Array
of
Inexpensive
Disks的缩写,中文简称为廉价磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘,但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用RAID技术于存储系统的好处主要有以下三种:
通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能
通过把数据分成多个数据块(Block)并行写入/读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度
通过镜像或校验操作提供容错能力
最初开发RAID的主要目的是节省成本,当时几块小容量硬盘的价格总和要低于大容量的硬盘。目前来看RAID在节省成本方面的作用并不明显,但是RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外,RAID还可以提供良好的容错能力,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。
RAID技术分为几种不同的等级,分别可以提供不同的速度,安全性和性价比。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求。常用的RAID级别有以下几种:NRAID,JBOD,RAID0,RAID1,RAID0+1,RAID3,RAID5等。目前经常使用的是RAID5和RAID(0+1)。
NRAID
NRAID即Non-RAID,所有磁盘的容量组合成一个逻辑盘,没有数据块分条(no
block
stripping)。NRAID不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。
JBOD
JBOD代表Just
a
Bunch
of
Drives,磁盘控制器把每个物理磁盘看作独立的磁盘,因此每个磁盘都是独立的逻辑盘。JBOD也不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。
RAID
0
RAID
0即Data
Stripping(数据分条技术)。整个逻辑盘的数据是被分条(stripped)分布在多个物理磁盘上,可以并行读/写,提供最快的速度,但没有冗余能力。要求至少两个磁盘。我们通过RAID
0可以获得更大的单个逻辑盘的容量,且通过对多个磁盘的同时读取获得更高的存取速度。RAID
0首先考虑的是磁盘的速度和容量,忽略了安全,只要其中一个磁盘出了问题,那么整个阵列的数据都会不保了。
RAID
1
RAID
1,又称镜像方式,也就是数据的冗余。在整个镜像过程中,只有一半的磁盘容量是有效的(另一半磁盘容量用来存放同样的数据)。同RAID
0相比,RAID
1首先考虑的是安全性,容量减半、速度不变。
RAID
0+1
为了达到既高速又安全,出现了RAID
10(或者叫RAID
0+1),可以把RAID
10简单地理解成由多个磁盘组成的RAID
0阵列再进行镜像。
RAID
3和RAID
5
RAID
3和RAID
5都是校验方式。RAID
3的工作方式是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校验信息,存放数据的磁盘有好几个且并行工作,而存放校验数据的磁盘只有一个,这就带来了校验数据存放时的瓶颈。RAID
5的工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块,分别存放到组成阵列的各个磁盘中去,这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问题,但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。
按照硬盘接口的不同,RAID分为SCSI
RAID,IDE
RAID和SATA
RAID。其中,SCSI
RAID主要用于要求高性能和高可靠性的服务器/工作站,而台式机中主要采用IDE
RAID和SATA
RAID。
以前RAID功能主要依靠在主板上插接RAID控制卡实现,而现在越来越多的主板都添加了板载RAID芯片直接实现RAID功能,目前主流的RAID芯片有HighPoint的HTP372和Promise的PDC20265R,而英特尔更进一步,直接在主板芯片组中支持RAID,其ICH5R南桥芯片中就内置了SATA
RAID功能,这也代表着未来板载RAID的发展方向---芯片组集成RAID。
Matrix
RAID:
Matrix
RAID即所谓的“矩阵RAID”,是ICH6R南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术,是一种经济性高的新颖RAID解决方案。Matrix
RAID技术的原理相当简单,只需要两块硬盘就能实现了RAID
0和RAID
1磁盘阵列,并且不需要添加额外的RAID控制器,这正是我们普通用户所期望的。Matrix
RAID需要硬件层和软件层同时支持才能实现,硬件方面目前就是ICH6R南桥以及更高阶的ICH6RW南桥,而Intel
Application
Acclerator软件和Windows操作系统均对软件层提供了支持。
Matrix
RAID的原理就是将每个硬盘容量各分成两部分(即:将一个硬盘虚拟成两个子硬盘,这时子硬盘总数为4个),其中用两个虚拟子硬盘来创建RAID0模式以提高效能,而其它两个虚拟子硬盘则透过镜像备份组成RAID
1用来备份数据。在Matrix
RAID模式中数据存储模式如下:两个磁盘驱动器的第一部分被用来创建RAID
0阵列,主要用来存储操作系统、应用程序和交换文件,这是因为磁盘开始的区域拥有较高的存取速度,Matrix
RAID将RAID
0逻辑分割区置于硬盘前端(外圈)的主因,是可以让需要效能的模块得到最好的效能表现;而两个磁盘驱动器的第二部分用来创建RAID1模式,主要用来存储用户个人的文件和数据。
例如,使用两块120GB的硬盘,可以将两块硬盘的前60GB组成120GB的逻辑分割区,然后剩下两个60GB区块组成一个60GB的数据备份分割区。像需要高效能、却不需要安全性的应用,就可以安装在RAID
0分割区,而需要安全性备分的数据,则可安装在RAID
1分割区。换言之,使用者得到的总硬盘空间是180GB,和传统的RAID
0+1相比,容量使用的效益非常的高,而且在容量配置上有着更高的弹性。如果发生硬盘损毁,RAID
0分割区数据自然无法复原,但是RAID
1分割区的数据却会得到保全。
可以说,利用Matrix
RAID技术,我们只需要2个硬盘就可以在获取高效数据存取的同时又能确保数据安全性。这意味着普通用户也可以低成本享受到RAID
0+1应用模式。
阵列卡的全称叫磁盘阵列卡是用来做
RAID(廉价冗余磁盘阵列)
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。
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。
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