網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)及應(yīng)用 第2版 課件 項(xiàng)目二 RAID配置

項(xiàng)目2RAID配置Item2

-RAIDConfiguration網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)及應(yīng)用NetworkStorageTec.&App.目錄任務(wù)1認(rèn)識(shí)RAID任務(wù)2軟件RAID配置任務(wù)3主機(jī)BIOSRAID配置任務(wù)4RAID卡配置項(xiàng)目小結(jié)RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?概念

RAID是獨(dú)立硬盤(pán)冗余陣列，簡(jiǎn)稱(chēng)硬盤(pán)陣列。其基本思想就是把多個(gè)相對(duì)便宜的硬盤(pán)組合起來(lái)，成為一個(gè)冗余的硬盤(pán)陣列組，看起來(lái)就像一個(gè)單獨(dú)的硬盤(pán)或邏輯存儲(chǔ)單元。??SNIA官方給出的定義是：RAID是一種硬盤(pán)陣列，部分物理存儲(chǔ)空間用來(lái)記錄保存在剩余空間上的用戶數(shù)據(jù)的冗余信息。當(dāng)其中某一個(gè)硬盤(pán)或訪問(wèn)路徑發(fā)生故障時(shí)，冗余信息可用來(lái)重建用戶數(shù)據(jù)。所謂“冗余”就是同一個(gè)數(shù)據(jù)（塊）單元被存放在不同的RAID成員硬盤(pán)上，只有在數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤、損壞、丟失等特殊情況下才被使用，正常情況下而不被使用，貌似對(duì)于系統(tǒng)而言是“冗余”的信息。??由廉價(jià)冗余硬盤(pán)陣列進(jìn)化為獨(dú)立硬盤(pán)冗余陣列。RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID的組成一般由物理硬盤(pán)陣列、緩沖器和RAID控制器幾部分組成。?RAID的發(fā)展

目前業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是RAID0～RAID5，除RAID2外的四個(gè)等級(jí)被定為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中使用最多的RAID等級(jí)是RAID0、RAID1、RAID3、RAID5、RAID6和RAID10。??RAID每一個(gè)等級(jí)就代表一種實(shí)現(xiàn)方法和技術(shù)，等級(jí)之間并無(wú)高低之分。在實(shí)際應(yīng)用中，到底采用哪一個(gè)等級(jí)的技術(shù)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)，綜合考慮可用性、性能和成本來(lái)選擇合適的RAID等級(jí)。RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID的實(shí)現(xiàn)方式

有軟RAID、硬RAID以及軟硬混合RAID三種。??軟RAID由操作系統(tǒng)和CPU來(lái)完成，沒(méi)有獨(dú)立的RAID控制/處理芯片和I/O處理芯片?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)基本上都提供軟RAID支持，通過(guò)在硬盤(pán)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上添加一個(gè)軟件層，提供一個(gè)物理驅(qū)動(dòng)器與邏輯驅(qū)動(dòng)器之間的抽象層。目前，操作系統(tǒng)支持的最常見(jiàn)RAID等級(jí)有RAID0、RAID1、RAID10、RAID01、RAID5等。??硬RAID配備了專(zhuān)門(mén)的RAID控制/處理芯片和I/O處理芯片及陣列緩沖，不占用CPU資源，但成本很高。硬RAID通常都支持熱交換技術(shù)，可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)更換故障硬盤(pán)。硬RAID有RAID卡和主板上集成的RAID芯片兩種解決方案，服務(wù)器平臺(tái)多采用RAID卡。??軟硬混合RAID為了節(jié)省成本，采用廉價(jià)且處理能力較弱的處理控制芯片，RAID的任務(wù)處理大部分還是通過(guò)固件驅(qū)動(dòng)程序由CPU來(lái)完成的，性能和成本介于軟RAID和硬RAID之間。RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?

數(shù)據(jù)條帶（DataStrip）是硬盤(pán)中進(jìn)行一次數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的最小單元，可能由一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的扇區(qū)構(gòu)成。數(shù)據(jù)寫(xiě)入RAID時(shí)會(huì)被分成多個(gè)數(shù)據(jù)單元來(lái)并行寫(xiě)入多塊（相同規(guī)格的）硬盤(pán)中，這些數(shù)據(jù)單元在不同硬盤(pán)上的地址相同；數(shù)據(jù)讀取時(shí)會(huì)并行從多塊硬盤(pán)讀取條帶數(shù)據(jù)，最后完整輸出。這種使用大小一致的數(shù)據(jù)單元組織數(shù)據(jù)的方式稱(chēng)作條帶化。條帶用條帶深度來(lái)表示，又叫條帶大小。這個(gè)參數(shù)指的是寫(xiě)在每塊硬盤(pán)上的條帶數(shù)據(jù)塊的大小。RAID的數(shù)據(jù)塊大小一般在2～512KB（或更大），其數(shù)值是2的次方，即2KB、4KB、8KB、16KB、64KB等。在同一個(gè)陣列中，多個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上相同位置（或說(shuō)相同編號(hào)）的條帶我們使用分條（Stipe）來(lái)表示，即分條是由同一硬盤(pán)柱面上的條帶組成的。關(guān)鍵技術(shù)2數(shù)據(jù)條帶：鏡像：數(shù)據(jù)校驗(yàn)：

RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1RAID分條寬度是指同時(shí)可以并發(fā)讀或?qū)懙臈l帶數(shù)量。這個(gè)數(shù)量等于RAID中的物理成員硬盤(pán)數(shù)量。條帶化本質(zhì)上是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分割成相同大小的數(shù)據(jù)塊，把每段數(shù)據(jù)分別寫(xiě)入陣列中的不同硬盤(pán)上的一種方法。簡(jiǎn)而言之，是一種將多個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器合并為一個(gè)卷的方法。

為什么能夠提高磁盤(pán)的I/O性能？關(guān)鍵技術(shù)2數(shù)據(jù)條帶：鏡像：數(shù)據(jù)校驗(yàn)：

RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?鏡像（Mirror）同時(shí)在硬盤(pán)陣列中產(chǎn)生兩個(gè)（甚至多個(gè)）完全相同的數(shù)據(jù)副本，分布在兩個(gè)（甚至多個(gè)）不同的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組上。提供完全的數(shù)據(jù)冗余能力，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)副本失效不可用時(shí)，外部系統(tǒng)仍可正常訪問(wèn)另外的副本，不會(huì)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行和性能產(chǎn)生影響。鏡像不需要額外的計(jì)算和校驗(yàn)，直接復(fù)制即可。鏡像技術(shù)可以從多個(gè)副本進(jìn)行并發(fā)同時(shí)讀取數(shù)據(jù)，不僅提供更高了數(shù)據(jù)的可用性，也提高了數(shù)據(jù)的的讀I/O性能。寫(xiě)數(shù)據(jù)是不能并行的，因此寫(xiě)多個(gè)副本會(huì)導(dǎo)致I/O性能降低。鏡像技術(shù)提供了非常高的數(shù)據(jù)安全性，其代價(jià)需要至少雙倍的存儲(chǔ)空間。高成本限制了鏡像的廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于至關(guān)重要的數(shù)據(jù)保護(hù)。關(guān)鍵技術(shù)2數(shù)據(jù)條帶：鏡像：數(shù)據(jù)校驗(yàn)：

RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?數(shù)據(jù)校驗(yàn)（DataParity）通過(guò)算法檢測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，并在能力允許的前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，用較小的數(shù)據(jù)冗余代價(jià)換取了極佳的數(shù)據(jù)完整性和可靠性，為數(shù)據(jù)提供安全性保障。采用數(shù)據(jù)校驗(yàn)時(shí)，RAID要在寫(xiě)入數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，并將得到的校驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RAID的成員硬盤(pán)中。校驗(yàn)數(shù)據(jù)可以集中保存在某個(gè)硬盤(pán)或分散存儲(chǔ)在多個(gè)不同硬盤(pán)中。不同RAID等級(jí)的校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)各不相同。當(dāng)其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí)，通過(guò)反校驗(yàn)計(jì)算，以重建丟失的數(shù)據(jù)。校驗(yàn)技術(shù)相對(duì)鏡像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省了大量開(kāi)銷(xiāo)，但由于每次數(shù)據(jù)讀寫(xiě)都要進(jìn)行大量的校驗(yàn)運(yùn)算，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度要求很高，所以必須使用硬件RAID控制器。關(guān)鍵技術(shù)2數(shù)據(jù)條帶：鏡像：數(shù)據(jù)校驗(yàn)：

RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID0是一種簡(jiǎn)單的、無(wú)數(shù)據(jù)校驗(yàn)的數(shù)據(jù)條帶化技術(shù)，是把數(shù)據(jù)分成若干相等大小的塊，并把它們寫(xiě)到陣列的不同的硬盤(pán)上，第0塊被寫(xiě)到硬盤(pán)0中，第1塊被寫(xiě)到硬盤(pán)1中，依次類(lèi)推，直到所有數(shù)據(jù)分布完畢。從系統(tǒng)管理維度看，這些物理硬盤(pán)組成了一個(gè)更大的邏輯硬盤(pán)。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID0是一種簡(jiǎn)單的、無(wú)數(shù)據(jù)校驗(yàn)的數(shù)據(jù)條帶化技術(shù)，是把數(shù)據(jù)分成若干相等大小的塊，并把它們寫(xiě)到陣列的不同的硬盤(pán)上，第0塊被寫(xiě)到硬盤(pán)0中，第1塊被寫(xiě)到硬盤(pán)1中，依次類(lèi)推，直到所有數(shù)據(jù)分布完畢。從系統(tǒng)管理維度看，這些物理硬盤(pán)組成了一個(gè)更大的邏輯硬盤(pán)。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID0是一種簡(jiǎn)單的、無(wú)數(shù)據(jù)校驗(yàn)的數(shù)據(jù)條帶化技術(shù)，是把數(shù)據(jù)分成若干相等大小的塊，并把它們寫(xiě)到陣列的不同的硬盤(pán)上，第0塊被寫(xiě)到硬盤(pán)0中，第1塊被寫(xiě)到硬盤(pán)1中，依次類(lèi)推，直到所有數(shù)據(jù)分布完畢。從系統(tǒng)管理維度看，這些物理硬盤(pán)組成了一個(gè)更大的邏輯硬盤(pán)。??在實(shí)際中，RAID0將所在硬盤(pán)條帶化后組成大容量的存儲(chǔ)空間，將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在所有硬盤(pán)中，這實(shí)際上不是一種真正的RAID，因?yàn)樗⒉惶峁┤魏涡问降娜哂嗖呗?，任何一塊硬盤(pán)毀損都將導(dǎo)致整個(gè)RAID中的所有數(shù)據(jù)丟失，因此RAID0的可靠性最差。??RAID0具有低成本、極高的讀寫(xiě)性能、高存儲(chǔ)空間利用率等特性，適用于對(duì)速度要求嚴(yán)格，但對(duì)可靠性要求不高、數(shù)據(jù)保護(hù)不重要的應(yīng)用，如視頻處理、圖像處理、臨時(shí)文件的轉(zhuǎn)儲(chǔ)等場(chǎng)合。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID1

采用鏡像冗余來(lái)提高可靠性，即每一個(gè)工作盤(pán)都有一個(gè)鏡像盤(pán)。數(shù)據(jù)塊D0和D1的副本同時(shí)寫(xiě)入兩個(gè)硬盤(pán)中（硬盤(pán)1和硬盤(pán)2），其他數(shù)據(jù)塊也以相同的方式（鏡像）寫(xiě)入RAID1硬盤(pán)組中。寫(xiě)入時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)被同時(shí)寫(xiě)入工作硬盤(pán)和鏡像硬盤(pán)，而讀數(shù)據(jù)時(shí)只從工作盤(pán)讀出，一旦工作盤(pán)發(fā)生故障，系統(tǒng)將立即把鏡像盤(pán)調(diào)整為工作盤(pán)，從鏡像盤(pán)中讀出數(shù)據(jù)。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID1

采用鏡像冗余來(lái)提高可靠性，即每一個(gè)工作盤(pán)都有一個(gè)鏡像盤(pán)。數(shù)據(jù)塊D0和D1的副本同時(shí)寫(xiě)入兩個(gè)硬盤(pán)中（硬盤(pán)1和硬盤(pán)2），其他數(shù)據(jù)塊也以相同的方式（鏡像）寫(xiě)入RAID1硬盤(pán)組中。寫(xiě)入時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)被同時(shí)寫(xiě)入工作硬盤(pán)和鏡像硬盤(pán)，而讀數(shù)據(jù)時(shí)只從工作盤(pán)讀出，一旦工作盤(pán)發(fā)生故障，系統(tǒng)將立即把鏡像盤(pán)調(diào)整為工作盤(pán)，從鏡像盤(pán)中讀出數(shù)據(jù)。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID1

采用鏡像冗余來(lái)提高可靠性，即每一個(gè)工作盤(pán)都有一個(gè)鏡像盤(pán)。數(shù)據(jù)塊D0和D1的副本同時(shí)寫(xiě)入兩個(gè)硬盤(pán)中（硬盤(pán)1和硬盤(pán)2），其他數(shù)據(jù)塊也以相同的方式（鏡像）寫(xiě)入RAID1硬盤(pán)組中。寫(xiě)入時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)被同時(shí)寫(xiě)入工作硬盤(pán)和鏡像硬盤(pán)，而讀數(shù)據(jù)時(shí)只從工作盤(pán)讀出，一旦工作盤(pán)發(fā)生故障，系統(tǒng)將立即把鏡像盤(pán)調(diào)整為工作盤(pán)，從鏡像盤(pán)中讀出數(shù)據(jù)。??RAID1在數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)，響應(yīng)時(shí)間會(huì)有所影響，但是讀數(shù)據(jù)的時(shí)候沒(méi)有影響，因此其讀取性能幾乎與RAID0接近。RAID1提供了最佳的數(shù)據(jù)保護(hù)，一旦工作硬盤(pán)發(fā)生故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從鏡像硬盤(pán)讀取數(shù)據(jù)，不會(huì)影響用戶工作。??RAID1由于工作硬盤(pán)和鏡像硬盤(pán)保存了相同的信息，可靠性很高，但是因?yàn)槠溥壿嬘脖P(pán)的總?cè)萘康扔谒形锢碛脖P(pán)容量的一半，所以硬盤(pán)的空間利用率僅有50%，成本很高。因此RAID1常用于讀寫(xiě)性能要求高、對(duì)出錯(cuò)率要求極嚴(yán)的數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合，關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID10

RAID1+RAID0

，是將鏡像和條帶進(jìn)行組合的RAID級(jí)別，先進(jìn)行鏡像（RAID1）然后再做條帶（RAID0）。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID3和RAID4

RAID3采用單硬盤(pán)容錯(cuò)和并行數(shù)據(jù)傳輸，先采用分條技術(shù)將數(shù)據(jù)分塊，然后再將這些塊進(jìn)行異或運(yùn)算得到奇偶校驗(yàn)結(jié)果，最后把結(jié)果寫(xiě)到最后一個(gè)盤(pán)，這個(gè)盤(pán)是RAID3組的奇偶校驗(yàn)硬盤(pán)。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID3和RAID4

RAID3采用單硬盤(pán)容錯(cuò)和并行數(shù)據(jù)傳輸，先采用分條技術(shù)將數(shù)據(jù)分塊，然后再將這些塊進(jìn)行異或運(yùn)算得到奇偶校驗(yàn)結(jié)果，最后把結(jié)果寫(xiě)到最后一個(gè)盤(pán)，這個(gè)盤(pán)是RAID3組的奇偶校驗(yàn)硬盤(pán)。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID3和RAID4

RAID3采用單硬盤(pán)容錯(cuò)和并行數(shù)據(jù)傳輸，先采用分條技術(shù)將數(shù)據(jù)分塊，然后再將這些塊進(jìn)行異或運(yùn)算得到奇偶校驗(yàn)結(jié)果，最后把結(jié)果寫(xiě)到最后一個(gè)盤(pán)，這個(gè)盤(pán)是RAID3組的奇偶校驗(yàn)硬盤(pán)。RAID3完好時(shí)讀性能與RAID0完全一致，并行從多個(gè)硬盤(pán)條帶讀取數(shù)據(jù)，性能非常高，同時(shí)還提供了數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力。不足是校驗(yàn)盤(pán)很容易成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸，這種情況被稱(chēng)為RAID3的“寫(xiě)懲罰”。RAID3會(huì)把數(shù)據(jù)的寫(xiě)入操作分散到多個(gè)硬盤(pán)上進(jìn)行，然而不管是向哪一個(gè)數(shù)據(jù)盤(pán)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，都需要同時(shí)重寫(xiě)校驗(yàn)盤(pán)中的相關(guān)信息。因此，對(duì)于那些經(jīng)常需要執(zhí)行大量寫(xiě)入操作的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，校驗(yàn)盤(pán)的負(fù)載將會(huì)很大，無(wú)法滿足程序的運(yùn)行速度，從而導(dǎo)致整個(gè)RAID系統(tǒng)性能下降。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID3和RAID4

RAID4與RAID3的原理大致相同，區(qū)別在于條帶化的方式不同。RAID4按照塊的方式來(lái)組織數(shù)據(jù)，寫(xiě)操作只涉及當(dāng)前數(shù)據(jù)盤(pán)和校驗(yàn)盤(pán)兩個(gè)盤(pán)，多個(gè)I/O請(qǐng)求可以同時(shí)得到處理，提高了系統(tǒng)性能。RAID4

按塊存儲(chǔ)可以保單證塊的完整性，可以避免受到其他硬盤(pán)上同條帶產(chǎn)生的不利影響。RAID4

提供了非常好的讀性能，但單一的校驗(yàn)盤(pán)往往成為系統(tǒng)性能的瓶頸。對(duì)于寫(xiě)操作，RAID4

只能逐個(gè)硬盤(pán)進(jìn)行寫(xiě)操作，包括寫(xiě)入校驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此寫(xiě)性能比較差。而且隨著成員硬盤(pán)數(shù)量的增加，校驗(yàn)盤(pán)的系統(tǒng)瓶頸將更加突出。正是由于如上這些限制和不足，所以RAID4在實(shí)際應(yīng)用中很少見(jiàn)，主流存儲(chǔ)產(chǎn)品也很少使用RAID4保護(hù)。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID5

是改進(jìn)版的RAID3。不同的是，RAID5把校驗(yàn)數(shù)據(jù)按照循環(huán)的方式有規(guī)律地均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤(pán)上，每個(gè)RAID成員硬盤(pán)同時(shí)保存了數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息，很好地解決了RAID3出現(xiàn)的寫(xiě)瓶頸或熱點(diǎn)問(wèn)題。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID5

是改進(jìn)版的RAID3。不同的是，RAID5把校驗(yàn)數(shù)據(jù)按照循環(huán)的方式有規(guī)律地均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤(pán)上，每個(gè)RAID成員硬盤(pán)同時(shí)保存了數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息，很好地解決了RAID3出現(xiàn)的寫(xiě)瓶頸或熱點(diǎn)問(wèn)題。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID5

是改進(jìn)版的RAID3。不同的是，RAID5把校驗(yàn)數(shù)據(jù)按照循環(huán)的方式有規(guī)律地均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤(pán)上，每個(gè)RAID成員硬盤(pán)同時(shí)保存了數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息，很好地解決了RAID3出現(xiàn)的寫(xiě)瓶頸或熱點(diǎn)問(wèn)題。RAID5是最常用的RAID方式之一，是RAID0和RAID1的折中方案。RAID5要求最少三塊硬盤(pán)，其中一塊硬盤(pán)作為冗余存放校驗(yàn)數(shù)據(jù)，另外兩塊物理硬盤(pán)存放原始數(shù)據(jù)，即該RAID5的有效數(shù)據(jù)空間是兩塊物理硬盤(pán)空間的和。RAID5讀取速度和RAID0相同，但寫(xiě)入速度不及RAID0，因?yàn)?/3空間是校驗(yàn)數(shù)據(jù)。RAID5允許在最多損壞一塊硬盤(pán)的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完全恢復(fù)，安全性比RAID0高出很多。RAID5適合用于對(duì)性能和安全有一定要求但又不太高的情況。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID50

是將RAID5和RAID0進(jìn)行兩級(jí)組合的RAID級(jí)別，第一級(jí)是RAID5，第二級(jí)為RAID0。兩個(gè)子組被配置成RAID5，這兩個(gè)子組再形成RAID0。每個(gè)RAID5子組完全獨(dú)立于對(duì)方。RAID50需要至少六個(gè)硬盤(pán)，因?yàn)橐粋€(gè)RAID5組最少需要三個(gè)硬盤(pán)。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID6

引入了雙重獨(dú)立的校驗(yàn)算法（P和Q校驗(yàn)算法），它可以保證在陣列中同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)硬盤(pán)失效時(shí)，陣列仍能夠繼續(xù)工作，不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。RAID6等級(jí)是在RAID5的基礎(chǔ)上為了進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)而設(shè)計(jì)的一種RAID方式，它可以看作是一種擴(kuò)展的RAID5等級(jí)。在RAID6中，每個(gè)數(shù)據(jù)塊都會(huì)被分成若干個(gè)子塊，其中包括數(shù)據(jù)塊本身（例如D0）、P校驗(yàn)塊（例如P1和Q校驗(yàn)塊（例如Q1）。P校驗(yàn)塊是通過(guò)對(duì)同一分條內(nèi)所有用戶數(shù)據(jù)塊的簡(jiǎn)單異或運(yùn)算得到的；而Q校驗(yàn)塊需要對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行GF（“伽羅華域”）變換得出里德·所羅門(mén)（ReedSolomon）碼，得到一系列系數(shù)Ki、Kj、Km、…，再通過(guò)Q=（Ki⊕數(shù)據(jù)塊1）⊕（Kj⊕數(shù)據(jù)塊2）⊕（Km⊕數(shù)據(jù)塊3）⊕…求出。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：

RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID6

在RAID6的實(shí)現(xiàn)中，用戶數(shù)據(jù)和校驗(yàn)數(shù)據(jù)分布在同一分條的所有硬盤(pán)上。當(dāng)兩個(gè)硬盤(pán)同時(shí)失效時(shí)，即可通過(guò)求解兩元方程來(lái)重建兩個(gè)硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)。下圖展示了五個(gè)物理硬盤(pán)組成的RAID6原理圖。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3圖中，P1是通過(guò)對(duì)D0，D1，D2所在的分條0進(jìn)行異或操作獲得的，P2是對(duì)D3，D4，D5所在的分條1異或操作實(shí)現(xiàn)的，其他的分條依次類(lèi)推。Q1是對(duì)D0，D1，D2所在的分條0條進(jìn)行GF變換再異或操作實(shí)現(xiàn)的，Q2是對(duì)D3，D4，D5所在的分條1進(jìn)行GF變換再異或運(yùn)算，其他的分條也依次類(lèi)推。RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：

RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?

每一種RAID硬盤(pán)陣列都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇適合的RAID主要根據(jù)應(yīng)用從數(shù)據(jù)可靠性、I/O性能和成本三個(gè)方面綜合權(quán)衡。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID應(yīng)用選擇4RAID

等級(jí)RAID0RAID1RAID3RAID5RAID6RAID10技術(shù)條帶鏡像專(zhuān)用奇偶校驗(yàn)條帶分布奇偶校驗(yàn)條帶雙重奇偶校驗(yàn)條帶鏡像加條帶容錯(cuò)性無(wú)有有有有有冗余類(lèi)型無(wú)有有有有有熱備份選擇無(wú)有有有有有讀性能高低高高高高隨機(jī)寫(xiě)性能高低低一般低一般連續(xù)寫(xiě)性能高低低低低一般需要硬盤(pán)數(shù)n≥12n(n≥1)n≥3n≥3n≥42n(n≥2)≥4可用容量全部50%(n-1)/n(n-1)/n(n-2)/n50%RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?大容量

這是RAID的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)，它擴(kuò)大了硬盤(pán)的容量?，F(xiàn)在單個(gè)硬盤(pán)的容量就可以到32TB及以上，這樣RAID的存儲(chǔ)容量就可以達(dá)到PB級(jí)，大多數(shù)的存儲(chǔ)需求都可以滿足。?高性能

受益于數(shù)據(jù)條帶化技術(shù)，RAID將數(shù)據(jù)I/O分散到各個(gè)成員硬盤(pán)上，從而獲得與單個(gè)硬盤(pán)相比成倍增長(zhǎng)的聚合I/O性能。?可靠性

可用性和可靠性是RAID的另一個(gè)重要特征。RAID冗余技術(shù)大幅提升了數(shù)據(jù)可用性和可靠性，保證了若干硬盤(pán)出錯(cuò)時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，不影響系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。?可管理性

實(shí)際上，RAID是一種虛擬化技術(shù)，它將多個(gè)物理硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器虛擬成一個(gè)大容量的邏輯驅(qū)動(dòng)器。用戶就可以在這個(gè)虛擬驅(qū)動(dòng)器上來(lái)組織和存儲(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，大大簡(jiǎn)化管理工作。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID應(yīng)用選擇4RAID的優(yōu)勢(shì)5RAID簡(jiǎn)介任務(wù)1

認(rèn)識(shí)RAIDTask1UnderstandRAID1?

圍繞RAID是什么、能干什么兩個(gè)主題：介紹了RAID的概念和組成，回答了RAID是什么。然后針對(duì)能干什么，從RAID關(guān)鍵技術(shù)入手，說(shuō)清楚技術(shù)內(nèi)涵，以七種不同等級(jí)的RAID為例，詳細(xì)介紹了技術(shù)的應(yīng)用，給出了實(shí)際應(yīng)用時(shí)RAID的選擇策略。需要明確的是：RAID是一種歷久彌新的技術(shù)，關(guān)鍵目標(biāo)是提高數(shù)據(jù)可靠性和I/O性能，主要用在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、高性能桌面系統(tǒng)和工作站中，可以在部分硬盤(pán)（單塊或多塊）損壞的情況下，仍能保證系統(tǒng)不中斷地連續(xù)運(yùn)行。關(guān)鍵技術(shù)2常用RAID級(jí)別3RAID應(yīng)用選擇4RAID的優(yōu)勢(shì)5任務(wù)小結(jié)6配置準(zhǔn)備工作任務(wù)2軟件RAID配置Task2SoftwareRAIDConfiguration1?硬、軟件環(huán)境??DellLatitute5310（Core(TM)i7CPU/16GB內(nèi)存/1TSSD）便攜式電腦??虛擬機(jī)VMware（VMware官網(wǎng)下載虛擬機(jī)軟件VMware17.0pro）??Windows10x64（教育版）操作系統(tǒng)??第三方的計(jì)算機(jī)硬盤(pán)檢測(cè)工具CrystalDiskMark配置準(zhǔn)備工作任務(wù)2軟件RAID配置Task2SoftwareRAIDConfiguration1配置過(guò)程2?配置過(guò)程（詳見(jiàn)教材內(nèi)容）第一步，按照虛擬機(jī)VMware向?qū)г谥鳈C(jī)上成功安裝Windows10×64虛擬機(jī)（2G內(nèi)存/2個(gè)處理器/60GB硬盤(pán)NVMe）；第二步，創(chuàng)建虛擬硬盤(pán)；第三步，初始化創(chuàng)建的虛擬硬盤(pán)；第四步，創(chuàng)建RAID0；第五步，創(chuàng)建RAID1；第六步，性能測(cè)試。配置過(guò)程總結(jié)。配置準(zhǔn)備工作任務(wù)2軟件RAID配置Task2SoftwareRAIDConfiguration1配置過(guò)程2?軟RAID使用主機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，依賴電腦CPU的能力和RAID算法，以系統(tǒng)性能些許降低為代價(jià)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余。本任務(wù)使用Windows10虛擬機(jī)，實(shí)現(xiàn)了RAID0和RAID1兩種等級(jí)軟RAID的配置。軟RAID易于管理和維護(hù)，可以在不同的硬件平臺(tái)上使用。在更換硬盤(pán)或升級(jí)存儲(chǔ)容量時(shí)，軟RAID可以更方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移和重新構(gòu)建陣列。不足之處在于對(duì)于不同的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)兼容性要求較高。盡管軟RAID0是一種非常有效的RAID解決方案，但其寫(xiě)入性能卻比硬件RAID0差很多。這是由于軟RAID0需要CPU在處理數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行額外計(jì)算，而硬RAID0則可以直接通過(guò)I/O控制器來(lái)操作數(shù)據(jù)。任務(wù)小結(jié)3配置準(zhǔn)備工作任務(wù)3主機(jī)BIOSRAID配置Task3HostBIOSRAIDConfiguration1?硬、軟件環(huán)境??選擇華碩（ASUS）ROGSTRIXZ790-AGAMING主板（型號(hào)：Z790-A吹雪D5），這個(gè)主板上板載總共有4個(gè)M.2接口，其中M.2_1為CPU通道支持，其他三個(gè)均為Z790芯片組支持：主板上安裝三條256GB的M.2NVMeSSD，其中一個(gè)安裝到M.2_1上，另外兩個(gè)安裝到M.2_3和M.2_4位置上。??主板上自帶的UEFIBIOSUtility。

配置準(zhǔn)備工作任務(wù)3主機(jī)BIOSRAID配置Task3HostBIOSRAIDConfiguration1?配置過(guò)程（詳見(jiàn)教材內(nèi)容）第一步，開(kāi)機(jī)進(jìn)入BIOS。第二步，兼容性支持模塊（CompatibilitySupportModule，CSM）設(shè)置。第三步，系統(tǒng)代理（SA）配置。第四步，BIOS重啟。第五步，進(jìn)入創(chuàng)建的RAID。第六步，配置RAID