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為什么服務器需要做磁盤陣列？您的服務器硬盤數據丟失過嗎？

2009-12-01 14:00:22 8298



磁盤陣列是一種把若干硬磁盤驅動器按照一定要求組成一個整體，整個磁盤陣列由陣列控制器管理的系統。冗余磁盤陣列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技術1987年由加州大學伯克利分校提出，最初的研制目的是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數據存儲的費用（當時RAID稱為Redundant Array of Inexpensive Disks 廉價的磁盤陣列），同時也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時不會使對數據的訪問受損失，從而開發出一定水平的數據保護技術。
磁盤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個或多個物理磁盤成組，形成一個單獨的邏輯盤。組合套(Striping Set)是指將物理磁盤組捆綁在一塊兒。在利用多個磁盤驅動器時，組合能夠提供比單個物理磁盤驅動器更好的性能提升。 數據是以塊(Chunks)的形式寫入組合套中的，塊的尺寸是一個固定的值，在捆綁過程實施前就已選定。塊尺寸和平均I/O需求的尺寸之間的關系決定了組合套的特性。總的來說，選擇塊尺寸的目的是為了最大程度地提高性能，以適應不同特點的計算環境應用。
磁盤陣列優點：
磁盤陣列有許多優點：首先，提高了存儲容量；其次，多臺磁盤驅動器可并行工作，提高了數據傳輸率；...RAID技術確實提供了比通常的磁盤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性能的瓶頸問題越來越突出的情況下，RAID解決方案能夠有效地彌補這個缺口。
陣列技術的介紹：
RAID技術是一種工業標準，各廠商對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界廣泛認同的有4種，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5，我們常見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是無數據冗余的存儲空間條帶化，它將所有硬盤構成一個磁盤陣列，可以同時對多個硬盤做讀寫動作，但是不具備備份及容錯能力，具有成本低、讀寫性能極高、存儲空間利用率高等特點，在理論上可以提高磁盤子系統的性能。
2) RAID 1是兩塊硬盤數據完全鏡像，可以提高磁盤子系統的安全性，技術簡單，管理方便，讀寫性能均好。但它無法擴展（單塊硬盤容量），數據空間浪費大，嚴格意義上說，不應稱之為“陣列”。
3) RAID 0＋1綜合了RAID 0和RAID 1的特點，獨立磁盤配置成RAID 0，兩套完整的RAID 0互相鏡像。它的讀寫性能出色，安全性高，但構建陣列的成本投入大，數據空間利用率低，不能稱之為經濟高效的方案。
常見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品。我們主要用到的是Promise陣列卡，經過測試在無盤中穩定，并且不容易壞Promise常見的陣列芯片有：Promise Fasttrak 66、Fasttrak 100、Fasttrak 133、20262、20265、20267、20270、Fasttrak TX2、Fasttrak TX4、Fasttrak TX2000,TX4000.Highpoint常見的陣列芯片有：highpoint 370、370a、372、372a。AMI / LSI Logic MegaRAID 這種芯片的產品我們用得很少，現在知道的有艾崴 WO2-R主板上集成了American Megatrends MG80649 控制器，其陣列卡的產品也沒有使用過。
注意事項：
1) 用來創建磁盤陣列的硬盤一般需成對使用。
2) 強烈建議使用型號、容量、品牌均一致的四個硬盤來做陣列。
3) 陣列卡和一部分集成的陣列芯片支持雙陣列，當您使用四個硬盤來做陣列時，建議設置為雙陣列。但如果主板集成的是Promise類芯片，幾乎都不支持創建雙陣列。(4)、沒有安裝對應的陣列驅動程序或驅動程序不對，而又設置為由陣列啟動時，NT服務器啟動時將會藍屏。任何創建陣列或者重建陣列的操作都將清除硬盤或者陣列上的所有現有數據!
陣列卡的作用，簡單的一句話就是加快網吧的速度，本為一個IDE的硬盤在帶30以上就會造成瓶頸，速度就會慢下來，想提高速度一定得做陣列，這樣不但速度快，以后加機器也不會有太大的影響。
做陣列注意的是：
陣列的一個誤區就是大家還是把磁盤分開來看，作為陣列，你只能把做陣列的硬盤當成一個大的硬盤！在拷盤前我們用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，硬盤都大于80G）對其進行分區，然后用GHOST將盤刻到陣列硬盤上面！
只要硬盤的位置與數據線不脫離，陣列卡如果換同名的陣列卡，其內容是不會改變的，因為陣列卡中相關參數設置保存在了硬盤當中。



磁盤陣列



1. 什么是磁盤陣列（Disk Array）?
磁盤陣列（Disk Array）是由一個硬盤控制器來控制多個硬盤的相互連接，使多個硬盤的讀寫同步，減少錯誤，增加效率和可靠度的技術。
2.什么是RAID?
RAID是Redundant Array of Inexpensive Disk的縮寫，意為廉價冗余磁盤陣列，是磁盤陣列在技術上實現的理論標準，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)技術的實現，它將所有硬盤構成一個磁盤陣列，可以同時對多個硬盤做讀寫動作，但是不具備備份及容錯能力，它價格便宜，硬盤使用效率最佳，但是可靠度是最差的。
以一個由兩個硬盤組成的RAID Level 0磁盤陣列為例，它把數據的第1和2位寫入第一個硬盤，第三和第四位寫入第二個硬盤……以此類推，所以叫“數據分割"，因為各盤數據的寫入動作是同時做的，所以它的存儲速度可以比單個硬盤快幾倍。
但是，這樣一來，萬一磁盤陣列上有一個硬盤壞了，由于它把數據拆開分別存到了不同的硬盤上，壞了一顆等于中斷了數據的完整性，如果沒有整個磁盤陣列的備份磁帶的話，所有的數據是無法挽回的。因此，盡管它的效率很高，但是很少有人冒著數據丟失的危險采用這項技術。
4.什么是RAID Level 1?
RAID Level 1使用的是Disk Mirror(磁盤映射)技術，就是把一個硬盤的內容同步備份復制到另一個硬盤里，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，硬盤在SCSI控制卡下同時動作，并將用于奇偶校驗的數據儲存到特定硬盤機中，它具備了容錯能力，硬盤的使用效率是安裝幾個就減掉一個，它的可靠度較佳。
6.什么是RAID Level 5?
RAID Level 5使用的是Disk Striping(硬盤分割)技術，與Level 3的不同之處在于它把奇偶校驗數據存放到各個硬盤里，各個硬盤在SCSI控制卡的控制下平行動作，有容錯能力，跟Level 3一樣，它的使用效率也是安裝幾個再減掉一個。
7.什么是熱插拔硬盤？
熱插拔硬盤英文名為Hot－Swappable Disk，在磁盤陣列中，如果使用支持熱插拔技術的硬盤，在有一個硬盤壞掉的情況下，服務器可以不用關機，直接抽出壞掉的硬盤，換上新的硬盤。一般的商用磁盤陣列在硬盤壞掉的時候，會自動鳴叫提示管理員更換硬盤。
磁盤陣列(Disk array)原理



為什么需要磁盤陣列? 如何增加磁盤的存取(acces)速度，如何防止數據因磁盤的故障而失落及如 何有效的利用磁盤空間，一直是電腦專業人員和用戶的困憂；而大容量磁盤的價 格非常昂貴，對用戶形成很大的負擔。磁盤陣列技術的產生一舉解決了這些問題。
過去十年來，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(hard disk)——的存取 速度相較之下。較為緩慢。整個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的存取速 度，CPU、內存及磁盤間的不平衡將使CPU及內存的改進形成浪費。



目前改進磁盤存取速度的方式主要有兩種。一是磁盤快取控制(disk cache controller)，它將從磁盤讀取的數據存在快取內存(cache memory)中以減少磁 盤存取的次數。數據的讀寫都在cache內存中進行，大幅增加存取的速度，如要讀 取的數據不在cache內存中，或要寫數據到磁盤時，才做磁盤的存取動作。這種方 式在單工期環境(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 境之下(因為要不停的作數據交換(swapping)的動作)或數據庫(database) 的存取(因每一記錄都很小)就不能顯示其性能。這種方式沒有任何安全保障。



其一是使用磁盤陣列的技術。磁盤陣列是把多個磁盤組成一個陣列，當作單 一磁盤使用，它將數據以分段(striping)的方式儲存在不同的磁盤中，存取數據 時，陣列中的相關磁盤一起動作：大幅減低數據的存取時間，同時有更佳的空間 利用率。磁盤陣列所利用的不同的技術，稱為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題。



一般高性能的磁盤陣列都足以硬件的形式來達成、進—步的把磁盤cache控制 及磁盤陣列結合在—個控制器(RAID controler)或控制卡個，針對個同的用戶 解決人們對磁盤輸出／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)有效的利用磁盤空間。



(4)盡量的平衡CPU，內存及磁盤的性能并異，提高電腦的整體工作性能。



磁盤陣列原理



1987年，加州伯克利大學的一位人員發表了名為“磁盤陣列研究”的論文， 正式提到了RAID也就是滋盤陣列，論文提出廉價的5．25”及3．5”的硬盤也能如 大機器上的8”盤能提供人容量、高性能和數據的一致性，并詳述了RAIDl至5 的技術。 磁盤陣列針對不同的應用使用的不同技術，稱為RAID level，RAID是Redundant Array of Inexpenslve Disks的縮寫，而每一level代表一種技術，目前 業界公認的標準是RAID0—RAID5。這個level并個代表技術的高低，level5并不高于level3，level1也個低于level4。字于要選樣哪一種RAID level的產品，純視用戶的操作環境(Operating envir0nment)及應用(application)而定，與level 的高低沒有必然的關系。RAID0沒有安全的保障，僅其快速，所以適合高速I／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 磁盤陣列的誤解，以為磁盤陣列非要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，都是廠商各做各的，并無一致的標準，在此不作說明。



RAID1



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

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