RAID工作模式分類.doc

RAID的幾種工作模式 1、RAID0 即Data Stripping數(shù)據(jù)分條技術(shù)。RAID 0可以把多塊硬盤連成一個(gè)容量更大的硬盤群，可以提高磁 盤的性能和吞吐量。RAID 0沒有冗余或錯(cuò)誤修復(fù)能力，成本低，要求至少兩個(gè)磁盤，一般只是在那些對數(shù) 據(jù)安全性要求不高的情況下才被使用。 （1）、RAID 0最簡單方式 就是把x塊同樣的硬盤用硬件的形式通過智能磁盤控制器或用操作系統(tǒng)中的磁盤驅(qū)動(dòng)程序以軟件的方 式串聯(lián)在一起，形成一個(gè)獨(dú)立的邏輯驅(qū)動(dòng)器，容量是單獨(dú)硬盤的x倍,在電腦數(shù)據(jù)寫時(shí)被依次寫入到各磁盤 中，當(dāng)一塊磁盤的空間用盡時(shí)，數(shù)據(jù)就會(huì)被自動(dòng)寫入到下一塊磁盤中，它的好處是可以增加磁盤的容量。 速度與其中任何一塊磁盤的速度相同，如果其中的任何一塊磁盤出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)受到破壞，可靠 性是單獨(dú)使用一塊硬盤的1/n。 （2）、RAID 0的另一方式 是用n塊硬盤選擇合理的帶區(qū)大小創(chuàng)建帶區(qū)集，最好是為每一塊硬盤都配備一個(gè)專門的磁盤控制器,在 電腦數(shù)據(jù)讀寫時(shí)同時(shí)向n塊磁盤讀寫數(shù)據(jù),速度提升n倍。提高系統(tǒng)的性能。 2、RAID 1 RAID 1稱為磁盤鏡像：把一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個(gè)磁盤上，在不影響性能情況下最大限度的保證 系統(tǒng)的可靠性和可修復(fù)性上，具有很高的數(shù)據(jù)冗余能力，但磁盤利用率為50%，故成本最高，多用在保存 關(guān)鍵性的重要數(shù)據(jù)的場合。RAID 1有以下特點(diǎn)： （1）、RAID 1的每一個(gè)磁盤都具有一個(gè)對應(yīng)的鏡像盤，任何時(shí)候數(shù)據(jù)都同步鏡像，系統(tǒng)可以從一組 鏡像盤中的任何一個(gè)磁盤讀取數(shù)據(jù)。 （2）、磁盤所能使用的空間只有磁盤容量總和的一半，系統(tǒng)成本高。 （3）、只要系統(tǒng)中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用，甚至可以在一半數(shù)量的硬盤出現(xiàn)問 題時(shí)系統(tǒng)都可以正常運(yùn)行。 （4）、出現(xiàn)硬盤故障的RAID系統(tǒng)不再可靠，應(yīng)當(dāng)及時(shí)的更換損壞的硬盤，否則剩余的鏡像盤也出現(xiàn) 問題，那么整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。 （5）、更換新盤后原有數(shù)據(jù)會(huì)需要很長時(shí)間同步鏡像，外界對數(shù)據(jù)的訪問不會(huì)受到影響，只是這時(shí) 整個(gè)系統(tǒng)的性能有所下降。 （6）、RAID 1磁盤控制器的負(fù)載相當(dāng)大，用多個(gè)磁盤控制器可以提高數(shù)據(jù)的安全性和可用性。 3、RAID0+1 把RAID0和RAID1技術(shù)結(jié)合起來，數(shù)據(jù)除分布在多個(gè)盤上外，每個(gè)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。RAID0+1要在磁盤鏡像中建立 帶區(qū)集至少4個(gè)硬盤。 4、RAID2 電腦在寫入數(shù)據(jù)時(shí)在一個(gè)磁盤上保存數(shù)據(jù)的各個(gè)位，同時(shí)把一個(gè)數(shù)據(jù)不同的位運(yùn)算得到的海明校驗(yàn)碼 保存另一組磁盤上，由于海明碼可以在數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤的情況下將錯(cuò)誤校正，以保證輸出的正確。但海明碼 使用數(shù)據(jù)冗余技術(shù)，使得輸出數(shù)據(jù)的速率取決于驅(qū)動(dòng)器組中速度最慢的磁盤。RAID2控制器的設(shè)計(jì)簡單。 5、RAID3：帶奇偶校驗(yàn)碼的并行傳送 RAID 3使用一個(gè)專門的磁盤存放所有的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，而在剩余的磁盤中創(chuàng)建帶區(qū)集分散數(shù)據(jù)的讀寫操作 。當(dāng)一個(gè)完好的RAID 3系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)，只需要在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)盤中找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀取操作即可。但 當(dāng)向RAID 3寫入數(shù)據(jù)時(shí)，必須計(jì)算與該數(shù)據(jù)塊同處一個(gè)帶區(qū)的所有數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)值，并將新值重新寫入到 校驗(yàn)塊中，這樣無形雖增加系統(tǒng)開銷。當(dāng)一塊磁盤失效時(shí)，該磁盤上的所有數(shù)據(jù)塊必須使用校驗(yàn)信息重新 建立，如果所要讀取的數(shù)據(jù)塊正好位于已經(jīng)損壞的磁盤，則必須同時(shí)讀取同一帶區(qū)中的所有其它數(shù)據(jù)塊， 并根據(jù)校驗(yàn)值重建丟失的數(shù)據(jù)，這使系統(tǒng)減慢。當(dāng)更換了損壞的磁盤后，系統(tǒng)必須一個(gè)數(shù)據(jù)塊一個(gè)數(shù)據(jù)塊 的重建壞盤中的數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)受到嚴(yán)重的影響。RAID 3最大不足是校驗(yàn)盤很容易成為整個(gè)系統(tǒng) 的瓶頸，對于經(jīng)常大量寫入操作的應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致整個(gè)RAID系統(tǒng)性能的下降。RAID 3適合用于數(shù)據(jù)庫和WEB服 務(wù)器等。 6、 RAID4 RAID4即帶奇偶校驗(yàn)碼的獨(dú)立磁盤結(jié)構(gòu)，RAID4和RAID3很象，它對數(shù)據(jù)的訪問是按數(shù)據(jù)塊進(jìn)行的，也 就是按磁盤進(jìn)行的，每次是一個(gè)盤，RAID4的特點(diǎn)和RAID3也挺象，不過在失敗恢復(fù)時(shí)，它的難度可要比 RAID3大得多了，控制器的設(shè)計(jì)難度也要大許多，而且訪問數(shù)據(jù)的效率不怎么好。 7、 RAID5 RAID 5把校驗(yàn)塊分散到所有的數(shù)據(jù)盤中。RAID 5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(huì)在所有的RAID磁盤中進(jìn)行均衡，從而 消除了產(chǎn)生瓶頸的可能。RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體訪問效率不錯(cuò)。RAID 5提高 了系統(tǒng)可靠性，但對數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿行越鉀Q不好，而且控制器的設(shè)計(jì)也相當(dāng)困難。 8、RAID6 RAID6即帶有兩種分布存儲(chǔ)的奇偶校驗(yàn)碼的獨(dú)立磁盤結(jié)構(gòu)，它是對RAID5的擴(kuò)展，主要是用于要求數(shù)據(jù) 絕對不能出錯(cuò)的場合，使用了二種奇偶校驗(yàn)值，所以需要N+2個(gè)磁盤，同時(shí)對控制器的設(shè)計(jì)變得十分復(fù)雜 ，寫入速度也不好，用于計(jì)算奇偶校驗(yàn)值和驗(yàn)證數(shù)據(jù)正確性所花費(fèi)的時(shí)間比較多，造成了不必須的負(fù)載， 很少人用。 9、 RAID7 RAID7即優(yōu)化的高速數(shù)據(jù)傳送磁盤結(jié)構(gòu)，它所有的I/O傳送均是同步進(jìn)行的，可以分別控制，這樣提高 了系統(tǒng)的并行性和系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)的速度；每個(gè)磁盤都帶有高速緩沖存儲(chǔ)器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以使用任何實(shí) 時(shí)操作芯片，達(dá)到不同實(shí)時(shí)系統(tǒng)的需要。允許使用SNMP協(xié)議進(jìn)行管理和監(jiān)視，可以對校驗(yàn)區(qū)指定獨(dú)立的傳 送信道以提高效率?？梢赃B接多臺(tái)主機(jī)，當(dāng)多用戶訪問系統(tǒng)時(shí)，訪問時(shí)間幾乎接近于0。但如果系統(tǒng)斷電 ，在高速緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)就會(huì)全部丟失，因此需要和UPS一起工作，RAID7系統(tǒng)成本很高。 10、 RAID10 RAID10即高可靠性與高效磁盤結(jié)構(gòu)它是一個(gè)帶區(qū)結(jié)構(gòu)加一個(gè)鏡象結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到既高效又高速的目的。這 種新結(jié)構(gòu)的價(jià)格高，可擴(kuò)充性不好。 11、 RAID53 RAID7即高效數(shù)據(jù)傳送磁盤結(jié)構(gòu)，是RAID3和帶區(qū)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一，因此它速度比較快，也有容錯(cuò)功能。但價(jià)格 十分高，不易于實(shí)現(xiàn)。 三、應(yīng)用RAID技術(shù) 要使用磁盤RAID主要有兩種方式，第一種就是RAID適配卡，通過RAID適配卡插入PCI插槽再接上硬盤 實(shí)現(xiàn)硬盤的RAID功能。第二種方式就是直接在主板上集成RAID控制芯片，讓主板能直接實(shí)現(xiàn)磁盤RAID。這 種方式成本比專用的RAID適配卡低很多。 此外還可以用2k or xp or linux系統(tǒng)做成軟raid. 個(gè)人使用磁盤RAID主要是用RAID0、 RAID1或RAID01工作模式。 四、以HP XW4200 Workstation為例詳述如何配置RAID（企業(yè)用） 產(chǎn)品信息 HP XW4200 Workstation 使用了 Intel 925X Express北橋 ICH6R南橋。 需要軟件 配置RAID時(shí)需要先安裝軟件，即獨(dú)立RAID卡驅(qū)動(dòng)，該軟件的下載方法為： 打開惠普中文網(wǎng)站首頁 /； 點(diǎn)擊“支持及驅(qū)動(dòng)程序”； 選擇“下載驅(qū)動(dòng)程序和軟件”并在搜索產(chǎn)品空行中輸入產(chǎn)品名稱“xw4200”，點(diǎn)擊“”按鈕； 選擇Intel Application Accelerator 應(yīng)用程序加速器,文件名 SP28501.EXE，文件大小 3.6MB。 使用方法： 下載驅(qū)動(dòng)到本地硬盤。 運(yùn)行下載的程序,按照屏幕提示安裝驅(qū)動(dòng)。 調(diào)試步驟 進(jìn)入bios設(shè)置，選擇storage menustorage option-SATA Emulation-打開RAID，存盤退出； 在機(jī)器post之后會(huì)出現(xiàn)按Ctrl+I進(jìn)入SATA RAID設(shè)置，XW4200集成的是ICH6R的SATA RAID； 安裝系統(tǒng)需要加載RAID驅(qū)動(dòng)程序，下載IAA軟件，解壓縮后有個(gè)Driver目錄，把Driver里面的東西拷到一張軟盤內(nèi)； 安裝系統(tǒng)時(shí)按F6加載，選擇ICH6R第一項(xiàng)驅(qū)動(dòng)程序之后就按正常安裝了。 詳細(xì)步驟 開機(jī)看到hp或COMPAQ標(biāo)志時(shí)按F10，選擇bios菜單中的Advanced 選項(xiàng)，打開Device Options，選擇SATA RAID項(xiàng)，將Option ROM值設(shè)置為Enabled； 重新開機(jī)時(shí)按CTRL+I，即可進(jìn)入RAID控制器配置選項(xiàng)，屏幕 會(huì)有如下顯示： create raid volume delete raid voleme reset disks to non-raid exit 最下面一行會(huì)顯示出“physical disks: SATA 0 硬盤型號(hào) SATA 1 硬盤型號(hào)”，例如：“physical disks: SATA 0 st380012as SATA 1 WDC WD800JD-60J”。 選 擇第一項(xiàng)create raid volume后，在“NAME”處輸入raid名稱，比如“RAID 1”，確認(rèn)后將“RAID LEVEL”改為“RAID 1（MERROR）”。下面“CAPACITY”處輸入要用來做RAID 1的空間大小，這里采用默認(rèn)的最大值。最后在“CREAT VOLUME”處確認(rèn)后創(chuàng)建完畢。 從光盤啟動(dòng)安裝XP。出現(xiàn)按F6加載驅(qū)動(dòng) 提示時(shí)，按F6“S”確認(rèn)插入存有raid驅(qū)動(dòng)的軟盤選擇第一項(xiàng)“Intel 82801 FR Sata Raid Controller(Desktop ICH6R)”,之后開始安裝WINDOWS XP操作系統(tǒng)。 安裝好主板芯片組和Intel Application Accelerator 應(yīng)用程序加速器后可以看到 intel RAID Contrllers-intel ®820801FR SATA RAID -Arrays Vlumesraid1 為硬盤標(biāo)為綠色符號(hào)。RAID Hard drivers看到兩個(gè)硬盤 ，且在“磁盤管理”中只能看到50%的磁盤容量（即一塊硬盤的容量）。 各種測試對已有系統(tǒng)的影響 做 好RAID 1 后，拔下任意一個(gè)硬盤后，可以看到RAID 1沒有變化，可以順利進(jìn)入系統(tǒng)，但系統(tǒng)會(huì)提示“a raid volume is degrader”(because of missing hard drives)，且在INTEL 加速工具中可以看到變化,intel RAID Contrllers-intel®820801FR SATA RAID -Arrays 0 VlumesRAID1 為硬盤標(biāo)為黃色符號(hào)。RAID Hard drivers里只看到一個(gè)硬盤。 按CTRL+I進(jìn)入RAID控制器配置選項(xiàng)后選擇第二項(xiàng)delete raid voleme（即刪除建立的RAID 1） 后，對任意一塊硬盤中的系統(tǒng)都沒有影響，保存的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。但在“磁盤管