Raid卡基础知识

Raid卡基础知识SV产品部2012/12/14Inspurgroup目录常见Raid级别Raid卡的性能设置4Raid卡概念1Raid卡种类及结构23一、Raid卡概念RAID是英文RedundantArrayofIndependentDisks的缩写，翻译成中文即为独立磁盘冗余阵列。RAID卡就是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列零组件构成的。RAID卡主要解决了两个功能，一个是通过不同的Raid级别实现容错功能，另一个就是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，从而实现单个的磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。Raid卡9261-8iRaid卡8708EM2一、Raid卡概念长期以来，RAID卡市场一直是LSI、Adaptec、Highpoint、Promise等厂商的专区，LSI和Adaptec继承了在SCSIRAID控制器市场的优势，随着SAS时代的到来，在SASRAID市场同样统领风骚。Highpoint和Promise则是以前在IDERAID市场上占据较明显的优势，如今也仍然以SATARAID市场为主，但同样有较完备的中低端的SASRAID产品线。一、Raid卡的概念Adaptec公司1981年成立，主要业务是计算机与网络之间数据传输设计制造软硬件产品。2010年6月PMC收购Adaptac的Raid卡业务，从芯片到内部主机总线适配器，从RAID控制器到外部存储局域网(SAN)、基于以太网的iSCSISAN(IPSAN)、网络连接存储(NAS)，以及能够提升存储功能和价值的软件。LSI成立于1981年,是市场上顶级的存储和网络产品供应商，提供领先的存储和网络电子产品技术。目前，LSI已经能提供从控制芯片、RAID、扩展器、硬盘控制器到存储系统等，几乎所有的SAS生态环境构成元素，并在SCSI商业协会和ANSIT10委员会中持有关键席位，对SAS标准的推动，自始至终起着巨大的积极作用。在SAS控制器芯片市场上，LSI占据了领导性地位，提供了从芯片到HBA卡到RAID卡最为丰富的SAS解决方案，同时也是唯一一家拥有完善6Gb/sSAS产品线的RAID卡厂商。此外，2009年，LSI还收购了另外一家以RAID控制器产品见长的厂商3Ware。二、Raid卡种类及结构按照Raid的实现方式来分，可以分为三种：•软件Raid•软件+硬件Raid•硬件Raid二、Raid卡种类及结构软件Raid实现方式基本磁盘动态磁盘分区条带化构建磁盘阵列特点1.通过分区条带化来实现磁盘阵列2.需要做磁盘转换，由基本磁盘到动态磁盘3.RAID配置信息存在系统信息中，一旦系统崩溃，RAID信息也会丢失，所有数据都将OVER。4.无需额外的成本付出，完全是基于软件的RAID。二、Raid卡种类及结构软件+硬件RAID这种RAID实现方式主要是指HostRAID，即通常所说的软RAID。实现方式利用板载RAID控制器或外插RAID卡的方式来提供简单的RAID功能。特点1.由于这种RAID没有独立的IOP，因此需要额外占用CPU和内存资源。2.所提供的RAID功能单一，只支持RAID0、RAID1、RAID10(Adaptec)、RAID1E(LSI)、RAID5(1068+iButton或外插卡)3.与纯软件RAID相比，有较强的容错能力。4.初始投资较小，适合于中低档服务器。二、Raid卡种类及结构硬件RAID实现方式目前基本通过外插卡来实现。特点(1)带有全部RAID功能所需的硬件，只要主板有PCIE插槽支持，无需另外任何资源就可以提供RAID功能。支持全部常用RAID级别(0、1、5、6、10、50、60)(2)RAID功能和运算完成全部通过卡上的本地内部总线进行二、Raid卡种类及结构普通Raid卡主要有以下几部分组成:IOProcessor，IO处理器，提供RAID数据校验计算、输入输出处理等功能。IOC，IO控制器，提供总线通道，用来连接硬盘、存储设备。主机总线接口，目前主流为PCI-E2.0，有PCI-Ex8类型接口,总线速率4.8GB/sBatteryBackupUnit，电池备份模块，提供意外掉电下的数据保护。CacheMemory，缓存/内存，提供数据从IOP到硬盘之间的缓冲，提高整体性能，目前主流为：255M、512M和1024M，形式上以板载内存颗粒为主。FlashROM，用来存放Firmware和BIOSNVRAM，用于保存RAID设置信息蜂鸣器，在RAID阵列出现意外掉盘等情况下提供声音报警，提醒用户进行维护。二、Raid卡种类及结构二、Raid卡种类及结构Raid卡运作流程IOP作为RAID卡的CPU，通过执行闪存中的Firmware，控制SCSI等raid卡控制器、CacheMemory以及指示报警电路，来实现RAID卡的功能，运作流程如下：1）初始化RAID卡寄存器2）读取NVRAM中的RAID参数，与硬盘实际信息进行比较，显示结果3）发送配置提示、响应用户命令进入配置界面4）提供配置菜单、将用户提供的RAID卡参数、RAID参数存入NVRAM5）根据RAID参数，通过SCSI等raid卡控制器对硬盘进行初始化写操作6）完成配置7）等待Host发出读写操作命令三、常见Raid级别RAID的几种常用阵列JBOD(独立)RAID0（条带）RAID1（镜像）RAID3（奇偶位条带）RAID5(分布式奇偶校验条带阵列)RAID6（分布式奇偶位双校验条带阵列）RAID10(双镜像分布条带)JBOD（JBOD,JustaBunchOfDisks）在某些分类上，JBOD并不算是RAID的等级。只是将多个磁盘空间合并成一个大的逻辑磁盘，不具有错误备援机制。资料的存放机制是由第一颗磁盘开始依序往后存放，即操作系统看到的是一个大磁盘（由许多小磁盘组成）。但如果磁盘损毁，则该颗硬盘上的所有数据将无法救回。三、常见Raid级别RAID0•将多个磁盘合并成一个大的磁盘，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID0是将多个磁盘并列起来，成为一个大磁盘。在存放数据时，其将数据按磁盘的个数来进行分段，然后同时将这些数据写进这些盘中，所以在所有的级别中，RAID0的速度是最快的。但是RAID0没有冗余功能，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都会丢失。•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。三、常见Raid级别至少需要几颗硬盘2容量大小等于N是否有容错功能No三、常见Raid级别2012/12/14InspurgroupDataRAID0RRRR三、常见Raid级别2012/12/14RAID0DataRAID060GB60GB60GB60GB240GBAdvantage:BestPerformanceMax.Capacity无法保证数据安全RRRR=1sec1/4sec1/4sec1/4sec1/4sec1/4secRAID1•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。三、常见Raid级别至少需要几颗硬盘2容量大小等于N/2是否有容错功能Yes三、常见Raid级别2012/12/14InspurgroupRAIDLevel1RAID1DataGoodDataProtectRRRR三、常见Raid级别2012/12/14InspurgroupRAID1RAID160GB60GB60GB60GB60GBDataGoodDataProtectCapacity=1xDiskcapacityMinimumDisksrequired:2RRRR=1sec1sec1sec1sec1sec1secRaid3•采用Bit－interleaving（数据交错储存）技术，它需要通过编码再将数据位元分割后分别存在硬盘中，而将同位元检查后单独存在一个硬盘中，但由于数据内的位元分散在不同的硬盘上，因此就算要读取一小段数据资料都可能需要所有的硬盘进行工作，所以这种规格比较适于读取大量数据时使用。三、常见Raid级别至少需要几颗硬盘3容量大小等于N-1是否有容错功能Yes三、常见Raid级别2012/12/14RAIDLevel3RAID360GB60GB60GB60GB180GB123PCapacity=N-1Diskcapacity456PData789PPW123W456W789PP三、常见Raid级别2012/12/14RAIDLevel3RAID3123MinimumDisksrequired:3DataR123PRAID5•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。三、常见Raid级别至少需要几颗硬盘3容量大小等于N-1是否有容错功能Yes三、常见Raid级别2012/12/14RAIDLevel5RAID5123PDataW123PW456PP456456W789P789789P60GB60GB60GB60GB180GBCapacity=N-1Diskcapacity三、常见Raid级别2012/12/14RAIDLevel5RAID5123MinimumDisksrequired:3DataR123PP456789PRaid6•与RAID5相比，RAID6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实作方式使得RAID6很少得到实际应用。•同一阵列中最多容许两个磁盘损坏。更换新磁盘后，资料将会重新算出并写入新的磁盘中。依照设计理论，RAID6必须具备四个以上的磁盘才能生效。三、常见Raid级别Raid10•RAID10/01其实可细分为RAID1+0或RAID0+1。•RAID1+0是先镜射再分割资料。是将所有硬盘分为两组，视为是RAID0的最低组合，然后将这两组各自视为RAID1运作。RAID1+0有着不错的读取速度，而且拥有比RAID0更高的资料保护性。•RAID0+1则是跟RAID1+0的程序相反，是先分割再将资料镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组，变成RAID1的最低组合，而将两组硬盘各自视为RAID0运作。RAID0+1比起RAID1+0有着更快的读写速度，不过也多了一些会让整个硬盘组停止运转的机率；因为只要同一组的硬盘全部损毁，RAID0+1就会停止运作，而RAID1+0则可以在牺牲RAID0的优势下正常运作。•RAID10巧妙的利用了RAID0的速度以及RAID1的保护两种特性，不过它的缺点是需要的硬盘数较多，因为至少必须拥有四个以上的偶数硬盘才能使用。三、常见Raid级别三、常见Raid级别2012/12/14InspurgroupRAID10DataRAID0RAID1RAID1(10)三、常见Raid级别2012/12/14Inspurgro