使得RAID 2技术实施更复杂,因此在商业环境中很少使用。
RAID 3:它同RAID 2非常类似,都是将数据条块化分布于不同的硬盘上,区别在于RAID 3使用简单的奇偶校验,并用单块磁盘存放奇偶校验信息。
如果一块磁盘失效,奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据;如果奇偶盘失效则不影响数据使用。
RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率,但对于随机数据来说,奇偶盘会成为写操作的瓶颈。
RAID 4:RAID 4同样也将数据条块化并分布于不同的磁盘上,但条块单位为块或记录。
RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘,每次写操作都需要访问奇偶盘,这时奇偶校验盘会成为写操作的瓶颈,因此RAID 4在商业环境中也很少使用。
RAID 5:RAID 5不单独指定的奇偶盘,而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。
在RAID 5上,读/写指针可同时对阵列设备进行操作,提供了更高的数据流量。
RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。
RAID 3与RAID 5相比,最主要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输就需涉及到所有的阵列盘;而对于RAID 5来说,大部分数据传输只对一块磁盘操作,并可进行并行操作。
在RAID 5中有“写损失”,即每一次写操作将产生四个实际的读/写操作,其中两次读旧的数据及奇偶信息,两次写新的数据及奇偶信息。
RAID 6:与RAID 5相比,RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。
两个独立的奇偶系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。
但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间,相对于RAID 5有更大的“写损失”,因此“写性能”非常差。
较差的性能和复杂的实施方式使得RAID 6很少得到实际应用。
RAID 7:这是一种新的RAID标准,其自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具,可完全独立于主机运行,不占用主机CPU资源。
RAID 7可以看作是一种存储计算机(Storage Computer),它与其他RAID标准有明显区别。
除了以上的各种标准(如表1),我们可以如RAID 0+1那样结合多种RAID规范来构筑所需的RAID阵列,例如RAID 5+3(RAID 53)就是一种应用较为广泛的阵列形式。
用户一般可以通过灵活配置磁盘阵列来获得更加符合其要求的磁盘存储系统。
RAID 5E RAID 5E(RAID 5 Enhencement): RAID 5E是在 RAID 5级别基础上的改进,与RAID 5类似,数据的校验信息均匀分布在各硬盘上,但是,在每个硬盘上都保留了一部分未使用的空间,这部分空间没有进行条带化,最多允许两块物理硬盘出现故障。
看起来,RAID 5E和RAID 5加一块热备盘好象差不多,其实由于RAID 5E是把数据分布在所有的硬盘上,性能会与RAID5 加一块热备盘要好。
当一块硬盘出现故障时,有故障硬盘上的数据会被压缩到其它硬盘上未使用的空间,逻辑盘保持RAID 5级别。
RAID 5EE RAID 5EE: 与RAID 5E相比,RAID 5EE的数据分布更有效率,每个硬盘的一部分空间被用作分布的热备盘,它们是阵列的一部分,当阵列中一个物理硬盘出现故障时,数据重建的速度会更快。
开始时RAID方案主要针对SCSI硬盘系统,系统成本比较昂贵。
1993年,HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片,能够利用相对廉价的IDE硬盘来组建RAID系统,从而大大降低了RAID的“门槛”。
从此,个人用户也开始关注这项技术,因为硬盘是现代个人计算机中发展最为“缓慢”和最缺少安全性的设备,而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的本身价格。
在花费相对较少的情况下,RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据安全性,现在个人电脑市场上的IDE-RAID控制芯片主要出自HighPoint和Promise公司,此外还有一部分来自AMI公司。
面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1(RAID 10)等RAID规范的支持,虽然它们在技术上无法与商用系统相提并论,但是对普通用户来说其提供的速度提升和安全保证已经足够了。
随着硬盘接口传输率的不断提高,IDE-RAID芯片也不断地更新换代,芯片市场上的主流芯片已经全部支持ATA 100标准,而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise最新的PDC芯片,甚至已经可以支持ATA 133标准的IDE硬盘。
在主板厂商竞争加剧、个人电脑用户要求逐渐提高的今天,在主板上板载RAID芯片的厂商已经不在少数,用户完全可以不用购置RAID卡,直接组建自己的磁盘阵列,感受磁盘狂飙的速度。
RAID 50 RAID 50:RAID50是RAID5与RAID0的结合。
此配置在RAID5的子磁盘组的每个磁盘上进行包括奇偶信息在内的数据的剥离。
每个RAID5子磁盘组要求三个硬盘。
RAID50具备更高的容错能力,因为它允许某个组内有一个磁盘出现故障,而不会造成数据丢失。
而且因为奇偶位分部于RAID5子磁盘组上,故重建速度有很大提高。
优势:更高的容错能力,具备更快数据读取速率的潜力。
需要注意的是:磁盘故障会影响吞吐量。
故障后重建信息的时间比镜像配置情况下要长。
编辑本段实现IDE RAID0/RAID1的方法在RAID家族里,RAID 0和RAID 1在个人电脑上应用最广泛,毕竟愿意使用4块甚至更多的硬盘来构筑RAID 0+1或其他硬盘阵列的个人用户少之又少,因此我们在这里仅就这两种RAID方式进行讲解。
我们选择支持IDE-RAID功能的升技KT7A-R AID主板,一步一步向大家介绍IDE-RAID的安装。
升技KT7A-RAID集成的是HighPoint 370芯片,支持RAID 0、1、0+1。
做RAID自然少不了硬盘,RAID 0和RAID 1对磁盘的要求不一样,RAID 1(Mirror)磁盘镜像一般要求两块(或多块)硬盘容量一致,而RAID 0(Striping)磁盘一般没有这个要求,当然,选用容量相似性能相近甚至完全一样的硬盘比较理想。
为了方便测试,我们选用两块60GB的希捷酷鱼Ⅳ硬盘(Barracuda ATA Ⅳ、编号STA)。
系统选用Duron 750MHz的CPU,2×128MB樵风金条SDRAM,耕升GeForce2 Pro显卡,应该说是比较普通的配置,我们也希望借此了解构建RAID所需的系统要求。
0的创建 第一步 首先要备份好硬盘中的数据。
很多用户都没有重视备份这一工作,特别是一些比较粗心的个人用户。
创建RAID对数据而言是一项比较危险的操作,稍不留神就有可能毁掉整块硬盘的数据,我们首先介绍的RAID 0更是这种情况,在创建RAID 0时,所有阵列中磁盘上的数据都将被抹去,包括硬盘分区表在内。
因此要先准备好一张带Fdisk与format命令的Windows 98启动盘,这也是这一步要注意的重要事项。
第二步 将两块硬盘的跳线设置为Master,分别接上升技KT7A-RAID的IDE3、IDE4口(它们由主板上的HighPoint370芯片控制)。
由于RAID 0会重建两块硬盘的分区表,我们就无需考虑硬盘连接的顺序(下文中我们会看到在创建RAID 1时这个顺序很重要)。
第三步 对BIOS进行设置,打开ATA RAID CONTROLLER。
我们在升技KT7A-RAID主板的BIOS中进入INTEGRATED PERIPHERALS选项并开启ATA100 RAID IDE CONTROLLER。
升技建议将开机顺序全部改为ATA 100 RAID,实际我们发现这在系统安装过程中并不可行,难道没有分区的硬盘可以启动吗?因此我们仍然设置软驱作为首选项。
第四步 接下来的设置步骤是创建RAID 0的核心内容,我们以图解方式向大家详细介绍: 1.系统BIOS设置完成以后重启电脑,开机检测时将不会再报告发现硬盘。
2.磁盘的管理将由HighPoint 370芯片接管。
3.下面是非常关键的HighPoint 370 BIOS设置,在HighPoint 370磁盘扫描界面同时按下“Ctrl”和“H”。
4.进入HighPoint 370 BIOS设置界面后第一个要做的工作就是选择“Create RAID”创建RAID。
5.在“Array Mode(阵列模式)”中进行RAID模式选择,这里能够看到RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和Span的选项,在此我们选择了RAID 0项。
模式选择完成会自动退出到上一级菜单进行“Disk Drives(磁盘驱动器)”选择,一般来说直接回车就行了。
7.下一项设置是条带单位大小,缺省值为64kB,没有特殊要求可以不予理睬。
8.接着是“Start Create(开始创建)”的选项,在你按下“Y”之前,请认真想想是否还有重要的数据留在硬盘上,这是你最后的机会!一旦开始创建RAID,硬盘上的所有数据都会被清除。
9.创建完成以后是指定BOOT启动盘,任选一个吧。
按“Esc”键退出,当然少不了按下“Y”来确认一下。
HighPoint 370 BIOS没有提供类似“Exit Without Save”的功能,修改设置后是不可逆转的。
第五步 再次重启电脑以后,我们就可以在屏幕上看到“Striping(RAID 0)for Array #0”字样了。
插入先前制作的启动盘,启动DOS。
打开Fdisk程序,咦?怎么就一个硬盘可见?是的,RAID阵列已经整个被看作了一块硬盘,对于操作系统而言,RAID完全透明,我们大可不必费心RAID磁盘的管理,这些都由控制芯片完成。
接下来按照普通单硬盘方法进行分区,你会发现“这个”硬盘的容量“变”大了,仔细算算,对,总容量就是两块硬盘相加的容量!我们可以把RAID 0的读写比喻成拉链,它把数据分开在两个硬盘上,读取数据会变得更快,而且不会浪费磁盘空间。
在分区和格式化后千万别忘了激活主分区。
第六步 选择操作系统让我们颇费周折,HighPoint370芯片提供对Windows 98/NT/2000/XP的驱动支持,考虑到使RAID功能面向的是相对高级的用户,所以我们选择了对新硬件支持更好的Windows XP Professional英文版(采用英文版系统主要是为了方便后面的Winbench测试,大家自己使用RAID完全可以用中文版的操作系统),Windows 2000也是一个不错的选择,但是硬件支持方面显然不如Windows XP Professional。
第七步 对于采用RAID的电脑,操作系统的安装和普通情况下不一样,让我们看看图示,这是在Windows XP完成第一步“文件复制”重启以后出现的画面,安装程序会以英文提示“按下F6安装SCSI设备或RAID磁盘”,这一过程很短,而且用户往往会忽视屏幕下方的提示。
按下F6后出现安装选择,选择“S”将安装RAID控制芯片驱动,选择“Enter”则不安装。
按下“S”键会提示插入RAID芯片驱动盘。
键入回车,安装程序自动搜索驱动盘上的程序,选择“WinXP”那一个并回车。
如果所提供的版本和Windows XP Profesional内置的驱动版本不一致,安装程序会给出提示让用户进行选择。
按下“S”会安装软盘所提供的而按下“Enter”则安装Windows XP Professional自带的驱动。
按下“S”后又需要确认,这次是按“Enter”(这个……确认太多了,呵呵)。
接下来是正常的系统安装,和普通安装没有任何区别。
RAID 0的安装设置我们就介绍到这里,下面我们会谈谈RAID 1的安装。
与RAID 0相比,RAID 1的安装过程要简单许多,在正确操作的情况下不具破坏性。
1的创建 虽然在原理上和RAID 0完全不一样,但RAID 1的安装设置过程却与RAID 0相差不多,主要区别在于HighPoint 370 BIOS里的设置。
为了避免重复,我们只向大家重点介绍这部分设置: 进入HighPoint 370 BIOS后选择“Create RAID”进行创建: 1.在“Array Mode”上点击回车,在RAID模式选择中选择第二项“Mirror(RAID 1)for Data Security(为数据源盘创建镜像)”。
2.接着是源盘的选择,我们再次提醒用户:务必小心,不要选错。
3.然后是目标盘的选择,也就是我们所说的镜像盘或备份盘。
4.然后开始创建。
5.创建完成以后BIOS会提示进行镜像的制作,这一过程相当漫长。
6.我们用了大约45分钟才完成60GB的镜像制作,至此RAID 1创建完成。
RAID 1会将主盘的数据复制到镜像盘,因此在构建RAID 1时需要特别小心,千万不要把主盘和镜像盘弄混,否则结果将是悲剧性的。
RAID 1既可在两块无数据的硬盘上创建,也能够在一块已经安装操作系统的硬盘上添加,比RAID 0方便多了(除了漫长的镜像制作过程)。
创建完成以后我们试着将其中一块硬盘拔下,HighPoint370 BIOS给出了警告,按下“Esc”,另一块硬盘承担起了源盘的重任,所有数据完好无损。
对于在一块已经安装操作系统的硬盘上添加RAID 1,我们建议的步骤是:打开BIOS中的控制芯片→启动操作系统安装HighPoint 370驱动→关机将源盘和镜像盘接在IDE3、4口→进入HighPoint 370 BIOS设置RAID 1(步骤见上文介绍)→重启系统完成创建。
我们对两种RAID进行了简单的测试,虽然RAID 0的测试成绩让人有些不解,但是实际使用中仍然感觉比单硬盘快了很多,特别是Windows XP Professional的启动异常迅速,进度条一闪而过。
至于传输率曲线出现不稳定的情况,我们估计和平台选择有一些关系,毕竟集成芯片在进行这种高数据吞吐量的工作时非常容易被干扰。
不过即使是这样,我们也看到RAID 0系统的数据传输率达到了非常高的水平,一度接近60MB/s。
与RAID 0相比,RAID 1系统的性能虽然相对单磁盘系统没有什么明显的改善,但测试中我们发现RAID 1的工作曲线显得非常稳定,很少出现波动的情况。
再看看Winbench99 2.0中的磁盘测试成绩,一目了然。
对用户和操作系统而言,RAID 0和1是透明不影响任何操作的,我们就像使用一块硬盘一样。
编辑本段磁盘阵列实现方式磁盘阵列有两种方式可以实现,那就是“软件阵列”与“硬件阵列”。
软件阵列是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘,组成阵列。
如微软的Windows NT/2000 Server/Server 2003和NetVoll的NetWare两种操作系统都可以提供软件阵列功能,其中Windows NT/2000 Server/Server 2003可以提供RAID 0、RAID 1、RAID 5;NetWare操作系统可以实现RAID 1功能。
软件阵列可以提供数据冗余功能,但是磁盘子系统的性能会有所降低,有的降代还比较大,达30%左右。
服务器RAID 阵列卡
服务器存储的守护者:深入解析RAID阵列卡
在服务器世界中,阵列卡扮演着至关重要的角色,它就像一座桥梁,将硬盘的潜力转化为数据处理的高速通道。
全称为廉价冗余磁盘阵列的RAID技术,正是通过阵列卡的巧妙整合,实现了硬盘的高效管理和数据安全的双重保障。
阵列卡的历史演变
曾经,IDE阵列卡以其在大型服务器和工作站中的卓越性能,支持RAID 0、1、0+1、3、5,但随着技术的进步,它已逐渐被SATA阵列卡取代。
后者广泛应用于数据存储、网吧和企业级环境,支持RAID 0、1、0+1、5、6,满足了大容量和高安全性的需求。
SCSI阵列卡曾是高端服务器的首选,以其高速和高可用性著称,支持RAID 0、1、0+1、3、5,但随着SAS阵列卡的崛起,SCSI阵列卡逐渐淡出了主流舞台。
SAS阵列卡如今主导高端市场,不仅兼容SATA硬盘,还能提供RAID 0、1、5、10、50、6和60等多样化的解决方案。
RAID模式的解构
从RAID 0开始,它通过数据分片并行写入多块硬盘,提升速度,但对单块硬盘故障的容忍度极低。
RAID 1则以数据镜像的方式提供双倍的安全性,但硬盘利用率仅为50%。
RAID 5引入奇偶校验,既能保证速度,又能承受单块硬盘故障,但写入效率相对较低。
RAID 6通过双校验提供更高的容错性,支持两块硬盘同时故障,但写入性能有所牺牲。
RAID 10是RAID 1和RAID 0的结合,既保证了数据安全,又提升了读取速度,是企业环境中常见的首选。
RAID 50和RAID 60则是更高级别的容错解决方案,分别结合了RAID 5和RAID 0、RAID 6和RAID 0的优点,为高要求的存储环境提供了更强的保护。
选择与场景的匹配
每个RAID模式都有其适用的场景和挑战。
例如,对于追求速度和图形处理的环境,RAID 0可能是最佳选择,而对数据安全要求极高、预算充足的机构,则应倾向于RAID 10或更高级别的冗余。
总的来说,阵列卡和RAID技术的选择取决于你的数据需求、性能预算和对故障容错的考量。
每一步的决策都关乎数据的存亡与业务的连续性,因此,选择合适的RAID配置至关重要。