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為什么服務(wù)器需要做磁盤陣列？您的服務(wù)器硬盤數(shù)據(jù)丟失過(guò)嗎？

2009-12-01 14:00:22 8285



磁盤陣列是一種把若干硬磁盤驅(qū)動(dòng)器按照一定要求組成一個(gè)整體，整個(gè)磁盤陣列由陣列控制器管理的系統(tǒng)。冗余磁盤陣列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)磁盤來(lái)代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的費(fèi)用（當(dāng)時(shí)RAID稱為Redundant Array of Inexpensive Disks 廉價(jià)的磁盤陣列），同時(shí)也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時(shí)不會(huì)使對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)受損失，從而開(kāi)發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。
磁盤陣列的工作原理與特征：
RAID的基本結(jié)構(gòu)特征就是組合(Striping)，捆綁2個(gè)或多個(gè)物理磁盤成組，形成一個(gè)單獨(dú)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(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)，組合能夠提供比單個(gè)物理磁盤驅(qū)動(dòng)器更好的性能提升。 數(shù)據(jù)是以塊(Chunks)的形式寫入組合套中的，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。總的來(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(yīng)不同特點(diǎn)的計(jì)算環(huán)境應(yīng)用。
磁盤陣列優(yōu)點(diǎn)：
磁盤陣列有許多優(yōu)點(diǎn)：首先，提高了存儲(chǔ)容量；其次，多臺(tái)磁盤驅(qū)動(dòng)器可并行工作，提高了數(shù)據(jù)傳輸率；...RAID技術(shù)確實(shí)提供了比通常的磁盤存儲(chǔ)更高的性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)可用性，尤其是在當(dāng)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(bǔ)這個(gè)缺口。
陣列技術(shù)的介紹：
RAID技術(shù)是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各廠商對(duì)RAID級(jí)別的定義也不盡相同。目前對(duì)RAID級(jí)別的定義可以獲得業(yè)界廣泛認(rèn)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(shù)據(jù)冗余的存儲(chǔ)空間條帶化，它將所有硬盤構(gòu)成一個(gè)磁盤陣列，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)硬盤做讀寫動(dòng)作，但是不具備備份及容錯(cuò)能力，具有成本低、讀寫性能極高、存儲(chǔ)空間利用率高等特點(diǎn)，在理論上可以提高磁盤子系統(tǒng)的性能。
2) RAID 1是兩塊硬盤數(shù)據(jù)完全鏡像，可以提高磁盤子系統(tǒng)的安全性，技術(shù)簡(jiǎn)單，管理方便，讀寫性能均好。但它無(wú)法擴(kuò)展（單塊硬盤容量），數(shù)據(jù)空間浪費(fèi)大，嚴(yán)格意義上說(shuō)，不應(yīng)稱之為“陣列”。
3) RAID 0＋1綜合了RAID 0和RAID 1的特點(diǎn)，獨(dú)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(gòu)建陣列的成本投入大，數(shù)據(jù)空間利用率低，不能稱之為經(jīng)濟(jì)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(dú)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(cè)試在無(wú)盤中穩(wěn)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(xiàn)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(xiàng)：
1) 用來(lái)創(chuàng)建磁盤陣列的硬盤一般需成對(duì)使用。
2) 強(qiáng)烈建議使用型號(hào)、容量、品牌均一致的四個(gè)硬盤來(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(dāng)您使用四個(gè)硬盤來(lái)做陣列時(shí)，建議設(shè)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(chuàng)建雙陣列。(4)、沒(méi)有安裝對(duì)應(yīng)的陣列驅(qū)動(dòng)程序或驅(qū)動(dòng)程序不對(duì)，而又設(shè)置為由陣列啟動(dòng)時(shí)，NT服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)將會(huì)藍(lán)屏。任何創(chuàng)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(xiàn)有數(shù)據(jù)!
陣列卡的作用，簡(jiǎn)單的一句話就是加快網(wǎng)吧的速度，本為一個(gè)IDE的硬盤在帶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(jī)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(qū)就是大家還是把磁盤分開(kāi)來(lái)看，作為陣列，你只能把做陣列的硬盤當(dāng)成一個(gè)大的硬盤！在拷盤前我們用SFDISK（或者用其它分區(qū)軟件，不用FDISK.EXE，因?yàn)镕DISK.EXE只認(rèn)80G，而一般做陣列后，硬盤都大于80G）對(duì)其進(jìn)行分區(qū)，然后用GHOST將盤刻到陣列硬盤上面！
只要硬盤的位置與數(shù)據(jù)線不脫離，陣列卡如果換同名的陣列卡，其內(nèi)容是不會(huì)改變的，因?yàn)殛嚵锌ㄖ邢嚓P(guān)參數(shù)設(shè)置保存在了硬盤當(dāng)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(gè)硬盤控制器來(lái)控制多個(gè)硬盤的相互連接，使多個(gè)硬盤的讀寫同步，減少錯(cuò)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，意為廉價(jià)冗余磁盤陣列，是磁盤陣列在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的理論標(biāo)準(zhǔn)，其目的在于減少錯(cuò)誤、提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能與可靠度。常用的等級(jí)有1、3、5級(jí)等。
3.什么是RAID Level 0?
RAID Level 0是Data Striping(數(shù)據(jù)分割)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，它將所有硬盤構(gòu)成一個(gè)磁盤陣列，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)硬盤做讀寫動(dòng)作，但是不具備備份及容錯(cuò)能力，它價(jià)格便宜，硬盤使用效率最佳，但是可靠度是最差的。
以一個(gè)由兩個(gè)硬盤組成的RAID Level 0磁盤陣列為例，它把數(shù)據(jù)的第1和2位寫入第一個(gè)硬盤，第三和第四位寫入第二個(gè)硬盤……以此類推，所以叫“數(shù)據(jù)分割"，因?yàn)楦鞅P數(shù)據(jù)的寫入動(dòng)作是同時(shí)做的，所以它的存儲(chǔ)速度可以比單個(gè)硬盤快幾倍。
但是，這樣一來(lái)，萬(wàn)一磁盤陣列上有一個(gè)硬盤壞了，由于它把數(shù)據(jù)拆開(kāi)分別存到了不同的硬盤上，壞了一顆等于中斷了數(shù)據(jù)的完整性，如果沒(méi)有整個(gè)磁盤陣列的備份磁帶的話，所有的數(shù)據(jù)是無(wú)法挽回的。因此，盡管它的效率很高，但是很少有人冒著數(shù)據(jù)丟失的危險(xiǎn)采用這項(xiàng)技術(shù)。
4.什么是RAID Level 1?
RAID Level 1使用的是Disk Mirror(磁盤映射)技術(shù)，就是把一個(gè)硬盤的內(nèi)容同步備份復(fù)制到另一個(gè)硬盤里，所以具備了備份和容錯(cuò)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(shù)據(jù)交錯(cuò)存儲(chǔ))技術(shù)，硬盤在SCSI控制卡下同時(shí)動(dòng)作，并將用于奇偶校驗(yàn)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到特定硬盤機(jī)中，它具備了容錯(cuò)能力，硬盤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(硬盤分割)技術(shù)，與Level 3的不同之處在于它把奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放到各個(gè)硬盤里，各個(gè)硬盤在SCSI控制卡的控制下平行動(dòng)作，有容錯(cuò)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？
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(shù)的硬盤，在有一個(gè)硬盤壞掉的情況下，服務(wù)器可以不用關(guān)機(jī)，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(shí)候，會(huì)自動(dòng)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(shù)據(jù)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(yè)人員和用戶的困憂；而大容量磁盤的價(jià) 格非常昂貴，對(duì)用戶形成很大的負(fù)擔(dān)。磁盤陣列技術(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(jí)數(shù)的躍升，內(nèi)存(memory)的 存取速度亦大幅增加，而數(shù)據(jù)儲(chǔ)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(gè)I／0吞吐量不能和系統(tǒng)匹配，形成電腦系統(tǒng)的瓶 頸，降低了電腦系統(tǒng)的整體性能(throughout)若不能有效的提升磁盤的存取速 度，CPU、內(nèi)存及磁盤間的不平衡將使CPU及內(nèi)存的改進(jìn)形成浪費(fèi)。



目前改進(jìn)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(shù)據(jù)存在快取內(nèi)存(cache memory)中以減少磁 盤存取的次數(shù)。數(shù)據(jù)的讀寫都在cache內(nèi)存中進(jìn)行，大幅增加存取的速度，如要讀 取的數(shù)據(jù)不在cache內(nèi)存中，或要寫數(shù)據(jù)到磁盤時(shí)，才做磁盤的存取動(dòng)作。這種方 式在單工期環(huán)境(Single—tasking envioronment)如DOS之下。對(duì)大量數(shù)據(jù)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?yàn)橐煌５淖鲾?shù)據(jù)交換(swapping)的動(dòng)作)或數(shù)據(jù)庫(kù)(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。



其一是使用磁盤陣列的技術(shù)。磁盤陣列是把多個(gè)磁盤組成一個(gè)陣列，當(dāng)作單 一磁盤使用，它將數(shù)據(jù)以分段(striping)的方式儲(chǔ)存在不同的磁盤中，存取數(shù)據(jù) 時(shí)，陣列中的相關(guān)磁盤一起動(dòng)作：大幅減低數(shù)據(jù)的存取時(shí)間，同時(shí)有更佳的空間 利用率。磁盤陣列所利用的不同的技術(shù)，稱為RAID level，不同的level針對(duì)不 同的系統(tǒng)及應(yīng)用，以解決數(shù)據(jù)安全的問(wèn)題。



一般高性能的磁盤陣列都足以硬件的形式來(lái)達(dá)成、進(jìn)—步的把磁盤cache控制 及磁盤陣列結(jié)合在—個(gè)控制器(RAID controler)或控制卡個(gè)，針對(duì)個(gè)同的用戶 解決人們對(duì)磁盤輸出／入系統(tǒng)的四大要求：



(1)增加存取速度。



(2)容錯(cuò)(fault tolerance)，即安全性。



(3)有效的利用磁盤空間。



(4)盡量的平衡CPU，內(nèi)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(xué)的一位人員發(fā)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(jià)的5．25”及3．5”的硬盤也能如 大機(jī)器上的8”盤能提供人容量、高性能和數(shù)據(jù)的一致性，并詳述了RAIDl至5 的技術(shù)。 磁盤陣列針對(duì)不同的應(yīng)用使用的不同技術(shù)，稱為RAID level，RAID是Redundant Array of Inexpenslve Disks的縮寫，而每一level代表一種技術(shù)，目前 業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)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，純視用戶的操作環(huán)境(Operating envir0nment)及應(yīng)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／0 的系統(tǒng)；RAIDl適用于需安全性又要兼顧速度的系統(tǒng)，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(jī)構(gòu)及 大型數(shù)據(jù)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(duì) 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(shù)據(jù)的存取。其他如RAID6，RAID7。乃至 RAIDl0、50、100等，都是廠商各做各的，并無(wú)一致的標(biāo)準(zhǔn)，在此不作說(shuō)明。



RAID1



RAID1是使用磁盤鏡像(disk muroring)的技術(shù)，磁盤鏡像應(yīng)用在RAIDl 之前就在很多系統(tǒng)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(gè)磁盤所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)安全一致。數(shù)據(jù)在寫入工 作磁盤同時(shí)也寫入備份磁盤。

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