RAID結構詳解

2021-03-03 23:03:55 字數 6052 閱讀 1992

由於伺服器的硬碟一般採用scsi介面,而不同的伺服器隨機所安裝的raid卡不同,因此,配置方法也不盡相同(可參照產品說明書進行具體操作),但一般要經過以下幾個過程:

(1)正確安裝硬碟。

(2)啟動電腦,出現raid卡的引導介面,按螢幕的提示操作就能夠進入raid的控制介面,進行raid卡的初始化。

(3)根據介面的提示進行配置,一般情況下配置成「raid 0+1」的形式。

這樣,充分利用raid技術,合理擴充伺服器的硬碟,不但能增大容量,還能提高速度和確保系統資料的安全。

raid的工作原理

raid

如何實現資料儲存的高穩定性呢?我們不妨來看一下他的工作原理。raid按照實現原理的不同分為不同的級別,不同的級別之間工作模式是有區別的。整個的

raid結構是一些磁碟結構,通過對磁碟進行組合達到提高效率,減少錯誤的目的,不要因為這麼多名詞而被嚇壞了,他們的原理實際上十分簡單。問了便於說

明,下面示意圖中的每個方塊代表乙個磁碟,豎的叫塊或磁碟陣列,橫稱之為帶區。

raid 0:無差錯控制的帶區組

要實現raid0必須要有兩個以上硬碟驅動器,raid0實現了帶區組,資料並不是儲存在乙個硬碟上,而是分成資料塊儲存在不同驅動器上。因為將資料分布

在不同驅動器上,所以資料吞吐率大大提高,驅動器的負載也比較平衡。假如剛好所需要的資料在不同的驅動器上效率最好。他無需計算校驗碼,實現容易。他的

缺點是他沒有資料差錯控制,假如乙個驅動器中的資料發生錯誤,即使其他盤上的資料正確也無濟於事了。不應該將他用於對資料穩定性需要高的場合。假如使用者進

行圖象(包括動畫)編輯和其他需要傳輸比較大的場合使用raid0比較合適。同時,raid能夠提高資料傳輸速率,比如所需讀取的文件分布在兩個硬碟上,

這兩個硬碟能夠同時讀取。那麼原來讀取同樣文件的時間被縮短為1/2。

raid 1:鏡象結構

對於使用這種raid1結構的裝置來說,raid控制器必須能夠同時對兩個盤進行讀操作和對兩個鏡象盤進行寫操作。通過下面的結構圖您也能夠看到必須有兩

個驅動器。因為是鏡象結構在一組盤出現問題時,能夠使用鏡象,提高系統的容錯能力。他比較容易設計和實現。每讀一次盤只能讀出一塊資料,也就是說資料塊傳

送速率和單獨的盤的讀取速率相同。因為raid1的校驗十分完備,因此對系統的處理能力有很大的影響,通常的raid功能由軟體實現,而這樣的實現方法在

伺服器負載比較重的時候會大大影響伺服器效率。當您的系統需要極高的可靠性時,如進行資料統計,那麼使用raid1比較合適。而且raid1技術支援「熱

替換」,即不斷電的情況下對故障磁碟進行更換,更換完畢只要從映像盤上恢復資料即可。當主硬碟損壞時,映像硬碟就能夠代替主硬碟工作。映像硬碟相當於乙個

備份盤,可想而知,這種硬碟模式的安全性是很高的,但帶來的後果是硬碟容量利用率很低,只有50%,是任何raid級別中最低的。

raid2:帶海明碼校驗

從概念上講,raid 2 同raid 3類似, 兩者都是將資料條塊化分布於不同的硬碟上, 條塊單位為位或位元組。然而raid 2

使用一定的編碼技術來提供錯誤檢查及恢復。這種編碼技術需要多個磁碟存放檢查及恢復資訊,使得raid

2技術實施更複雜。因此,在商業環境中很少使用。下圖左邊的各個磁碟上是資料的各個位,由乙個資料不同的位運算得到的海明校驗碼能夠儲存另一組磁碟上,具

體情況請見下圖。由於海明碼的特點,他能夠在資料發生錯誤的情況下將錯誤校正,以確保輸出的正確。他的資料傳送速率相當高,假如希望達到比較理想的速度,

那最好提高儲存校驗碼ecc碼的硬碟,對於控制器的設計來說,他又比raid3,4或5要簡單。沒有免費的午餐,這裡也相同,要利用海明碼,必須要付出數

據冗餘的代價。輸出資料的速率和驅動器組中速度最慢的相等。

raid3:帶奇偶校驗碼的並行傳送

這種校驗碼和raid2不同,只能查錯不能糾錯。他訪問資料時一次處理乙個帶區,這樣能夠提高讀取和寫入速度。校驗碼在寫入資料時產生並儲存在另乙個磁碟

上。需要實現時使用者必須要有三個以上的驅動器,寫入速率和讀出速率都很高,因為校驗位比較少,因此計算時間相對而言比較少。用軟體實現raid控制將是十

分困難的,控制器的實現也不是很容易。他主要用於影象(包括動畫)等需要吞吐率比較高的場合。不同於raid 2,raid

3使用單塊磁碟存放奇偶校驗資訊。假如一塊磁碟失效,奇偶盤及其他資料盤能夠重新產生資料。 假如奇偶盤失效,則不影響資料使用。raid

3對於大量的連續資料可提供很好的傳輸率,但對於隨機資料,奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。

raid4:帶奇偶校驗碼的單獨磁碟結構

raid4

和raid3很象,不同的是,他對資料的訪問是按資料塊進行的,也就是按磁碟進行的,每次是個盤。在圖上能夠這麼看,raid3是一次一橫條,而

raid4一次一豎條。他的特點的raid3也挺象,但是在失敗恢復時,他的難度可要比raid3大得多了,控制器的設計難度也要大許多,而且訪問資料的

效率不怎麼好

raid5:分布式奇偶校驗的單獨磁碟結構

從他的示意圖上能夠看到,他的奇偶校驗碼存在於任何磁碟上,其中的p0代表第0帶區的奇偶校驗值,其他的意思也相同。raid5的讀出效率很高,寫入效率

一般,塊式的集體訪問效率不錯。因為奇偶校驗碼在不同的磁碟上,所以提高了可靠性。但是他對資料傳輸的並行性解決不好,而且控制器的設計也相當困難。

raid 3 和raid 5相比,重要的區別在於raid 3每進行一次資料傳輸,需涉及到任何的陣列盤。而對於raid

5來說,大部分資料傳輸只對一塊磁碟操作,可進行並行操作。在raid

5中有「寫損失」,即每一次寫操作,將產生四個實際的讀/寫操作,其中兩次讀舊的資料及奇偶資訊,兩次寫新的資料及奇偶資訊。

raid6:帶有兩種分布儲存的奇偶校驗碼的單獨磁碟結構

名字很長,但是假如看到圖,大家立即會明白是為什麼,請注意p0代表第0帶區的奇偶校驗值,而pa代表資料塊a的奇偶校驗值。他是對raid5的擴充套件,主

要是用於需要資料絕對不能出錯的場合。當然了,由於引入了第二種奇偶校驗值,所以需要n+2個磁碟,同時對控制器的設計變得十分複雜,寫入速度也不好,用

於計算奇偶校驗值和驗證資料正確性所花費的時間比較多,造成了不必須的負載。我想除了軍隊沒有人用得起這種東西。

raid7:優化的高速資料傳送磁碟結構

raid7

任何的i/o傳送均是同步進行的,能夠分別控制,這樣提高了系統的並行性,提高系統訪問資料的速度;每個磁碟都帶有高速緩衝儲存器,實時作業系統能夠使用

任何實時操作晶元,達到不同實時系統的需要。允許使用snmp協議進行管理和監控,能夠對校驗區指定單獨的傳送通道以提高效率。能夠連線多台主機,因為加

入高速緩衝儲存器,當多使用者訪問系統時,訪問時間幾乎接近於0。由於採用並行結構,因此資料訪問效率大大提高。需要注意的是他引入了乙個高速緩衝儲存器,

這有利有弊,因為一旦系統斷電,在高速緩衝儲存器內的資料就會全部丟失,因此需要和ups一起工作。當然了,這麼快的東西,**也很昂貴。

raid10:高可靠性和高效磁碟結構

這種結構無非是個帶區結構加乙個鏡象結構,因為兩種結構各有優缺點,因此能夠相互補充,達到既高效又高速還能夠的目的。大家能夠結合兩種結構的長處和缺點來理解這種新結構。這種新結構的**高,可擴充性不好。

主要用於容易不大,但需要速度和差錯控制的資料庫中。

raid53:高效資料傳送磁碟結構

越到後面的結構就是對前面結構的一種重複和再利用,這種結構就是raid3和帶區結構的統一,因此他速度比較快,也有容錯功能。但**十分高,不易於實現。這是因為任何的資料必須經過帶區和按位儲存兩種方法,在考慮到效率的情況下,需要這些磁碟同步真是不容易。

raid0+1:

把raid0和raid1技術結合起來,即raid0+1。資料除分布在多個盤上外,每個盤都有其物理映像盤,提供全冗餘能力,允許乙個以下磁碟故障,而不影響資料可用性,並具備快速讀/寫能力。需要至少4個硬碟才能作成raid0+1。

jbod模式

jbod

通常又稱為span。他是在邏輯上將幾個物理磁碟乙個接乙個連起來,

組成乙個大的邏輯磁碟。jbod不提供容錯,該陣列的容量等於組成span的任何磁碟的容量的總和。jbod嚴格意義上說,不屬於raid的範圍。但是現

在很多ide

raid控制晶元都帶著種模式,jbod就是簡單的硬碟容量疊加,但系統處理時並沒有採用並行的方式,寫入資料的時候就是先寫的一塊硬碟,寫滿了再寫第二

塊硬碟……

我們能夠用得上的ide raid

上面是對raid原理的敘述,而我們pcfans最關心的是

raid的應用。我們日常使用ide硬碟,而且很容易買到ide raid卡和整合raid晶元的主機板。所以跟我們最貼近的是ide

raid。限於應用級別很低,ide raid多數只支援raid 0,raid 1,raid 0+1,jbod模式。

raid的實現

講了很多raid原理,但實際應用中raid如何實現?限於大多數讀者的應用級別,此處僅討論電腦愛好者用得比較多的ide raid。

raid實現有兩種方法,一種是用專門的控制新片來完成,控制晶元能夠做成raid卡的形式,也能夠整合在主機板上。另一種方法是用軟體的方法來實現,比如win2000就含有軟體raid的功能。

raid控制晶元現在主要提供商有:highpoint、promise、ami等公司。這些公司生產的晶元在控制卡和主機板上都能見到。

幾種ide raid卡

最新的serial ata raid卡

highpoint公司hpt371晶元

highpoint公司hpt374晶元

promise公司pdc20276晶元

大家除了能夠購買採用上述控制卡以外也能夠購買整合控制新片的主機板,這樣更來得經濟。

微星845pe max2主機板板載了promise raid控制晶元,能夠提供2個傳輸速率為ata133的ide raid介面,最多能夠連線4個裝置,支援raid 0、raid 1和raid 0+1。

用軟體實現raid

利用作業系統提供的軟體raid功能來實現raid。就像由解壓軟體在電腦中看vcd、***相同,軟體raid的功能借助特定的軟體來實現。在

windows 2000

server、windowsxp和linux中,都提供了以軟體形式實現raid的功能。因為篇幅的關係,加之軟體實現raid應用較少,且實現起來較

為複雜,本文暫不討論。

raid安裝配置step by step

個人使用者使用raid一般raid 0和raid 1最為廣泛,畢竟個人使用者沒有那麼高的需要,也不會購買**高昂的裝置。下文以整合raid晶元的主機板為例介紹raid的安裝配置。

raid離不開硬碟,我們首先要至少準備兩塊硬碟,最好是容量和型號相同的兩塊硬碟。

構建raid 系統

1. 首先要備份好硬碟中的資料。構建raid對資料而言是一項比較危險的操作,稍不留神就有可能毀掉整塊硬碟的資料。在構建raid 0時,包括硬碟分割槽表在內的磁碟上任何資料都將被刪除。

2. 將兩塊硬碟的跳線都配置為master,分別接到主機板的raid專用的ide口。我們就無需考慮硬碟連線的順序,因為raid 0會新建立兩塊硬碟的分割槽表。

3. 對bios進行配置,開啟bios裡的raid選項。開啟ata100 raid ide controller。

4.接下來配置完成以後重啟電腦,開機檢測時將不會再報告發現硬碟。接下來進入raid bios進行配置。選擇raid工作模式,這裡能夠看到raid

0、raid 1、raid 0+1和span的選項,在此我們選擇了raid 0項。raid模式選擇完成會自動退出到上一級選單進行「disk

drives(磁碟驅動器)」選擇,一般來說直接回車就行了。下一項配置是條帶單位大小,預設值為64kb,沒有特別需要能夠不予理睬。

5. 接著是「start create(開始建立)」的選項,在您按下「y」之前,請認真想想是否更有重要的資料留在硬碟上,這是您最後的機會!一旦開始建立raid,硬碟上的任何資料都會被清除。

6. 再次重啟電腦以後,我們就能夠看到raid 0的提示了。接下來的工作大家很熟悉,把兩塊硬碟當成一塊硬碟分割槽、格式化、安裝軟體……

7. 對於安裝了raid的電腦,作業系統的安裝和普通是有區別的。大家可能注意到windows xp安裝時有提示「安裝scsi裝置或raid磁碟」,這時您需要根據提示進入raid的安裝。這樣才能獲得作業系統對raid的支援。

raid 1的構建和raid很類似,只但是在bios配置裡選擇了raid1。另外在後續有乙個製作磁碟映像的過程。raid1的安裝步驟這裡就不贅述了。

RAID技術介紹

raid技術介紹 內部資料,注意保密 重慶所郝金隆 內容 raid0 raid1 raid1 0 raid0 1 raid5 其他raid0 a b c d a b c d 通過條帶化的方式,提高資料儲存效能。不提高資料安全性。1234 內容 raid0 raid1 raid1 0 raid0 1 ...

RAID補充知識

帶區集雖然可以把資料均勻的分配到所有的磁碟上進行讀寫。但如果我們把所有的硬碟都連線到乙個控制器上的話,可能會帶來潛在的危害。這是因為當我們頻繁進行讀寫操作時,很容易使控制器或匯流排的負荷 窗體頂端 窗體底端 超載。為了避免出現上述問題,建議使用者可以使用多個磁碟控制器。最好解決方法還是為每一塊硬碟都...

RAID技術詳細解答之四 RAID問答篇

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