HC1109102_HCNA-Storage V2_BSSN_第二章 RAID技术及应用

©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.HC1109102RAID技术及应用Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page2学习完本课程后，您将能够：了解RAID分类及原理掌握各种RAID特点掌握RAID在数据保护方面所采用的技术了解RAID2.0+技术目标Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page3目录1.传统RAID1.1RAID基本概念与技术原理1.2RAID技术与应用1.3RAID数据保护1.4RAID与LUN2.RAID2.0+技术Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page4RAID概念与实现方式RAID（RedundantArrayofIndependentDisks）：独立冗余磁盘阵列，简称磁盘阵列。RAID的主要实现方式分为硬件RAID方式和软件RAID方式硬件RAID软件RAIDRAIDCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page5RAID的数据组织方式条带：磁盘中单个或者多个连续的扇区构成一个条带。它是组成分条的元素。分条：同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”（或者说是相同编号）的条带。D7D4D1驱动器2D6D3D0驱动器1D8D5D2驱动器3分条2(strip)分条1(strip)分条0(strip)磁盘上的数据条带磁盘上的数据条带磁盘上的数据条带分条深度Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page6RAID校验方式XOR校验的算法——相同为假，相异为真：0⊕0=0；0⊕1=1；1⊕0=1；1⊕1=0；110驱动器2100驱动器1010校验驱动器异或校验冗余备份Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page7创建RAID组成员盘要求硬盘容量大小相同硬盘接口类型相同硬盘速率要求相同Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page8RAID的几种状态RAID组降级RAID组创建RAID组失效创建成功成员盘掉线或故障故障盘数超过冗余盘数重建成功Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page9目录1.传统RAID1.1RAID基本概念与技术原理1.2RAID技术与应用1.3RAID数据保护1.4RAID与LUN2.RAID2.0+技术Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page10常用RAID级别与分类标准RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，提高了硬盘的读写性能和数据安全性，根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别。RAID0RAID1RAID3RAID5RAID6RAID10RAID50常用RAID级别Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page11RAID0实现方式D4D2D0驱动器1D6D5D3D1驱动器2D0,D1,D2,D3,D4,D5分条2分条1分条0各磁盘上的数据块各磁盘上的数据块无差错控制的条带化阵列D2D1D0D5D4D3D0逻辑磁盘Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page12RAID0数据写入D0,D1,D2,D3,D4,D5逻辑磁盘D0D1D2D3D4D5写入数据块D0写入数据块D1写入数据块D2,D3…驱动器1驱动器2D0D1D2D3D4D5Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page13RAID0数据读取读取数据块D1D0D1D2D3D4D5逻辑磁盘驱动器1驱动器2D0,D1,D2,D3,D4,D5D0D2D4D5D3D1读取数据块D2，D3…读取数据块D0Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page14RAID0数据丢失阵列中某一个驱动器发生故障，将导致其中的数据丢失。驱动器1驱动器3驱动器2D0D1D2D3D4D5D6D7D8Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page15RAID1的工作原理镜像结构的阵列D2D1D0D2逻辑磁盘D2D1D0驱动器1驱动器2D0,D1,D2经过镜像器D2D1D0Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page16RAID1数据写入驱动器2D0,D1,D2D2D1D0写入数据块D0D2D1D0D2逻辑磁盘驱动器1D2D1D0写入数据块D1写入数据块D2Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page17RAID1数据读取驱动器2D0,D1,D2读取数据块D0D2D1D0D2逻辑磁盘驱动器1D2D1D0读取数据块D1读取数据块D2D0D1D2Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page18RAID1的数据恢复驱动器2D0,D1,D2D2D1D0磁盘损坏读写备份磁盘更换/恢复磁盘复制备份磁盘数据D0驱动器1D1D2Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page19RAID3的工作原理D7D4D1驱动器2D6D3D0驱动器1D8D5D2驱动器3D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8P3P2P1校验驱动器校验码生成带奇偶校验码的并行阵列Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page20RAID3的数据写入A0,A1,A2,B0,B1,B2,C0,C1,C2P3P1校验盘C2B2A2驱动器3ABC逻辑磁盘C1B1A1驱动器2C0B0A0驱动器1写入数据块AP2写入数据块B写入数据块CCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page21RAID3的数据读取A0,A1,A2,B0,B1,B2,C0,C1,C2P32P校验盘C2B2A2驱动器3逻辑磁盘C1B1A1驱动器2C0B0A0驱动器1读取数据1PABCCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page22RAID3的数据恢复P3P1校验盘C2B2A2驱动器3逻辑磁盘C0B0A0驱动器1P2磁盘失效驱动器2A1B1C1数据恢复ABCA0,A1,A2,B0,B1,B2,C0,C1,C2……Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page23RAID5的工作原理分布式奇偶校验码的独立磁盘结构D4P1D1驱动器2P2D2D0驱动器1D5D3P0驱动器3D0,D1,D2,D3,D4,D5Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page24RAID5数据写入D2D1D0D5D4D3逻辑磁盘D0,D1,D2,D3,D4,D5D5D3P0驱动器3P2D2D0驱动器1D4P1D1驱动器2Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page25RAID5数据读取D2D1D0D5D4D3逻辑磁盘D0,D1,D2,D3,D4,D5D5D3P0驱动器3P2D2D0驱动器1D4P1D1驱动器2Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page26RAID5数据恢复D2D1D0D5D4D3逻辑磁盘D0,D1,D2,D3,D4,D5D5D3P0驱动器3P2D2D0D4P1D1磁盘失效数据恢复驱动器2驱动器1Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page27RAID6介绍RAID6是带有两种校验的独立磁盘结构，采用两种奇偶校验方法，需要至少N+2(N2)个磁盘来构成阵列，一般用在数据可靠性、可用性要求极高的应用场合。常用的RAID6技术有RAID6P＋Q和RAID6DP。Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page28Q5D9RAID6P＋Q的工作原理RAID6P＋Q需要计算出两个校验数据P和Q，当有两个数据丢失时，根据P和Q恢复出丢失的数据。校验数据P和Q是由以下公式计算得来的：P=D0⊕D1⊕D2……Q=(α⊗D0)⊕(β⊗D1)⊕(γ⊗D2)……P1D3D6D12D10Q1P2D7D13D11D0Q2P3D14P4D1D4Q3P5Q4D2D5D8驱动器1驱动器2驱动器3驱动器4驱动器5分条0分条1分条2分条3分条4Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page29RAID6DP的工作原理DP－DoubleParity，就是在RAID4所使用的一个行XOR校验磁盘的基础上又增加了一个磁盘用于存放斜向的XOR校验信息横向校验盘中P0—P3为各个数据盘中横向数据的校验信息例：P0=D0XORD1XORD2XORD3斜向校验盘中DP0—DP3为各个数据盘及横向校验盘的斜向数据校验信息例：DP0=D0XORD5XORD10XORD15D12D0D4D8D13D1D5D9D14D2D6D10P3P0P1P2DP3DP0DP1DP2驱动器1驱动器2驱动器3横向校验盘斜向校验盘分条0分条1分条2分条3D15D3D7D11驱动器4Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page31RAID组合—RAID10RAID10是将镜像和条带进行组合的RAID级别，先进行RAID1镜像然后再做RAID0。RAID10也是一种应用比较广泛的RAID级别。D0D2D4D0D2D4D1D3D5D1D3D5磁盘镜像器磁盘镜像器D0,D1,D2,D3,D4,D5读取数据RAID1RAID1RAID0物理磁盘1物理磁盘2物理磁盘3物理磁盘4Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page32RAID组合——RAID50RAID50是将RAID5和RAID0进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID5，第二级为RAID0。D11D7P1D10P3D3P5D6D2D9D5D8P0P2D0D1D4P4分条0分条1分条2D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6