RAID教程0

1RAID是“RedundantArrayofIndependentDisk”的缩写，中文意思是独立冗余磁盘阵列。冗余磁盘阵列技术诞生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出。简单地解释，就是将N台硬盘通过RAIDController（分Hardware，Software）结合成虚拟单台大容量的硬盘使用。RAID的采用为存储系统（或者服务器的内置存储）带来巨大利益，其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点。另外，raid还有杀虫剂品牌，法国特警队伍名，游戏专有名词等义项。目录简介功能RAID性能和安全性参数优点种类及应用技术术语解释技术规范RAID规范简介功能RAID性能和安全性参数优点种类及应用技术术语解释技术规范RAID规范其他RAID级别应用MatrixRAIDNVRAID常见故障数据恢复指南其他含义简介RAID磁盘阵列（RedundantArrayofIndependentDisks）其特色是N台硬盘同时读取速度加快及提供容错性FaultTolerant，所以RAID主要是解决访问数据的存储速度问题（Storage）不是备份问题（BackupSolution）。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的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存储性能和提供数据备份技术。根据磁盘陈列的不同组合方式，可以将RAID分为不同的级别。2磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术，称为RAIDlevel,而每一level都代表着不同技术，目前业界公认的标准是RAID0~RAID5。这个level并不代表技术的高低,level5并不高于level3,level1也不低过level4,至于要选择那一种RAIDlevel的产品，纯视用户的操作环境(operatingenvironment)及应用(application)而定,与level的高低没有必然的关系。在RAID有一基本概念称为EDAP（ExtendedDataAvailabilityandProtection），其强调扩充性及容错机制，也是各家厂商如：Mylex，IBM，HP，Compaq，Adaptec，Infortrend等诉求的重点，包括在不须停机情况下可处理以下动作：RAID磁盘阵列支持自动检测故障硬盘RAID磁盘阵列支持重建硬盘坏轨的资料RAID磁盘阵列支持不须停机的硬盘备援HotSpare；RAID磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换HotSwapRAID磁盘阵列支持扩充硬盘容量等。功能1．扩大了存储能力可由多个硬盘组成容量巨大的存储空间。2．降低了单位容量的成本市场上最大容量的硬盘每兆容量的价格要大大高于普及型硬盘，因此采用多个普及型硬盘组成的阵列其单位价格要低得多。3．提高了存储速度单个硬盘速度的提高均受到各个时期的技术条件限制，要更进一步往往是很困难的，而使用RAID，则可以让多个硬盘同时分摊数据的读或写操作，因此整体速度有成倍地提高。4．可靠性RAID系统可以使用两组硬盘同步完成镜像存储，这种安全措施对于网络服务器来说是最重要不过的了。5．容错性RAID控制器的一个关键功能就是容错处理。容错阵列中如有单块硬盘出错，不会影响到整体的继续使用，高级RAID控制器还具有拯救数据功能。6．对于IDERAID来说，目前还有一个功能就是支持ATA/66/100。RAID也分为SCSIRAID和IDERAID两类，当然IDERAID要廉价得多。如果主机主板不支持ATA/66/100硬盘，通过RAID卡，则能够使用上新硬盘的ATA/66/100功能。RAID性能和安全性参数随着RAID技术的不断推广，用户有时很难全面了解不同RAID级别具体表示什么意思。大多数人都知道RAID0和RAID5的含义，但了解诸如RAID60和RAID5EE等其他RAID级别工作原理的人却寥寥无几。不同的RAID级别对应于不同的性能、容量和可靠性，代表了这三种关键参数的不同平衡组合。从最基本的角度来说，所有RAID级别均建立在RAID0、1、5和6这几个基本RAID级别基础之上。一些RAID级别衍生出某些少见的变种，比如RAID1E、5E和5EE，它们与RAID1、5的特性相似，不过更丰富一些。表中归纳了四种基本RAID级别的工作原理，并根据性能参数、可靠性要求和用户愿意提供的可用容量比较不同阵列方式的优缺点。3RAID级别可以相互组合或通过扩展，形成诸如RAID10、50和60等RAID级别。人们往往对这种扩展的RAID级别不甚了解。不过，这些复杂的RAID级别添加了一些极其有趣的特性，比方说：·R1E(2个以上磁盘或奇数磁盘的镜像)·R5E(与R5一样，但支持“热”备用磁盘容量)·R5EE(与R5E一样，但每个条带都支持“热”备用磁盘)需要进一步考虑的是RAID10、50和60等复杂的RAID级别，它们提供了一些非常有趣的未知特性。它们基本上能提供相同级别、和尺寸的RAID卷组合，此外采用RAID0方式在他们之间分配条带化数据，以此平衡性能。比方说，20个驱动器组成的RAID50，可分成4个RAID5阵列，每个阵列有5个磁盘，然后这四个RAID5阵列之间采用RAID0方式配置条带化数据。不过，问题在于，为什么要选择20个磁盘组成RAID50这种复杂的RAID级别，而不用20个同样的磁盘组成简单的RAID5呢?主要原因在于，如果我们看看RAID5的读取性能就会发现，在降级模式时其读取性能非常差。为了从坏块/死盘恢复数据，必须读取19个没问题的磁盘，并对每个磁盘进行18次XOR运算，而后才能返回数据。也就是说，这时的读取速度仅为正常读取速度的二十分之一，而且涉及的磁盘越多，读取性能就变得更糟。同样，重构也非常复杂。假设每个磁盘为1TB，如果重构的话，那么就需要移动20TB的数据，XOR为19TB(这可能需要数周才能完成)。不过，如果使用了RAID50，丢失的数据可以由故障阵列重新生成。如果采用5个磁盘阵列，那么只需要4次读取和3次XOR运算就可返回数据，比RAID5的效率提高了5倍。RAID5只使用一个奇偶磁盘，而RAID50每个扩展的磁盘阵列都使用一个奇偶磁盘，也就是每个扩展的磁盘阵列有4个奇偶磁盘。由此可见，这时我们需要在容量和性能之间加以权衡。重构也一样，1TB数据的重构需要移动5TB数据，XOR为4TB，尽管这仍然需要很长的时间，但比RAID5还是缩短了4倍。配置可能非常复杂，但只要我们大概了解到底需要解决哪些问题，就能针对不同应用确定采用哪种RAID级别最合适。说到底，肯定要在性能、容量和可靠性三者之间进行权衡取舍。用户如何让RAID满足其特定需求呢?RAID是一种提供众多选项的复杂子系统。为了选择最佳选项，管理基础设施需要不断发展，帮助用户从以技术为主导的选择方式(也就是重点考虑RAID级别、条带大小、高速缓存模型等)向以解决问题为导向(也就是更多关心性能、安全性、读/写等)或专用解决方案(也就是针对MicrosoftExchange或OracleDB等具体应用的要求)方向转型。这样，用户就能集中精力思考解决方案本身，而不用为机械技术问题而苦恼。随着数据的不断增长，RAID今后会为用户带来怎样的帮助?考虑到RAID可管理大型卷，其使用肯定会不断扩展，RAID使用户受益的领域包括：·可管理性(如上所述)4·可靠性：对极大的磁盘来说，重构时间可能慢得让人无法忍受。上述新的RAID级别可最大限度地缩短重构时间。·SSD在存储器分层结构中支持全新设备类型，RAID将由此受益。优点RAID的采用为存储系统（或者服务器的内置存储）带来巨大利益，其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点。RAID通过同时使用多个磁盘，提高了传输速率。RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量（Throughput）。在RAID中，可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID可以达到单个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。这也是RAID最初想要解决的问题。因为当时CPU的速度增长很快，而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高，所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。RAID最后成功了。通过数据校验，RAID可以提供容错功能。这是使用RAID的第二个原因，因为普通磁盘驱动器无法提供容错功能，如果不包括写在磁盘上的CRC（循环冗余校验）码的话。RAID容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之上的，所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有较为完备的相互校验/恢复的措施，甚至是直接相互的镜像备份，从而大大提高了RAID系统的容错度，提高了系统的稳定冗余性。种类及应用基于不同的架构，RAID的种类又可以分为：软件RAID(软件RAID)，硬件RAID(硬件RAID)，外置RAID(ExternalRAID)软件RAID很多情况下已经包含在系统之中,并成为其中一个功能，如Windows、Netware及Linux。软件RAID中的所有操作皆由中央处理器负责,所以系统资源的利用率会很高，从而使系统性能降低。软件RAID是不需要另外添加任何硬件设备，因为它是靠你的系统—主要是中央处理器的功能—提供所有现成的资源。硬件RAID通常是一张PCI卡，在这卡上会有处理器及内存。因为这卡上的处理器已经可以提供一切RAID所需要的资源，所以不会占用系统资源，从而令系统的表现可以大大提升。硬件RAID的应用之一是可以连接内置硬盘、热插拔背板或外置存储设备。无论连接何种硬盘，控制权都是在RAID卡上，亦即是由系统所操控。在系统里，硬件RAIDPCI卡通常都需要安驱动程序，否则系统会拒绝支持。磁盘阵列可以在安装系统之前或之后产生，系统会视之为一个（大型）硬盘，而它具有容错及冗余的功能。磁盘阵列不单只可以加入一个现成的系统，它更可以支持容量扩展。方法也很简单，只需要加入一个新的硬盘并执行一些简单的指令，系统便可以实时利用这新加的容量。外置式RAID也是属于硬件RAID的一种，区别在于RAID卡不会安装在系统里，而是安装在外置的存储设备内。而这个外置的储存设备则会连接到系统的SCSI卡上。系统没有任何的RAID功能，因为它只有一张SCSI卡；所有的RAID功能将会移到这个外置存储里。好处是外置的存储往往可以连接更多的硬盘，不会受系统机箱的大小所影响。而一些高级的技术，如双机容错，是需要多个服务器外连到一个外置储存上，5以提供容错能力。外置式RAID的应用之一是可以安装任何的操作系统，因此是与操作系统无关的。因为在系统里只存在一张SCSI卡，并不是RAID卡。而对于这个系统及这张SCSI卡来说，这个外置式的RAID只是一个大型硬盘，并不是什么特别的设备，所以这个外置式的RAID可以安装任何的操作系统。唯一的要求就是这张SCSI卡在这个操作系统要安装驱动程序。技术术语解释硬盘镜像（DiskMirroring）：硬盘镜像最简单的形式是，一个主机控制器带二个互为镜像的硬盘。数据同时写入二个硬盘，二个硬盘上的数据完全相同，因此一个硬盘故障时，另一个硬盘可提供数据。硬盘数据跨盘（DiskSpanning）：利用这种技术，几个硬盘看上去像是一个大硬盘；这个虚拟盘可以把数据跨盘存储在不同的物理盘上，用户不需关心哪个盘上存有他需要的数据。硬盘数据分段（DiskStripping）：数据分散存储在几个盘上。数据的第一段放在盘0，第2段放在盘1，……直至达到硬盘链中的最后一个盘，然后下一个逻辑段将放在硬盘0，再下一个逻辑段放在盘1，如此循环直至完成写操作。双控（Duplexing）：这里指的是用二个控制器来驱动一个硬盘子系统。一个控制器发生故障，另一个控制器马上控制硬盘操作。此外，如果编写恰当的控制器软件，可实现不同的硬盘驱动器同时工作。容错（FaultTolerant）：具有容错功能的机器有抗故障的能力。例如RAID1镜像系统是容错的，镜像盘中的一个出故障，硬盘子系统仍能正常工作。主机控制器（HostAdapte