数据恢复技术磁盘阵列的工作原理

磁盘阵列的工作原理M9-1磁盘阵列概念任务描述一相关知识二四任务总结三一、任务描述现在网络存储一般都会用到磁盘阵列，掌握磁盘阵列的安装和恢复技术是数据恢复工程师的必备条件。本次课的任务为：1.熟悉磁盘阵列系统的概念2.掌握磁盘阵列的工作原理3.掌握磁盘阵列系统的常见工作方式4.熟悉磁盘阵列的应用【教学重点】熟悉磁盘阵列系统的概念，掌握磁盘阵列的工作原理，掌握磁盘阵列系统的常见工作方式【教学难点】掌握磁盘阵列的工作原理，掌握磁盘阵列系统的常见工作方式二、相关知识点–RAID系统的概念RAID（RedundantArrayofIndependentDisks）简单的解释，就是将N台硬盘透过RAID卡（或是软件）结合成虚拟单台大容量的硬盘使用，其特色是N台硬盘同时读取速度加快及提供容错性，所以RAID是当今最重要的数据存储设备或者数据备份设备。多台硬盘RAID卡虚拟单台大容量硬盘二、相关知识点-RAID系统的概念RIAD的实现方法软阵列(SoftwareRAID)通过软件(如操作系统)实现，占用CPU时间，可靠性较差，较少使作1.整体拥有成本较低2.需要服务器主机进行全部的RAID运算3.会降低服务器整体效能4.可靠性较低硬阵列(HardwareRAIDAdapter)通过专门的阵列控制器实现二、相关知识点–RAID系统的概念磁盘阵列柜磁盘阵列卡二、相关知识点–RAID工作原理D1D2条带化存储D301奇偶校验COPY1COPY2内容镜像文件数据二、相关知识点–RAID工作原理条带化存储条带：同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”的分块（块大小、数据读取方式）。二、相关知识点–RAID工作原理奇偶校验奇偶校验通过在传输后对所有数据进行冗余校验可以确保数据的有效性。利用奇偶校验，当RAID系统的一个磁盘发生故障时，其它磁盘能够重建该故障磁盘(异或运算：相同为假，相异为真)。二、相关知识点–RAID工作原理内容镜像镜像是将数据同时写入两个驱动器的技术。二、相关知识点–RAID组织方式磁盘阵列等级规范目前从0-7等不同标准：RAID0―数据条带化存储阵列RAID1―镜像磁盘阵列RAID2―并行阵列，汉明码RAID3―带奇偶校验的并行阵列RAID4―带专用奇偶校验驱动器的磁盘阵列RAID5―磁盘阵列，所有驱动器均包括奇偶校验RAID6―带有两种分布存储的奇偶校验码的磁盘阵列RAID7―优化的高速数据传送磁盘阵列二、相关知识点–RAID0RAID0是无数据冗余的存储空间条带化，具有成本低、读写性能极高、存储空间利用率高等特点。但由于不提供数据冗余，构成阵列的任何一块硬盘的损坏都将带来灾难性的数据损失，因此安全性很低。二、相关知识点–RAID0二、相关知识点–RAID1RAID1是两块硬盘数据完全镜像，安全性好，技术简单，管理方便，读写性能均好。要扩展容量必须成对硬盘扩展，不足的地方是空间浪费大。二、相关知识点–RAID1二、相关知识点–RAID5RAID5是目前应用最广泛的RAID技术。各块独立硬盘进行条带化分割，相同的条带区进行奇偶校验(异或运算)，校验数据平均分布在每块硬盘上。RAID5具有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）。二、相关知识点–RAID5二、相关知识点–RAID5组织方式由于奇偶校验块是平均分布在每个磁盘上的，因此存在着数据条带的顺序和校验块的位置方向的问题，常见的校验块排列方式有：左异步（Backward321）左同步（Backwarddynamic）右异步（Forward123）右同步（Forwarddynamic）反向延时（Backwarddelayparity）二、相关知识点–左异步左异步（Adaptec反向奇偶校验、Backward321）磁盘号磁盘1磁盘2磁盘3磁盘4数据块123P45P67P89P101112二、相关知识点–左同步左同步（AMI反向动态奇偶校验、Backwarddynamic）磁盘号磁盘1磁盘2磁盘3磁盘4数据块123P56P49P78P101112二、相关知识点–右异步右异步（正向奇偶校验、Forward123）磁盘号磁盘1磁盘2磁盘3磁盘4数据块P1234P5678P9101112P二、相关知识点–左异步右同步（正向动态奇偶校验、Forwarddynamic）磁盘号磁盘1磁盘2磁盘3磁盘4数据块P1236P4589P7101112P二、相关知识点–反向延时反向延时（HP/COMPAQ延时奇偶校验、Backwarddelayparity）磁盘号磁盘1磁盘2磁盘3磁盘4数据块123P456P78P91011P12RAID5的关键参数有：盘序――――每块硬盘的组织顺序，在拆卸前应做好标记。块大小―――分割数据块进行存储时的大小单位，可能为十几KB到上百KB。组织方式――数据块和奇偶校验块存放的方式。起始位置――第一个奇偶校验块的起始位置。二、相关知识点–RAID1+0RAID1+0综合了RAID0和RAID1的特点，独立磁盘配置成RAID0，两套完整的RAID0互相镜像。它的读写性能出色，安全性高，但构建阵列的成本投入大，数据空间利用率低。二、相关知识点–RAID10二、相关知识点-RAID比较RAID级别RAID0RAID1RAID5RAID10别名条带镜像分布奇偶位条带镜像阵列条带容错性无有有有冗余类型无复制奇偶校验复制热备盘选项无有有有连续写性能高低低一般最小硬盘数2块2块3块4块可用容量N单块硬盘容量，一般不大于16(N/2)单块硬盘容量，一般不大于16(N-1)*单块硬盘容量，一般不大于16(N/2)单块硬盘容量，一般不大于16二、相关知识点–RAID系统的应用服务器阵列柜网络存储（DAS、NAS、SAN）三、任务总结本次课的任务主要是讲述：什么是磁盘阵列磁盘阵列工作原理磁盘阵列系统的常见工作方式磁盘阵列的应用