1、RAID 技術文檔浪潮服務器技術支持部 1 RAID 技術與使用第一章 RAID 的技術簡介RAID 概況RAID 是 Redundant array of Inexpensive Disks 的簡稱，意即：廉價冗余磁盤陣列系統(tǒng)。RAID 技術的最初目的是把多個低價格、小容量的硬盤驅(qū)動器連接成一個驅(qū)動器陣列，從而獲得比單個大容量硬盤好得多的性能。RAID 類型RAID 可以通過軟件和硬件來設置。實際上，所有的 RAID 都基于一定的

2、軟件，基于軟件的磁盤陣列通常由主機系統(tǒng)的 CPU 來控制，而基于硬件的磁盤陣列通常作為一個插卡式主控制卡或者外部控制器的固件（ Firmware ） 。有三種實現(xiàn) RAID 的方式，一種是基于軟件的方式（ Software-based RAID ）,這種實現(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)點是不用額外的硬件可以獲得較高的數(shù)據(jù)安全，

3、 費用較低。 缺點是所有的 RAID 功能都有主機處理起來承擔，包括在 RAID 5 中計算奇偶校驗都是 CPU 的主要工作， 占用了過多的系統(tǒng)資源。 在硬件解決方案變的費用越來越低時， 這個優(yōu)點已經(jīng)變的不重要了。 另外， 既然在可以得到 RAID 的保護之前操作系統(tǒng)必須可以引導， 這就很難保護裝有操作系統(tǒng)的磁盤驅(qū)動器不致失敗。第二種方式是基于硬件的 RAID 卡方式（ Hardware-based SCSI RAID CARD ） 。

4、在一個基于總線的主機系統(tǒng)中， 通過連接硬盤到單獨的一塊有一個 CPU 和 Firmware 的板卡（RAID卡）上，在操作系統(tǒng)中添加板卡的驅(qū)動程序的方式來實現(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和數(shù)據(jù)分段在內(nèi)的所有工作。主控總線方案通常用在 EISA 和 PCI 總線系統(tǒng)上。最基本的規(guī)則就是：主控總線速度越快， 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） 。它有一個外置的機箱來存放磁盤驅(qū)動器， RAID 卡和硬盤形成一個外置的存儲系統(tǒng)，還有一個類似于主控總線控制器的設備。這個柜式設備通過一個標準的 SCSI 電纜連接，到主機系統(tǒng)。系統(tǒng)通過 SCSI 線纜和存儲系統(tǒng)連接。所有的 RAID 操作通過存儲系統(tǒng)中的處理器來完成。Hardware RAID 相對與 Software RA

6、ID 在如下方面性能有所提高：性能：任何數(shù)據(jù)的校驗和磁盤寫操作的復制都在控制器上進行。這樣 CPU 就有自RAID 技術文檔浪潮服務器技術支持部 3 寫，這樣就不會因分段小于扇區(qū)， 而存在讀寫數(shù)據(jù)時的分組組合問題， 從而提高了讀寫效率。數(shù)據(jù)經(jīng)這樣存放后就可以進行并行操作， 各磁盤進行同時動作， 使讀寫速度極大地提高。 如在單一磁盤上訪問一個包含四個分段得數(shù)據(jù)，所需時間為： （磁盤的訪問時間 +數(shù)據(jù)傳送時間） *4, 但在一個四磁盤陣列

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

8、至 RAID5 是在此基礎上提供磁盤安的方案。磁盤鏡像：磁盤鏡像就是每一個對磁盤的寫命令同時對另外一個磁盤進行操作，這樣，對一個數(shù)據(jù)就可以同時作出兩個磁盤。 如果一個磁盤失敗了， 可以對它的鏡像磁盤進行操作。 磁盤鏡像需要額外的系統(tǒng)軟件、 硬件和處理能力。 磁盤鏡像能提高數(shù)據(jù)的可靠性， 但需要雙倍的媒體介質(zhì)和費用。磁盤冗余和容錯：為什么好的磁盤驅(qū)動器會失敗是一個值得好好考慮的問題。 磁盤陣列通過設計為這種情況提供了一定的補救措施。 在磁

9、盤子系統(tǒng)中， 一個磁盤的失敗定義為一個硬件的可檢測到的物理錯誤。 一個失敗可以通過更換硬件來修復。 如果一個系統(tǒng)是容錯的， 這就意味著當系統(tǒng)中任何一個部件失敗時，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。在磁盤陣列（ RAID3-RAID5 ）中，通過使用一個冗余和校驗磁盤，可以將一個失敗的磁盤上的數(shù)據(jù)恢復過來。 如果失敗的是冗余磁盤， 在使用其他所有正常的磁盤恢復冗余磁盤時，磁盤陣列系統(tǒng)仍然可以進行正

10、常的操作。RAID 級別磁盤或數(shù)據(jù)分段（ Disk Striping or Data Striping）: 硬盤分段的方法把數(shù)據(jù)寫到多個硬盤，而不是只寫到一個盤上，這也叫作 RAID 0，在磁盤陣列子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)按系統(tǒng)規(guī)定的“段” （Segment）為單位依次寫入多個硬盤，例如數(shù)據(jù)段 1 寫入硬盤 0，段 2 寫入硬盤 1，段 3 寫入硬盤 2 等等。當數(shù)據(jù)寫完最后一個硬盤時，它就重新從盤 0 的下一可用段開始寫入，寫數(shù)據(jù)的全過程按