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磁盘阵列
阅读:8188时间:2010-11-18 15:45:17

  磁盘阵列(Disk Array)是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接,使多个硬盘的读写同步,减少错误,增加效率和可靠度的技术。

做法

  Intel南桥芯片ICH5R、ICH6R集成有SATA-RAID控制器,但仅支持SATA-RAID,不支持PATA-RAID。Intel采用的是桥接技术,就是把SATA-RAID控制器桥接到IDE控制器,因此可以通过BIOS检测SATA硬盘,并且通过BIOS设置SATA-RAID。当连接SATA硬盘而又不做RAID时,是把SATA硬盘当作PATA硬盘处理的,安装OS时也不需要驱动软盘,在OS的设备管理器内也看不到SATA-RAID控制器,看到的是IDE ATAPI控制器,而且多了两个IDE通道(由两个SATA通道桥接的)。只有连接两个SATA硬盘,且作SATA-RAID时才使用SATA-RAID控制器,安装OS时需要需要驱动软盘,在OS的设备管理器内可以看到SATA-RAID控制器。安装ICH5R、ICH6R的RAID IAA驱动后,可以通过IAA程序查看RAID盘的性能参数。

  VIA南桥芯片VT8237、VT8237R的SATA-RAID设计与Intel不同,它是把一个SATA-RAID控制器集成到8237南桥内,与南桥里的IDE控制器没有关系。当然这个SATA-RAID控制器也不见得是原生的SATA模式,因为传输速度也没有达到理想的SATA性能指标。BIOS不负责检测SATA硬盘,所以在BIOS里看不到SATA硬盘。SATA硬盘的检测和RAID设置需要通过SATA-RAID控制器自己BootROM(也可以叫SATA-RAID控制器的BIOS)。所以BIOS自检后会启动一个BootROM检测SATA硬盘,检测到SATA硬盘后就显示出硬盘信息,此时按快捷键Tab就可以进入BootROM设置SATA-RAID。在VIA的VT8237南桥的主板上使用SATA硬盘,无论是否做RAID安装OS时都需要驱动软盘,在OS的设备管理器内可以看到SATA-RAID控制器。VIA的芯片也只是集成了SATA-RAID控制器。

  NVIDIA的nForce2/ nForce3/ nForce4芯片组的SATA/IDE/RAID处理方式是集Intel和VIA的优点于一身。第一是把SATA/IDE/RAID控制器桥接在一起,在不做RAID时,安装XP/2000也不需要任何驱动。第二是在BIOS里的SATA硬盘不像Intel那样需要特别设置,接上SATA硬盘BIOS就可以检测到。第三是不仅SATA硬盘可以组成RAID,PATA硬盘也可以组成RAID,PATA硬盘与SATA硬盘也可以组成RAID。这给需要RAID的用户带来极大的方便,Intel的ICH5R、ICH6R,VIA的VT8237都不支持PATA的IDE RAID。

实现方式

  磁盘阵列有两种方式可以实现,那就是“软件阵列”与“硬件阵列”。

  软件阵列是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘,组成阵列。如微软的Windows NT/2000 Server/Server 2003和NetVoll的NetWare两种操作系统都可以提供软件阵列功能,其中Windows NT/2000 Server/Server 2003可以提供RAID 0、RAID 1、RAID 5;NetWare操作系统可以实现RAID 1功能。软件阵列可以提供数据冗余功能,但是磁盘子系统的性能会有所降低,有的降代还比较大,达30[%]左右。

  硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的,这就是本文要介绍的对象。现在的非入门级服务器几乎都提供磁盘阵列卡,不管是集成在主板上或非集成的都能轻松实现阵列功能。硬件阵列能够提供在线扩容、动态修改阵列级别、自动数据恢复、驱动器漫游、超高速缓冲等功能。它能提供性能、数据保护、可靠性、可用性和可管理性的解决方案。磁盘阵列卡拥有一个专门的处理器,如Intel的I960芯片,HPT370A/372 、Silicon Image SIL3112A等,还拥有专门的存贮器,用于高速缓冲数据。这样一来,服务器对磁盘的操作就直接通过磁盘阵列卡来进行处理,因此不需要大量的CPU及系统内存资源,不会降低磁盘子系统的性能。阵列卡专用的处理单元来进行操作,它的性能要远远高于常规非阵列硬盘,并且更安全更稳定。

几种技术

  RAID技术是一种工业标准,各厂商对RAID级别的定义也不尽相同。目前对RAID级别的定义可以获得业界广泛认同的有4种,RAID0、RAID1、RAID0+1和RAID5。

  RAID0是无数据冗余的存储空间条带化,具有成本低、读写性能极高、存储空间利用率高等特点,适用于音、视频信号存储、临时文件的转储等对速度要求极其严格的特殊应用。但由于没有数据冗余,其安全性大大降低,构成阵列的任何一块硬盘的损坏都将带来灾难性的数据损失。这种方式其实没有冗余功能,没有安全保护,只是提高了磁盘读写性能和整个服务器的磁盘容量。一般只适用磁盘数较少、磁盘容易比较紧缺的应用环境中,如果在RAID 0中配置4块以上的硬盘,对于一般应用来说是不明智的。

  RAID1是两块硬盘数据完全镜像,安全性好,技术简单,管理方便,读写性能均好。因为它是一一对应的,所以它无法单块硬盘扩展,要扩展,必须同时对镜像的双方进行同容量的扩展。因为这种冗余方式为了安全起见,实际上只利用了一半的磁盘容量,数据空间浪费大。

  RAID0+1综合了RAID0和RAID1的特点,独立磁盘配置成RAID 0,两套完整的RAID 0互相镜像。它的读写性能出色,安全性高,但构建阵列的成本投入大,数据空间利用率低。

  RAID5是目前应用最广泛的RAID技术。各块独立硬盘进行条带化分割,相同的条带区进行奇偶校验(异或运算),校验数据平均分布在每块硬盘上。以n块硬盘构建的RAID 5阵列可以有n-1块硬盘的容量,存储空间利用率非常高。任何一块硬盘上的数据丢失,均可以通过校验数据推算出来。它和RAID 3最大的区别在于校验数据是否平均分布到各块硬盘上。RAID 5具有数据安全、读写速度快,空间利用率高等优点,应用非常广泛,但不足之处是如果1块硬盘出现故障以后,整个系统的性能将大大降低。

  RAID1、RAID0+1、RAID5阵列配合热插拔(也称热可替换)技术,可以实现数据的在线恢复,即当RAID阵列中的任何一块硬盘损坏时,不需要用户关机或停止应用服务,就可以更换故障硬盘,修复系统,恢复数据,对实现高可用系统具有重要的意义。

组建RAID

  作为存储设备中的一员,硬盘起着极其重要的作用,我们的大多数数据都是通过硬盘来存储。今天我们将深入了解硬盘的内部世界,并掌握双硬盘以及RAID磁盘列阵的安装方法。

  解读硬盘

  尽管在外部结构方面,各种硬盘之间有着一定的区别,但是其内部结构还是大同小异的,毕竟硬盘的本质工作方式不会改变。打开硬盘外壳之后,我们也就能够看到神秘的内部世界,其核心部分包括盘体、主轴电机、读写磁头、寻道电机等主要部件。不过需要提醒大家的是,千万不要随意打开硬盘的外壳,这将100%使整个硬盘报废,因为硬盘的内部盘面不能沾染上一粒灰尘,否则必定报废。一般硬盘内部结构维修需要在要求极为严格的无尘实验室中进行。

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