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為什么服務(wù)器需要做磁盤(pán)陣列？您的服務(wù)器硬盤(pán)數據丟失過(guò)嗎？

2009-12-01 14:00:22 1803



磁盤(pán)陣列是一種把若干硬磁盤(pán)驅動(dòng)器按照一定要求組成一個(gè)整體，整個(gè)磁盤(pán)陣列由陣列控制器管理的系統。冗余磁盤(pán)陣列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技術(shù)1987年由加州大學(xué)伯克利分校提出，最初的研制目的是為了組合小的廉價(jià)磁盤(pán)來(lái)代替大的昂貴磁盤(pán)，以降低大批量數據存儲的費用（當時(shí)RAID稱(chēng)為Redundant Array of Inexpensive Disks 廉價(jià)的磁盤(pán)陣列），同時(shí)也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤(pán)失效時(shí)不會(huì )使對數據的訪(fǎng)問(wèn)受損失，從而開(kāi)發(fā)出一定水平的數據保護技術(shù)。
磁盤(pán)陣列的工作原理與特征：
RAID的基本結構特征就是組合(Striping)，捆綁2個(gè)或多個(gè)物理磁盤(pán)成組，形成一個(gè)單獨的邏輯盤(pán)。組合套(Striping Set)是指將物理磁盤(pán)組捆綁在一塊兒。在利用多個(gè)磁盤(pán)驅動(dòng)器時(shí)，組合能夠提供比單個(gè)物理磁盤(pán)驅動(dòng)器更好的性能提升。 數據是以塊(Chunks)的形式寫(xiě)入組合套中的，塊的尺寸是一個(gè)固定的值，在捆綁過(guò)程實(shí)施前就已選定。塊尺寸和平均I/O需求的尺寸之間的關(guān)系決定了組合套的特性?？偟膩?lái)說(shuō)，選擇塊尺寸的目的是為了最大程度地提高性能，以適應不同特點(diǎn)的計算環(huán)境應用。
磁盤(pán)陣列優(yōu)點(diǎn)：
磁盤(pán)陣列有許多優(yōu)點(diǎn)：首先，提高了存儲容量；其次，多臺磁盤(pán)驅動(dòng)器可并行工作，提高了數據傳輸率；...RAID技術(shù)確實(shí)提供了比通常的磁盤(pán)存儲更高的性能指標、數據完整性和數據可用性，尤其是在當今面臨的I/O總是滯后于CPU性能的瓶頸問(wèn)題越來(lái)越突出的情況下，RAID解決方案能夠有效地彌補這個(gè)缺口。
陣列技術(shù)的介紹：
RAID技術(shù)是一種工業(yè)標準，各廠(chǎng)商對RAID級別的定義也不盡相同。目前對RAID級別的定義可以獲得業(yè)界廣泛認同的有4種，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5，我們常見(jiàn)的主板自帶的陣列芯片或陣列卡能支持的模式有：RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1。
1) RAID 0是無(wú)數據冗余的存儲空間條帶化，它將所有硬盤(pán)構成一個(gè)磁盤(pán)陣列，可以同時(shí)對多個(gè)硬盤(pán)做讀寫(xiě)動(dòng)作，但是不具備備份及容錯能力，具有成本低、讀寫(xiě)性能極高、存儲空間利用率高等特點(diǎn)，在理論上可以提高磁盤(pán)子系統的性能。
2) RAID 1是兩塊硬盤(pán)數據完全鏡像，可以提高磁盤(pán)子系統的安全性，技術(shù)簡(jiǎn)單，管理方便，讀寫(xiě)性能均好。但它無(wú)法擴展（單塊硬盤(pán)容量），數據空間浪費大，嚴格意義上說(shuō)，不應稱(chēng)之為“陣列”。
3) RAID 0＋1綜合了RAID 0和RAID 1的特點(diǎn)，獨立磁盤(pán)配置成RAID 0，兩套完整的RAID 0互相鏡像。它的讀寫(xiě)性能出色，安全性高，但構建陣列的成本投入大，數據空間利用率低，不能稱(chēng)之為經(jīng)濟高效的方案。
常見(jiàn)的陣列卡芯片有三種：Promise（喬鼎信息）、highpoint、ami（美商安邁）。這三種芯片都有主板集成或獨立的陣列卡這二種形式的產(chǎn)品。我們主要用到的是Promise陣列卡，經(jīng)過(guò)測試在無(wú)盤(pán)中穩定，并且不容易壞Promise常見(jiàn)的陣列芯片有：Promise Fasttrak 66、Fasttrak 100、Fasttrak 133、20262、20265、20267、20270、Fasttrak TX2、Fasttrak TX4、Fasttrak TX2000,TX4000.Highpoint常見(jiàn)的陣列芯片有：highpoint 370、370a、372、372a。AMI / LSI Logic MegaRAID 這種芯片的產(chǎn)品我們用得很少，現在知道的有艾崴 WO2-R主板上集成了American Megatrends MG80649 控制器，其陣列卡的產(chǎn)品也沒(méi)有使用過(guò)。
注意事項：
1) 用來(lái)創(chuàng )建磁盤(pán)陣列的硬盤(pán)一般需成對使用。
2) 強烈建議使用型號、容量、品牌均一致的四個(gè)硬盤(pán)來(lái)做陣列。
3) 陣列卡和一部分集成的陣列芯片支持雙陣列，當您使用四個(gè)硬盤(pán)來(lái)做陣列時(shí)，建議設置為雙陣列。但如果主板集成的是Promise類(lèi)芯片，幾乎都不支持創(chuàng )建雙陣列。(4)、沒(méi)有安裝對應的陣列驅動(dòng)程序或驅動(dòng)程序不對，而又設置為由陣列啟動(dòng)時(shí)，NT服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)將會(huì )藍屏。任何創(chuàng )建陣列或者重建陣列的操作都將清除硬盤(pán)或者陣列上的所有現有數據!
陣列卡的作用，簡(jiǎn)單的一句話(huà)就是加快網(wǎng)吧的速度，本為一個(gè)IDE的硬盤(pán)在帶30以上就會(huì )造成瓶頸，速度就會(huì )慢下來(lái)，想提高速度一定得做陣列，這樣不但速度快，以后加機器也不會(huì )有太大的影響。
做陣列注意的是：
陣列的一個(gè)誤區就是大家還是把磁盤(pán)分開(kāi)來(lái)看，作為陣列，你只能把做陣列的硬盤(pán)當成一個(gè)大的硬盤(pán)！在拷盤(pán)前我們用SFDISK（或者用其它分區軟件，不用FDISK.EXE，因為FDISK.EXE只認80G，而一般做陣列后，硬盤(pán)都大于80G）對其進(jìn)行分區，然后用GHOST將盤(pán)刻到陣列硬盤(pán)上面！
只要硬盤(pán)的位置與數據線(xiàn)不脫離，陣列卡如果換同名的陣列卡，其內容是不會(huì )改變的，因為陣列卡中相關(guān)參數設置保存在了硬盤(pán)當中。



磁盤(pán)陣列



1. 什么是磁盤(pán)陣列（Disk Array）?
磁盤(pán)陣列（Disk Array）是由一個(gè)硬盤(pán)控制器來(lái)控制多個(gè)硬盤(pán)的相互連接，使多個(gè)硬盤(pán)的讀寫(xiě)同步，減少錯誤，增加效率和可靠度的技術(shù)。
2.什么是RAID?
RAID是Redundant Array of Inexpensive Disk的縮寫(xiě)，意為廉價(jià)冗余磁盤(pán)陣列，是磁盤(pán)陣列在技術(shù)上實(shí)現的理論標準，其目的在于減少錯誤、提高存儲系統的性能與可靠度。常用的等級有1、3、5級等。
3.什么是RAID Level 0?
RAID Level 0是Data Striping(數據分割)技術(shù)的實(shí)現，它將所有硬盤(pán)構成一個(gè)磁盤(pán)陣列，可以同時(shí)對多個(gè)硬盤(pán)做讀寫(xiě)動(dòng)作，但是不具備備份及容錯能力，它價(jià)格便宜，硬盤(pán)使用效率最佳，但是可靠度是最差的。
以一個(gè)由兩個(gè)硬盤(pán)組成的RAID Level 0磁盤(pán)陣列為例，它把數據的第1和2位寫(xiě)入第一個(gè)硬盤(pán)，第三和第四位寫(xiě)入第二個(gè)硬盤(pán)……以此類(lèi)推，所以叫“數據分割"，因為各盤(pán)數據的寫(xiě)入動(dòng)作是同時(shí)做的，所以它的存儲速度可以比單個(gè)硬盤(pán)快幾倍。
但是，這樣一來(lái)，萬(wàn)一磁盤(pán)陣列上有一個(gè)硬盤(pán)壞了，由于它把數據拆開(kāi)分別存到了不同的硬盤(pán)上，壞了一顆等于中斷了數據的完整性，如果沒(méi)有整個(gè)磁盤(pán)陣列的備份磁帶的話(huà)，所有的數據是無(wú)法挽回的。因此，盡管它的效率很高，但是很少有人冒著(zhù)數據丟失的危險采用這項技術(shù)。
4.什么是RAID Level 1?
RAID Level 1使用的是Disk Mirror(磁盤(pán)映射)技術(shù)，就是把一個(gè)硬盤(pán)的內容同步備份復制到另一個(gè)硬盤(pán)里，所以具備了備份和容錯能力，這樣做的使用效率不高，但是可靠性高。
5.什么是RAID Level 3?
RAID Level 3采用Byte－interleaving(數據交錯存儲)技術(shù)，硬盤(pán)在SCSI控制卡下同時(shí)動(dòng)作，并將用于奇偶校驗的數據儲存到特定硬盤(pán)機中，它具備了容錯能力，硬盤(pán)的使用效率是安裝幾個(gè)就減掉一個(gè)，它的可靠度較佳。
6.什么是RAID Level 5?
RAID Level 5使用的是Disk Striping(硬盤(pán)分割)技術(shù)，與Level 3的不同之處在于它把奇偶校驗數據存放到各個(gè)硬盤(pán)里，各個(gè)硬盤(pán)在SCSI控制卡的控制下平行動(dòng)作，有容錯能力，跟Level 3一樣，它的使用效率也是安裝幾個(gè)再減掉一個(gè)。
7.什么是熱插拔硬盤(pán)？
熱插拔硬盤(pán)英文名為Hot－Swappable Disk，在磁盤(pán)陣列中，如果使用支持熱插拔技術(shù)的硬盤(pán)，在有一個(gè)硬盤(pán)壞掉的情況下，服務(wù)器可以不用關(guān)機，直接抽出壞掉的硬盤(pán)，換上新的硬盤(pán)。一般的商用磁盤(pán)陣列在硬盤(pán)壞掉的時(shí)候，會(huì )自動(dòng)鳴叫提示管理員更換硬盤(pán)。
磁盤(pán)陣列(Disk array)原理



為什么需要磁盤(pán)陣列? 如何增加磁盤(pán)的存取(acces)速度，如何防止數據因磁盤(pán)的故障而失落及如 何有效的利用磁盤(pán)空間，一直是電腦專(zhuān)業(yè)人員和用戶(hù)的困憂(yōu)；而大容量磁盤(pán)的價(jià) 格非常昂貴，對用戶(hù)形成很大的負擔。磁盤(pán)陣列技術(shù)的產(chǎn)生一舉解決了這些問(wèn)題。
過(guò)去十年來(lái)，CPU的處理速度幾乎是幾何級數的躍升，內存(memory)的 存取速度亦大幅增加，而數據儲存裝置——它要是磁盤(pán)(hard disk)——的存取 速度相較之下。較為緩慢。整個(gè)I／0吞吐量不能和系統匹配，形成電腦系統的瓶 頸，降低了電腦系統的整體性能(throughout)若不能有效的提升磁盤(pán)的存取速 度，CPU、內存及磁盤(pán)間的不平衡將使CPU及內存的改進(jìn)形成浪費。



目前改進(jìn)磁盤(pán)存取速度的方式主要有兩種。一是磁盤(pán)快取控制(disk cache controller)，它將從磁盤(pán)讀取的數據存在快取內存(cache memory)中以減少磁 盤(pán)存取的次數。數據的讀寫(xiě)都在cache內存中進(jìn)行，大幅增加存取的速度，如要讀 取的數據不在cache內存中，或要寫(xiě)數據到磁盤(pán)時(shí)，才做磁盤(pán)的存取動(dòng)作。這種方 式在單工期環(huán)境(Single—tasking envioronment)如DOS之下。對大量數據的 存取有很好的性能(量小且頻繁的存取則不然)。但在多工(multi—tasking)環(huán) 境之下(因為要不停的作數據交換(swapping)的動(dòng)作)或數據庫(database) 的存取(因每一記錄都很小)就不能顯示其性能。這種方式?jīng)]有任何安全保障。



其一是使用磁盤(pán)陣列的技術(shù)。磁盤(pán)陣列是把多個(gè)磁盤(pán)組成一個(gè)陣列，當作單 一磁盤(pán)使用，它將數據以分段(striping)的方式儲存在不同的磁盤(pán)中，存取數據 時(shí)，陣列中的相關(guān)磁盤(pán)一起動(dòng)作：大幅減低數據的存取時(shí)間，同時(shí)有更佳的空間 利用率。磁盤(pán)陣列所利用的不同的技術(shù)，稱(chēng)為RAID level，不同的level針對不 同的系統及應用，以解決數據安全的問(wèn)題。



一般高性能的磁盤(pán)陣列都足以硬件的形式來(lái)達成、進(jìn)—步的把磁盤(pán)cache控制 及磁盤(pán)陣列結合在—個(gè)控制器(RAID controler)或控制卡個(gè)，針對個(gè)同的用戶(hù) 解決人們對磁盤(pán)輸出／入系統的四大要求：



(1)增加存取速度。



(2)容錯(fault tolerance)，即安全性。



(3)有效的利用磁盤(pán)空間。



(4)盡量的平衡CPU，內存及磁盤(pán)的性能并異，提高電腦的整體工作性能。



磁盤(pán)陣列原理



1987年，加州伯克利大學(xué)的一位人員發(fā)表了名為“磁盤(pán)陣列研究”的論文， 正式提到了RAID也就是滋盤(pán)陣列，論文提出廉價(jià)的5．25”及3．5”的硬盤(pán)也能如 大機器上的8”盤(pán)能提供人容量、高性能和數據的一致性，并詳述了RAIDl至5 的技術(shù)。 磁盤(pán)陣列針對不同的應用使用的不同技術(shù)，稱(chēng)為RAID level，RAID是Redundant Array of Inexpenslve Disks的縮寫(xiě)，而每一level代表一種技術(shù)，目前 業(yè)界公認的標準是RAID0—RAID5。這個(gè)level并個(gè)代表技術(shù)的高低，level5并不高于level3，level1也個(gè)低于level4。字于要選樣哪一種RAID level的產(chǎn)品，純視用戶(hù)的操作環(huán)境(Operating envir0nment)及應用(application)而定，與level 的高低沒(méi)有必然的關(guān)系。RAID0沒(méi)有安全的保障，僅其快速，所以適合高速I(mǎi)／0 的系統；RAIDl適用于需安全性又要兼顧速度的系統，RAID2及RAID3適用于 大型電腦及影像、CAD／CAM等處理；RAID5多用于0LTP，因有余融機構及 大型數據處理中心的迫切需要，故使用較多而較有名氣，但也因此形成很多人對 磁盤(pán)陣列的誤解，以為磁盤(pán)陣列非要RAID5不可；RAID4較少使用、和RAID5 有其共同之處，但RAID4適合大量數據的存取。其他如RAID6，RAID7。乃至 RAIDl0、50、100等，都是廠(chǎng)商各做各的，并無(wú)一致的標準，在此不作說(shuō)明。



RAID1



RAID1是使用磁盤(pán)鏡像(disk muroring)的技術(shù)，磁盤(pán)鏡像應用在RAIDl 之前就在很多系統中使用，它的方式是在工作磁盤(pán)(working disk)之外再加一 額外的備份磁盤(pán)(backup disk)兩個(gè)磁盤(pán)所儲存的數據安全一致。數據在寫(xiě)入工 作磁盤(pán)同時(shí)也寫(xiě)入備份磁盤(pán)。

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