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RAID技术
RAID技术简介
一提起RAID技术朋友们可能会觉得这是一门非常高深摸测技术,对于“我们”这些没有高端服务器、没有专用的RAID卡的人来说根本没有用处。
实际上并非如此,咱们从RAID的的字面上就可以看出来“RAID是英文RedundantArrayofInexpensiveDisks的缩写,中文简称为磁盘阵列。
其实,从RAID的英文原意中,我们已经能够多少知道RAID就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列。
虽然RAID包含多块磁盘,但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现”。
虽然RAID技术起初主要应用于服务器高端市场,但是随着个人用户市场的成熟和发展,RAID正不断向低端市场靠拢,从而为用户提供了一种既可以提升硬盘速度,又能够确保数据安全性的良好的解决方案,以下我就向大家介绍一下RAID的基础知识,然后结合我在实验中的一些经验说一下具体的应用:
RAID技术基础
RAID0:
RAID0使用一种称为“条带”(striping)的技术把数据分布到各个磁盘上。
在那里每个“条带”被分散到连续“块”(block)上,数据被分成从512字节到数兆字节的若干块后,再交替写到磁盘中。
第1块被写到磁盘1中,第2块被写到磁盘2中,如此类推。
当系统到达阵列中的最后一个磁盘时,就写到磁盘1的下一分段,如此下去。
分割数据可以将I/O负载平均分配到所有的驱动器中。
由于驱动器可以同时写或读,使得性能显著提高。
但是,它却没有数据保护能力。
如果一个磁盘出现故障,那么数据就会全盘丢失。
因此,RAID0不适用于关键任务环境,但是,它却非常适合于视频、图象的制作和编辑。
RAID1:
RAID1也被称为镜象,因为一个磁盘上的数据被完全复制到另一个磁盘上。
如果一个磁盘的数据发生错误,或者硬盘出现了坏道,那么另一个硬盘可以补救回磁盘故障而造成的数据损失和系统中断。
另外,RAID1还可以实现双工——即可以复制整个控制器,这样在磁盘故障或控制器故障发生时,您的数据都可以得到保护。
镜象和双工的缺点是需要多出一倍数量的驱动器来复制数据,但系统的读写性能并不会由此而提高,这可能是一笔不小的开支。
RAIDl可以由软件或硬件方式实现。
RAID2:
RAID2是为大型机和超级计算机开发的带海明码校验磁盘阵列。
磁盘驱动器组中的第1个、第2个、第4个……第2的n次幂个磁盘驱动器是专门的校验盘,用于校验和纠错。
如下图:
七个磁盘驱动器组建的RAID2,第1、2、4个磁盘驱动器(红色)是纠错盘,其余的(紫色)用于存放数据。
RAID2对大数据量的读写具有极高的性能,但少量数据的读写时性能反而不好,所以RAID2实际使用较少。
由于RAID2的特殊性,只要我们使用的磁盘驱动器越多,校验盘在其中占的百分比越少。
如果希望达到比较理想的速度和较好的磁盘利用率,那最好可以增加保存校验码ECC码的硬盘,但是这就要付出更多硬盘的购买成本,来确保数据冗余。
对于控制器的设计来说,它比下面所说的RAID3,4或5要简单。
RAID3:
RAID3,即带有专用奇偶位(parity)的条带。
每个条带片上都有相当于一“块”那么大的空间用来存储冗余信息,即奇偶位。
奇偶位是编码信息,如果某个磁盘的数据有误,或者磁盘发生故障,就可以用它来恢复数据。
在数据密集型环境或单一用户环境中,组建RAID3对访问较长的连续记录有利,不过同RAID2一样,访问较短记录时,性能会有所下降。
RAID4:
RAID4是带奇偶校验码的独立磁盘结构。
它和RAID3很相似,不同的是RAID4对数据的访问是按数据块进行的。
RAID3是一次一横条,而RAID4一次一竖条。
所以RAID3常须访问阵列中所有的硬盘驱动器,而RAID4只须访问有用的硬盘驱动器。
这样读数据的速度大大提高了,但在写数据方面,需将从数据硬盘驱动器和校验硬盘驱动器中恢复出的旧数据与新数据校验,然后再将更新后的数据和检验位写入硬盘驱动器,所以处理时间较RAID3长。
RAID5:
RAID5也被叫做带分布式奇偶位的条带。
每个条带上都有相当于一个“块”那么大的地方被用来存放奇偶位。
与RAID3不同的是,RAID5把奇偶位信息也分布在所有的磁盘上,而并非一个磁盘上,大大减轻了奇偶校验盘的负担。
尽管有一些容量上的损失,RAID5却能提供较为完美的整体性能,因而也是被广泛应用的一种磁盘阵列方案。
它适合于输入/输出密集、高读/写比率的应用程序,如事务处理等。
为了具有RAID5级的冗余度,我们需要至少三个磁盘组成的磁盘阵列。
RAID5可以通过磁盘阵列控制器硬件实现,也可以通过某些网络操作系统软件实现。
RAID6:
RAID6是带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构。
它使用了分配在不同的磁盘上的第二种奇偶校验来实现增强型的RAID5。
它能承受多个驱动器同时出现故障,但是,用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多,造成了系统的负载较重,大大降低整体磁盘性能,而且,系统需要一个极为复杂的控制器。
当然,由于引入了第二种奇偶校验值,我们所以需要的是N+2个磁盘。
RAID10(RAID0+1):
RAID10,也被称为镜象阵列条带,现在我们一般称它为RAID0+1。
RAID10(RAID0+1)提供100%的数据冗余,支持更大的卷尺寸。
组建RAID10(RAID0+1)需要4个磁盘,其中两个为条带数据分布,提供了RAID0的读写性能,而另外两个则为前面两个硬盘的镜像,保证了数据的完整备份。
当然RAID技术不止这些还有RAID30、RAID50、RAID53、RAID1.5等等就不再一一介绍,其实最常用的就是RAID0、RAID1、RAID5和RAID1+0。
RAID技术应用
1、由于公司要组建一个WEB网站,就进了一台浪潮服务器(按要求带RAID卡和两块SCSI硬盘),考虑到硬盘容量不大(36.4G)而网站需要空间又多(挂在线影院),就直接做了RAID0装完以后硬盘总量是70多GB,随着网站内容的的增加和电影库的增大70多G的硬盘根本不够用于是给公司领导打申请又进了4块容量为73G的硬盘。
拿到硬盘插到服务器上,开机检测找到硬盘但是操作系统不见了!
这下事大了,赶快打电话问浪潮技术人员,技术人员说RIAD0技术在遇到新硬件时会重写硬盘的数据,发现不聊操作系统就意味着数据的完全丢失。
幸亏网站数据我备份到台式机上一部分。
但是我的几十G的电影就全部泡汤了。
痛定思痛,悔当初不该只追求速度和容量没有考虑数据安全问题(RAID0使用一种称为“条带”(striping)的技术把数据分布到各个磁盘上。
在那里每个“条带”被分散到连续“块”(block)上,数据被分成从512字节到数兆字节的若干块后,再交替写到磁盘中。
第1块被写到磁盘1中,第2块被写到磁盘2中,如此类推。
当系统到达阵列中的最后一个磁盘时,就写到磁盘1的下一分段,如此下去。
分割数据可以将I/O负载平均分配到所有的驱动器中。
由于驱动器可以同时写或读,使得性能显著提高。
但是,它却没有数据保护能力。
如果一个磁盘出现故障,那么数据就会全盘丢失)。
总结经验教训,从头再来,这次我将那两块小容量硬盘换下,将新买的4块大容量硬盘加上做了一个RAID5(这样即考虑到了容量和速度又考虑到了数据安全)。
至于利用RAID卡来做RAID磁盘阵列,只要你熟悉RAID技术和计算机英语就应该没有什么问题(前提是你要熟悉计算机),因为RAID卡在机器启动时都会提示你按键进入设置,接下来就象操作UCDOS菜单一样了。
2、介绍了高端应用,咱们再介绍一下大众化的东西---IDERAID(IDERAID要分两种硬RAID和软RAID)硬RAID和高端应用一样加一块IDERAID卡,虽说不贵也需要花钱买呀,咱们就绍一下WindowsNT/2000/XP下的软件RAID吧!
在了解Windows2000/XP的软件RAID功能之前,我们首先来看看Windows2000中的一项功能——动态磁盘管理。
动态磁盘与基本磁盘相比,不再采用以前的分区方式,而是叫卷集,它的作用其实和分区相一致,但是具有以下区别:
1>可以任意更改磁盘容量
动态磁盘在不重新启动计算机的情况下可更改磁盘容量大小,而且不会丢失数据,而基本磁盘如果要改变分区容量就会丢失全部数据(当然也有一些特殊的磁盘工具软件可以改变分区而不会破坏数据,如PQMagic等)。
2>磁盘空间的限制
动态磁盘可被扩展到磁盘中不连续的磁盘空间,还可以创建跨磁盘的卷集,将几个磁盘合为一个大卷集。
而基本磁盘的分区必须是同一磁盘上的连续空间,分区的最大容量当然也就是磁盘的容量。
3>卷集或分区个数
动态磁盘在一个磁盘上可创建的卷集个数没有限制,相对的基本磁盘在一个磁盘上最多只能分4个区,而且使用DOS或Windows9X时只能分一个主分区和扩展分区。
注意:
动态磁盘只能在WindowsNT/2000/XP系统中使用,其他的操作系统无法识别动态磁盘。
因为大部分用户的磁盘都是基本磁盘类型,为了使用软件RAID功能,我们必须将其转换为动态磁盘:
控制面板→管理工具→计算机管理→磁盘管理,在查看菜单中将其中的一个窗口切换为磁盘列表。
这时我们就可以通过右键菜单将选择磁盘转换为动态磁盘。
在划分动态卷时会可以看到这样几个类型的动态卷。
<1>简单卷:
包含单一磁盘上的磁盘空间,和分区功能一样。
<2>跨区卷:
跨区卷将来自多个磁盘的未分配空间合并到一个逻辑卷中。
<3>带区卷:
组合多个(2到32个)磁盘上的未分配空间到一个卷。
<4>镜像卷:
单一卷两份相同的拷贝,每一份在一个硬盘上。
即我们常说的RAID1, 当我们拥有三个或三个以上的动态磁盘时,我们就可以使用更加复杂的RAID方式——RAID5,此时在分卷界面中会出现新的分卷形式。
<5>RAID5卷:
相当于带奇偶校验的带区卷,即RAID5方式。
具体实施我简要用图演示一下:
1、首先转换基本磁盘为动态磁盘(见图)
2、然后新建卷鼠标右键点击空白动态卷(见图)
3、选择你要建立的RAID格式(见图)
4、做某个磁盘的镜象盘要根据需求进行选择(见图)
你根据不同的要求做出相应的IDE-RAID格式,然后你就可以体验一下微机上的RAID了,对于用户来说,高性能的IDE-RAID存储系统,或者需要比较强劲的CPU运算能力,或者需要比较昂贵的RAID卡,因此,磁盘阵列仍然应该算是比较高端的应用。
不过对于初级用户来说,使用简单而廉价的磁盘阵列来提高计算机数据的可用性或提升一下存储速度也是相当不错的选择,当然其性能还远不能和高端系统相比。
介绍完这些大家或许对RAID技术有了一个详细的了解,或者被我介绍的云里雾里,总之我希望这篇文章能对大家有所帮助。
更希望广大的朋友和我交流切磋。
我期待着你们.....................
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