RAID技术的实现

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资源描述

RAID是RedundantArrayIndependentDisks的缩写,直译是“独立冗余磁盘阵列”,简称“磁盘阵列”,即多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的储存性能和提供更安全的数据冗余的技术。1.写入数据:RAID控制器把主机要写入的数据分解为多个数据块,然后并行写入磁盘阵列;2.读取数据时,RAID控制器并行读取分散在磁盘阵列中各个硬盘上的数据,把它们重新组合后提供给主机;3.采用并行读写操作,从而提高了存储系统的存取速度;4.RAID磁盘阵列还可以采用镜像、奇偶校验等措施,来提高系统的容错能力,保证数据的可靠性。易操作,功耗小,传输速率高工作原理优点可以提供容错功能容量更大,成本更低RAIDlevelRAID0RAID1RAID5RAID10别名条带镜像分布奇偶位条带镜像阵列条带容错性没有有有有冗余类型没有复制奇偶校验复制读性能高一般高高随机写性能高一般低高连续写性能高一般低中间硬盘需求数量最少2颗2颗3个以上的硬盘4+2*N个磁盘驱动器(N=0)可有容量磁盘容量总和磁盘容量总和的50%(N-1)X单颗磁盘容量(N为磁盘数)磁盘容量总和的50%工作原理适用范围无故障的迅速读写,要求安全性不高,如视频点播、图像编辑等工作站随机数据写入,要求安全性高,如服务器、数据存储领域随机数据传输,要求安全性高,如文件和应用服务器、数据库服务器、WEB、Email服务器、局域网服务器要求数据量大,安全性高,如银行业、证券业、大型超市、物流仓储、档案管理等。RAID实现方式软RAID与硬RAIDRAID也有软件与硬件之分。全软RAID就是指RAID的所有功能都是操作系统(OS)与CPU来完成,没有第三方的控制/处理(业界称其为RAID协处理器)与I/O芯片。这样,有关RAID的所有任务的处理都由CPU来完成,可想而知这是效率最低的一种RAID。由于全软RAID是在操作系统下实现RAID,不能保护系统盘,亦即系统分区不能参与实现RAID。有些操作系统,RAID的配置信息存在系统信息中,而不是存在磁盘上,当系统崩溃,需重新安装时,RAID的信息也会丢失。尤其是全软RAID5是CPU的增强方式,会导致30%-40%的I/O功能降低,所以在服务器中不建议使用全软RAID。功能硬RAID方式软RAID方式RAID等级与系统无关,硬件功能支持决定较低级别0,1性能CPU占用率低,性能较高于软RAID读写性能差异不大,I/O处理会占用CPU热备用及自动恢复可以,专门的全程备用设计不可以重建优先级低/中/高不可以可启动阵列可以不可以错误报告SNMP用通用的系统标志报告,同时采用彩色代码发出警告及E-mail通告。SNMP过滤硬盘事件,用能用的系统标志报告预防性维护对服务器、网络、无RAID存储空间进行轮流检测,安排阵列校验,对备用硬盘测试,磁盘重建。几乎没有成本初期成本高,后期维护成本低初期成本低,但隐藏的管理费用及安全费用高产品IBM,Compaq,storagetek的外置磁盘阵列;adaptec,promise,highpoint的RAID卡片Novell公司的Netware;microsoft的WinNT;unix的dataware软RAID演示硬RAID演示磁盘在存储数据之前,必须被分成一个或多个区域,这就叫磁盘分区分区是由各操作系统的分区程序完成的1.基本磁盘WindowsServer2003基本磁盘分区又分为:主分区和扩展分区。主分区用来存放操作系统的引导记录(在该主分区的第一扇区)和操作系统文件。每个基本磁盘最多可以分成4个主分区。扩展分区一般用来存放数据和应用程序,无法用来启动操作系统,也无法直接存储数据,必须先在扩展分区中建立“逻辑磁盘”才能将文件保存在逻辑磁盘。每个磁盘只能有一个扩展分区,其中包含多个逻辑驱动器。扩展分区是一个容器,不能用一个具体的驱动器盘符表示,必须要在其中划分逻辑驱动器之后才可以使用。2.动态磁盘“动态磁盘”的最大优点是可以将磁盘容量扩展到非邻近的磁盘空间动态磁盘是用“卷”来命名的,不受卷数目的限制。磁盘类型(1)简单卷(2)跨区卷(3)带区卷(4)镜像卷(5)RAID5卷RAID是英文RedundantArrayofInexpensiveDisks的缩写,中文简称为廉价磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘,但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用RAID技术于存储系统的好处主要有以下三种:(1)通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能(2)通过把数据分成多个数据块(Block)并行写入/读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度(3)通过镜像或校验操作提供容错能力动态磁盘---创建分区和卷创建磁盘主分区并格式化创建磁盘主分区并格式化创建磁盘主分区并格式化创建磁盘扩展分区创建磁盘扩展分区创建磁盘逻辑驱动器并格式化基本磁盘与动态磁盘3.“基本磁盘”与“动态磁盘”转换从“基本磁盘”升级到“动态磁盘”,磁盘数据是不会改变的。但是从“动态磁盘”返回到“基本磁盘”,必须对驱动器进行重新分区,这将导致磁盘中的数据会全部丢失。---基本磁盘升级为动态磁盘---基本磁盘升级为动态磁盘---创建和扩展简单卷动态磁盘的管理是基于卷的管理。卷是由一个或多个磁盘上的可用空间组成的存储单元。可以将它格式化为一种文件系统并分配驱动器号。动态磁盘上的卷可以是下列:简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷或RAID-5。简单卷可以在同一物理磁盘内扩展。---创建和扩展简单卷---创建和扩展简单卷---创建和扩展简单卷如果建立的简单卷的空间不能满足我们的需要,可以将邻近的未指派空间加入到该简单卷中,也就是扩大简单卷的磁盘容量---创建和扩展简单卷---创建和扩展简单卷跨区卷由多个物理磁盘上的可用空间组成,也就是将多个物理磁盘的未指派空间合并为一个逻辑盘,用一个逻辑驱动器表示。跨区卷还可以扩展到其他磁盘。不能对跨区卷进行镜像。当数据被存到跨区卷时,先存到跨区卷成员中的第1个磁盘内,待空间用尽后,才将数据存到第2块磁盘,以此类推。跨区卷没有容错功能。当成员磁盘中任何一个发生故障,整个跨区卷的数据都将丢失。---创建跨区卷和带区卷---创建跨区卷和带区卷---创建跨区卷和带区卷---创建跨区卷和带区卷带区卷是指数据交错分布于两个或更多物理磁盘的卷。此类型卷上的数据交替且平均地分配到各个物理磁盘中。带区卷不能镜像或扩展。带区又称为RAID-0。带区卷的每个成员其容量大小相同,并且数据写入时是以64KB为单位,平均地写到每个磁盘内---创建跨区卷和带区卷---创建跨区卷和带区卷---镜像卷和RAID5卷镜像卷是一种容错卷,可以由一个基本磁盘上的简单卷和另一个动态磁盘上的未指派空间组成一个镜像卷,还可以由两个动态磁盘的“未指派空间”组成一个镜像卷。系统将给这两块空间赋予一个驱动器号。存储在镜像卷的数据被复制到两个物理磁盘上,如果其中一个磁盘发生故障,则还可以从剩下的磁盘中访问数据。镜像又称为RAID-1。镜像卷一旦被建立,就无法再被扩展。镜像卷的磁盘空间利用率只有50%,磁盘空间利用率较低。1.创建镜像卷---镜像卷和RAID5卷2.中断、删除镜像卷(1)中断镜像卷的具体步骤•中断后,镜像卷的成员都会独立成简单卷,且其中的数据都被保留,•但是驱动器号会有变化,其中一个沿用原来的驱动器号,另一个卷的驱动器号会被自动分配一个---镜像卷和RAID5卷(2)删除镜像的具体步骤右击磁盘1的G:卷→“删除镜像”。G:卷及其数据都被删除,并且将释放所占有的空间为未指派空间,另一成员的数据保存下来。---镜像卷和RAID5卷(3)删除镜像卷的具体步骤•右击镜像卷→“删除卷”。结果将删除两个成员的数据,且两个成员都被指定为未指派空间•数据都被删除,并且将释放所占有的空间为未指派空间---镜像卷和RAID5卷RAID-5卷是一种容错卷,其数据条带状分布于三个或更多磁盘组成的磁盘阵列中。奇偶效验(可用于在出现故障后重建数据的计算值)也是条带状分布于磁盘阵列中。如果一个物理磁盘发生故障,可以使用剩余数据和奇偶效验重建该故障磁盘上的RAID-5卷部分。RAID-5卷的磁盘空间利用率(n-1)/n,n为磁盘数。因为要用1/n个磁盘来存储奇偶校验数据。---镜像卷和RAID5卷硬件RAID技术内置阵列卡外置磁盘阵列硬RAID技术内置阵列卡RAID技术外置磁盘阵列RAID技术与主机1.内置阵列卡安装在主机上,受主机影响。2.安装需驱动软件,与主机类型、操作系统等有关。3.主机故障(如停电等)会直接影响到存储数据及RAID完整性。1.外置磁盘阵列与主机和操作系统完全独立(本身带硬件RAID控制器),是一个独立的存储子系统;2.与主机通过数据电缆连接,无需任何软件驱动或硬件支持;3.数据安全及RAID的完整性与主机等无关。系统当主机改变或操作系统改变时,阵列卡就可能要更换。当主机改变或操作系统改变时,磁盘阵列无需更换,可继续采用。维护RAID的设置通过DOS下改BIOS等实施,较难维护。通过多种方式实施,亦可直接在磁盘阵列的面板上通过菜单设置,非常直观容易,易操作,易维护。冗余、热插拔内置阵列卡的硬件的冗余程度及热拨插功能一般要低于外置磁盘阵列,因阵列卡安装在主机上,受主机故障(如电源)的影响;另电源、风扇等无法配置,只能依靠主机。外置磁盘阵列的硬件冗余程度及热拨插功能远高于内置阵列卡,从而提供更高的可靠性。因为与主机完全独立,主机故障时存储子系统无影响。另电源、风扇等均冗余且热拨插配置。预警内置阵列卡方式可提供硬盘故障报警显示,但如风扇、电源、温度等异常则无法提供,且警告方式比较单一。外置磁盘阵列方式提供硬盘、风扇、电源、控制器等异常情况监测警示,并以声音、光线,LCD面板显示等三重方式在故障部位同时显示。准确确定故障类型,位置,再加上冗余热拨插设计,确保整个存储子系统不中断运行并在工作状态下进行维护。扩容1.扩容能力不如外置磁盘阵列,一般阵列卡再多3个通道每个通道接7个硬盘计,仅为21个硬盘。2.可通过RAID管理界面完成可支持线扩容1.扩展能力高,通道数量最多可至8个,1个接主机,7个接硬盘,按每个通道接7个硬盘计,可接49个硬盘。再加上与主机完全独立,使得扩容(增加盘箱)更为灵活。2.支持在线扩容,自动重建。内置式raid系统已成为许多pcserver的标准配置或选件外置式系统多用于双机容错系统中,作为服务器的大容量高可靠外存IDERAID基于IDE接口的RAID应用产品称为IDERAID与SCSIRAID相比有及具竞争力的性价比为中低端应用的服务器产品提供更强的数据处理和数据保护以及较高的性能价格比支持RAID0,1,0+1,5SCSIRAID基于SCSI接口的RAID应用产品称为SCSIRAID多个I/O并行操作,设备传输速度快;可扩展性好,最多可连接15个外部scsi设备;支持RAID级别多,RAID0、RAID1、RAID10、RAID3、RAID5、RAID30、RAID50、JBOD等;支持Hotspare,在线热插拔,性能更稳定、可靠性更好;IDERAID卡将若干IDE硬盘做成一个或几个阵列盘,提高了系统中磁盘I/O的性能,并且使磁盘系统具有数据镜像的安全保护功能。具有可管理性,在操作系统支持下,管理软件可监控阵列的状态,添加和删除阵列,在线数据恢复等;最多支持4个硬盘,可实现RAID0、1、0+1QW1060、1600B应用了IDERAID卡,2100主板集成IDERAID控制器SCSIRAID卡将若干硬盘做成一个或几个阵列盘,提高了系统中磁盘I/O的性能,并且使磁盘系统具有容错的安全保护功能。通过磁盘Cache的运用,提高系统的存取速度,结合SAF-TE(SCSIAccessFaultTolerantEnclosure)对
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