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什么叫磁盘阵列怎么用

归档日期:07-12       文本归类:反向信道      文章编辑:爱尚语录

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  磁盘阵列是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体,整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统。冗余磁盘阵列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技术1987年由加州大学伯克利分校提出,最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,以降低大批量数据存储的费用(当时RAID称为Redundant Array of Inexpensive Disks 廉价的磁盘阵列),同时也希望采用冗余信息的方式,使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失,从而开发出一定水平的数据保护技术。

  RAID的基本结构特征就是组合(Striping),捆绑2个或多个物理磁盘成组,形成一个单独的逻辑盘。组合套(Striping Set)是指将物理磁盘组捆绑在一块儿。在利用多个磁盘驱动器时,组合能够提供比单个物理磁盘驱动器更好的性能提升。 数据是以块(Chunks)的形式写入组合套中的,块的尺寸是一个固定的值,在捆绑过程实施前就已选定。块尺寸和平均I/O需求的尺寸之间的关系决定了组合套的特性。总的来说,选择块尺寸的目的是为了最大程度地提高性能,以适应不同特点的计算环境应用。

  磁盘阵列有许多优点:首先,提高了存储容量;其次,多台磁盘驱动器可并行工作,提高了数据传输率;...RAID技术确实提供了比通常的磁盘存储更高的性能指标、数据完整性和数据可用性,尤其是在当今面临的I/O总是滞后于CPU性能的瓶颈问题越来越突出的情况下,RAID解决方案能够有效地弥补这个缺口。

  RAID技术是一种工业标准,各厂商对RAID级别的定义也不尽相同。目前对RAID级别的定义可以获得业界广泛认同的有4种,RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和RAID 5,我们常见的主板自带的阵列芯片或阵列卡能支持的模式有:RAID 0、RAID 1、RAID 0+1。

  1) RAID 0是无数据冗余的存储空间条带化,它将所有硬盘构成一个磁盘阵列,可以同时对多个硬盘做读写动作,但是不具备备份及容错能力,具有成本低、读写性能极高、存储空间利用率高等特点,在理论上可以提高磁盘子系统的性能。

  2) RAID 1是两块硬盘数据完全镜像,可以提高磁盘子系统的安全性,技术简单,管理方便,读写性能均好。但它无法扩展(单块硬盘容量),数据空间浪费大,严格意义上说,不应称之为“阵列”。

  3) RAID 0+1综合了RAID 0和RAID 1的特点,独立磁盘配置成RAID 0,两套完整的RAID 0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,不能称之为经济高效的方案。

  3) 阵列卡和一部分集成的阵列芯片支持双阵列,当您使用四个硬盘来做阵列时,建议设置为双阵列。但如果主板集成的是Promise类芯片,几乎都不支持创建双阵列。(4)、没有安装对应的阵列驱动程序或驱动程序不对,而又设置为由阵列启动时,NT服务器启动时将会蓝屏。任何创建阵列或者重建阵列的操作都将清除硬盘或者阵列上的所有现有数据!

  阵列卡的作用,简单的一句话就是加快网吧的速度,本为一个IDE的硬盘在带30以上就会造成瓶颈,速度就会慢下来,想提高速度一定得做阵列,这样不但速度快,以后加机器也不会有太大的影响。

  阵列的一个误区就是大家还是把磁盘分开来看,作为阵列,你只能把做阵列的硬盘当成一个大的硬盘!在拷盘前我们用SFDISK(或者用其它分区软件,不用FDISK.EXE,因为FDISK.EXE只认80G,而一般做阵列后,硬盘都大于80G)对其进行分区,然后用GHOST将盘刻到阵列硬盘上面!

  只要硬盘的位置与数据线不脱离,阵列卡如果换同名的阵列卡,其内容是不会改变的,因为阵列卡中相关参数设置保存在了硬盘当中。

  磁盘阵列(Disk Array)是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接,使多个硬盘的读写同步,减少错误,增加效率和可靠度的技术。

  RAID是Redundant Array of Inexpensive Disk的缩写,意为廉价冗余磁盘阵列,是磁盘阵列在技术上实现的理论标准,其目的在于减少错误、提高存储系统的性能与可靠度。常用的等级有1、3、5级等。

  RAID Level 0是Data Striping(数据分割)技术的实现,它将所有硬盘构成一个磁盘阵列,可以同时对多个硬盘做读写动作,但是不具备备份及容错能力,它价格便宜,硬盘使用效率最佳,但是可靠度是最差的。

  以一个由两个硬盘组成的RAID Level 0磁盘阵列为例,它把数据的第1和2位写入第一个硬盘,第三和第四位写入第二个硬盘……以此类推,所以叫“数据分割,因为各盘数据的写入动作是同时做的,所以它的存储速度可以比单个硬盘快几倍。

  但是,这样一来,万一磁盘阵列上有一个硬盘坏了,由于它把数据拆开分别存到了不同的硬盘上,坏了一颗等于中断了数据的完整性,如果没有整个磁盘阵列的备份磁带的话,所有的数据是无法挽回的。因此,尽管它的效率很高,但是很少有人冒着数据丢失的危险采用这项技术。

  RAID Level 1使用的是Disk Mirror(磁盘映射)技术,就是把一个硬盘的内容同步备份复制到另一个硬盘里,所以具备了备份和容错能力,这样做的使用效率不高,但是可靠性高。

  RAID Level 3采用Byte-interleaving(数据交错存储)技术,硬盘在SCSI控制卡下同时动作,并将用于奇偶校验的数据储存到特定硬盘机中,它具备了容错能力,硬盘的使用效率是安装几个就减掉一个,它的可靠度较佳。

  RAID Level 5使用的是Disk Striping(硬盘分割)技术,与Level 3的不同之处在于它把奇偶校验数据存放到各个硬盘里,各个硬盘在SCSI控制卡的控制下平行动作,有容错能力,跟Level 3一样,它的使用效率也是安装几个再减掉一个。

  热插拔硬盘英文名为Hot-Swappable Disk,在磁盘阵列中,如果使用支持热插拔技术的硬盘,在有一个硬盘坏掉的情况下,服务器可以不用关机,直接抽出坏掉的硬盘,换上新的硬盘。一般的商用磁盘阵列在硬盘坏掉的时候,会自动鸣叫提示管理员更换硬盘。

  为什么需要磁盘阵列? 如何增加磁盘的存取(acces)速度,如何防止数据因磁盘的故障而失落及如 何有效的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员和用户的困忧;而大容量磁盘的价 格非常昂贵,对用户形成很大的负担。磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题。

  过去十年来,CPU的处理速度几乎是几何级数的跃升,内存(memory)的 存取速度亦大幅增加,而数据储存装置——它要是磁盘(hard disk)——的存取 速度相较之下。较为缓慢。整个I/0吞吐量不能和系统匹配,形成电脑系统的瓶 颈,降低了电脑系统的整体性能(throughout)若不能有效的提升磁盘的存取速 度,CPU、内存及磁盘间的不平衡将使CPU及内存的改进形成浪费。

  目前改进磁盘存取速度的方式主要有两种。一是磁盘快取控制(disk cache controller),它将从磁盘读取的数据存在快取内存(cache memory)中以减少磁 盘存取的次数。数据的读写都在cache内存中进行,大幅增加存取的速度,如要读 取的数据不在cache内存中,或要写数据到磁盘时,才做磁盘的存取动作。这种方 式在单工期环境(Single—tasking envioronment)如DOS之下。对大量数据的 存取有很好的性能(量小且频繁的存取则不然)。但在多工(multi—tasking)环 境之下(因为要不停的作数据交换(swapping)的动作)或数据库(database) 的存取(因每一记录都很小)就不能显示其性能。这种方式没有任何安全保障。

  其一是使用磁盘阵列的技术。磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列,当作单 一磁盘使用,它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中,存取数据 时,阵列中的相关磁盘一起动作:大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间 利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术,称为RAID level,不同的level针对不 同的系统及应用,以解决数据安全的问题。

  一般高性能的磁盘阵列都足以硬件的形式来达成、进—步的把磁盘cache控制 及磁盘阵列结合在—个控制器(RAID controler)或控制卡个,针对个同的用户 解决人们对磁盘输出/入系统的四大要求:

  1987年,加州伯克利大学的一位人员发表了名为“磁盘阵列研究”的论文, 正式提到了RAID也就是滋盘阵列,论文提出廉价的5.25”及3.5”的硬盘也能如 大机器上的8”盘能提供人容量、高性能和数据的一致性,并详述了RAIDl至5 的技术。 磁盘阵列针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID level,RAID是Redundant Array of Inexpenslve Disks的缩写,而每一level代表一种技术,目前 业界公认的标准是RAID0—RAID5。这个level并个代表技术的高低,level5并不高于level3,level1也个低于level4。字于要选样哪一种RAID level的产品,纯视用户的操作环境(Operating envir0nment)及应用(application)而定,与level 的高低没有必然的关系。RAID0没有安全的保障,仅其快速,所以适合高速I/0 的系统;RAIDl适用于需安全性又要兼顾速度的系统,RAID2及RAID3适用于 大型电脑及影像、CAD/CAM等处理;RAID5多用于0LTP,因有余融机构及 大型数据处理中心的迫切需要,故使用较多而较有名气,但也因此形成很多人对 磁盘阵列的误解,以为磁盘阵列非要RAID5不可;RAID4较少使用、和RAID5 有其共同之处,但RAID4适合大量数据的存取。其他如RAID6,RAID7。乃至 RAIDl0、50、100等,都是厂商各做各的,并无一致的标准,在此不作说明。

  RAID1是使用磁盘镜像(disk muroring)的技术,磁盘镜像应用在RAIDl 之前就在很多系统中使用,它的方式是在工作磁盘(working disk)之外再加一 额外的备份磁盘(backup disk)两个磁盘所储存的数据安全一致。数据在写入工 作磁盘同时也写入备份磁盘。

  Controller(分Hardware,Software)结合成虚拟单台大容量的硬盘使用。磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID

  1、RAID0: 设置4颗硬盘作为1整颗硬盘使用,能使用的容量为4颗硬盘中最小硬盘容量的4倍,采用分散写入的方式所以传输速度会略为增快。硬盘故障时无法复原资料。

  2、RAID1:设置4颗硬盘作为2组硬盘使用,每个阵列能使用的容量为各组最小硬盘的容量,由于写入时是将同一个资料同时存入同组的两颗硬盘中,所以当同组的2颗硬盘有1颗出现故障时,也能够更换新的硬盘并复原资料(当同组的2颗硬盘都出现故障时则无法还原资料)。

  3、RAID5:设置4颗硬盘作为一整颗阵列使用,能使用的容量为最小硬盘容量的3倍,写入资料的同时会产生parity(错误订正符号),当有1颗硬盘故障,也能够更换新的硬盘并复原资料。

  RAID 0具有成本低、读写性能极高、存储空间利用率高等特点。但由于没有数据冗余,其安全性大大降低,阵列中的任何一块硬盘的损坏都将带来灾难性的数据损失。所以,RAID 0中配置的硬盘不宜太多。

  RAID 1是两块硬盘数据完全镜像,它具有安全性高、技术简单、管理方便、读写性能良好等特点。但它无法扩展单块硬盘容量,数据空间浪费大。

  RAID 0+1综合了RAID 0和RAID 1的特点,独立磁盘配置成RAID 0,两套完整的RAID 0互相镜像。它的读写性能出色、安全性高,但构建此类阵列的成本投入大,数据空间利用率低,不能称之为经济高效的方案。

  RAID 5是目前应用最广泛的RAID技术。各块硬盘进行条带化分割,相同的条带区进行奇偶校验,校验数据平均分布在每块硬盘上(图1)。以n块硬盘构建的RAID 5阵列可以有n-1块硬盘的容量,存储空间利用率非常高。任何一块硬盘上的数据丢失,均可以通过校验数据推算出来。RAID 5具有数据安全、读写速度快、空间利用率高等优点,应用非常广泛,但不足之处是如果一块硬盘出现故障以后,整个系统的性能将大大降低。

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