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RAID，為Redundant Arrays of Independent Disks的簡(jiǎn)稱，中文為廉價(jià)冗余磁盤(pán)陣列。在1987年由美國(guó)柏克萊大學(xué)提出RAID（Redundant Arrayof Inexpensive Disks）理論，作為高性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)，巳經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。RAID的級(jí)別從RAID概念的提出到現(xiàn)在，巳經(jīng)發(fā)展了多個(gè)級(jí)別，有明確標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別分別是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四個(gè)級(jí)別。其他還有6、7、10、30、50等。RAID為使用者降低了成本、增加了執(zhí)行效率，并提供了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
標(biāo)準(zhǔn)的RAID寫(xiě)操作，包括如：RAID4或RAID5中所必需的校驗(yàn)計(jì)算，需包括以下幾個(gè)步驟：
（1）以校驗(yàn)盤(pán)中讀取數(shù)據(jù)
（2）以目標(biāo)數(shù)據(jù)盤(pán)中讀取數(shù)據(jù)
（3）以舊校驗(yàn)數(shù)據(jù)，新數(shù)據(jù)及已存在數(shù)據(jù)，生成新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)
（4）將新校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入校驗(yàn)盤(pán)
（5）將新數(shù)據(jù)寫(xiě)入目標(biāo)數(shù)據(jù)盤(pán)
當(dāng)主機(jī)將一個(gè)待寫(xiě)入陣列RAID組中的數(shù)據(jù)發(fā)送到陣列時(shí)，陣列控制器將該數(shù)據(jù)保存在緩存中并立即報(bào)告主機(jī)該數(shù)據(jù)的寫(xiě)入工作已完成。該數(shù)據(jù)寫(xiě)入到陣列硬盤(pán)的工作由陣列控制器完成，該數(shù)據(jù)可繼續(xù)存放在Cache中直到Cache滿，而且要為新數(shù)據(jù)騰出空間而必須刷新時(shí)或陣列需停機(jī)時(shí)，控制器會(huì)及時(shí)將該數(shù)據(jù)從Cache寫(xiě)入陣列硬盤(pán)中。
這種緩存回寫(xiě)技術(shù)使得主機(jī)不必等待RAID校驗(yàn)計(jì)算過(guò)程的完成，即可處理下一個(gè)讀寫(xiě)任務(wù)，這樣，主機(jī)的讀寫(xiě)效率大為增加。當(dāng)主機(jī)命令將一個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入硬盤(pán)，則陣列控制器將該數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存最上面的位置，只有新數(shù)據(jù)才會(huì)被控制器按Write-Back Cache的方式最后寫(xiě)入硬盤(pán)。
RAID級(jí)別
NRAID：
硬盤(pán)連續(xù)使用。NRAID 意思是不使用RAID功能。它使用硬盤(pán)的總?cè)萘拷M成邏輯碟（不使用條塊讀寫(xiě)）。換句話說(shuō)，它生成的邏輯碟容量就是物理碟容量的總和。此外，NRAID 不提供資料的備余。
JBOD：
JBOD 的含意是控制器將機(jī)器上每顆硬盤(pán)都當(dāng)作單獨(dú)的硬盤(pán)處理，因此每顆硬盤(pán)都被當(dāng)作單顆獨(dú)立的邏輯碟使用。此外，JBOD并不提供資料備余的功能。
RAID0：RAID 0 - Disk Stripping without parity (常用)
又稱數(shù)據(jù)分塊，即把數(shù)據(jù)分成若干相等大小的小塊，并把它們寫(xiě)到陣列上不同的硬盤(pán)上，這種技術(shù)又稱“Stripping”（即將數(shù)據(jù)條帶化），這種把數(shù)據(jù)分布在多個(gè)盤(pán)上，在讀寫(xiě)時(shí)是以并行的方式對(duì)各硬盤(pán)同時(shí)進(jìn)行操作。從理論上講，其容量和數(shù)據(jù)傳輸率是單個(gè)硬盤(pán)的N倍。N為構(gòu)成RAID0的硬盤(pán)總數(shù)。當(dāng)然，若陣列控制器有多個(gè)硬盤(pán)通道時(shí)，對(duì)多個(gè)通道上的硬盤(pán)進(jìn)行RAID0操作，I/O性能會(huì)更高。因此常用于圖象，視頻等領(lǐng)域，RAID0 I/O傳輸率較高，但平均故障時(shí)間MTTF只有單盤(pán)的N分之一，因此RAID0可靠性最差。
RAID1：RAID 1 - Disk Mirroring(較常用)
又稱鏡像。即每個(gè)工作盤(pán)都有一個(gè)鏡像盤(pán)，每次寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)必須同時(shí)寫(xiě)入鏡像盤(pán)，讀數(shù)據(jù)時(shí)只從工作盤(pán)讀出，一旦工作盤(pán)發(fā)生故障立即轉(zhuǎn)入鏡像盤(pán)，從鏡像盤(pán)中讀出數(shù)據(jù)。當(dāng)更換故障盤(pán)后，數(shù)據(jù)可以重構(gòu)，恢復(fù)工作盤(pán)正確數(shù)據(jù)，這種陣列可靠性很高，但其有效容量減小到總?cè)萘恳话胍韵�，因此RAID1常用于對(duì)容錯(cuò)要求極嚴(yán)的應(yīng)用場(chǎng)合，如財(cái)政、金融等領(lǐng)域。
RAID (0+1)：
結(jié)合了RAID 0 和 RAID 1 — 條塊化讀寫(xiě)的同時(shí)使用鏡像操作。 RAID (0+1) 允許多個(gè)硬盤(pán)損壞，因?yàn)樗耆褂糜脖P(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)資料備余。如果有超過(guò)兩個(gè)硬盤(pán)做RAID 1，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)RAID (0+1)。
RAID2：
又稱位交叉，它采用漢明碼作盤(pán)錯(cuò)校驗(yàn)，采用按位交叉存取，運(yùn)用于大數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，但冗余信息開(kāi)銷(xiāo)太大（校驗(yàn)盤(pán)為多個(gè)），已被淘汰。
RAID3：RAID 3 - Parallel Disk Array
為單盤(pán)容錯(cuò)并行傳輸。即采用Stripping技術(shù)將數(shù)據(jù)分塊，對(duì)這些塊進(jìn)行異或校驗(yàn)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)到最后一個(gè)硬盤(pán)上。它的特點(diǎn)是有一個(gè)盤(pán)為校驗(yàn)盤(pán)，數(shù)據(jù)以位或字節(jié)的方式存于各盤(pán)（分散記錄在組內(nèi)相同扇區(qū)的各個(gè)硬盤(pán)上）。當(dāng)一個(gè)硬盤(pán)發(fā)生故障，除故障盤(pán)外，寫(xiě)操作將繼續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)盤(pán)和校驗(yàn)盤(pán)進(jìn)行操作。而讀操作是通過(guò)對(duì)剩余數(shù)據(jù)盤(pán)和校驗(yàn)盤(pán)的異或計(jì)算重構(gòu)故障盤(pán)上應(yīng)有的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行的。RAID3的優(yōu)點(diǎn)是并行I/O傳輸和單盤(pán)容錯(cuò)，具有很高可靠性。缺點(diǎn)：每次讀寫(xiě)要牽動(dòng)整個(gè)組，每次只能完成一次I/O。
RAID4：
與RAID3相似，區(qū)別是：RAID3是按位或字節(jié)交叉存取，而RAID4是按塊（扇區(qū)）存取，可以單獨(dú)地對(duì)某個(gè)盤(pán)進(jìn)行操作，無(wú)須像RAID3那樣，哪怕每一次小I/O操作也要涉及全組，只需涉及組中兩塊硬盤(pán)（一塊數(shù)據(jù)盤(pán)，一塊校驗(yàn)盤(pán)）即可，從而提高了小量數(shù)據(jù)I/O速度。缺點(diǎn)：對(duì)于隨機(jī)分散的小數(shù)據(jù)量I/O，固定的校驗(yàn)盤(pán)又成為I/O瓶頸，例如：事務(wù)處理。作兩個(gè)很小的寫(xiě)操作，一個(gè)寫(xiě)在drive2的stripe1 上，一個(gè)寫(xiě)在drive3的stripe2上，它們都要往校驗(yàn)盤(pán)上寫(xiě)，所以發(fā)生爭(zhēng)用校驗(yàn)盤(pán)的問(wèn)題。
RAID5：RAID 5 - Striping with floating parity drive(最常用)
是一種旋轉(zhuǎn)奇偶校驗(yàn)獨(dú)立存取的陣列方式，它與RAID3，RAID4不同的是沒(méi)有固定的校驗(yàn)盤(pán)，而是按某種規(guī)則把奇偶校驗(yàn)信息均勻地分布在陣列所屬的硬盤(pán)上，所以在每塊硬盤(pán)上，既有數(shù)據(jù)信息也有校驗(yàn)信息。這一改變解決了爭(zhēng)用校驗(yàn)盤(pán)的問(wèn)題，使得在同一組內(nèi)并發(fā)進(jìn)行多個(gè)寫(xiě)操作。所以RAID5即適用于大數(shù)據(jù)量的操作，也適用于各種事務(wù)處理，它是一種快速、大容量和容錯(cuò)分布合理的磁盤(pán)陣列。當(dāng)有N塊陣列盤(pán)時(shí)，用戶空間為N-1塊盤(pán)容量。
RAID3、RAID5中，在一塊硬盤(pán)發(fā)生故障后，RAID組從ONLINE變?yōu)镈EGRADED方式，但I(xiàn)/O讀寫(xiě)不受影響，直到故障盤(pán)恢復(fù)。但如果DEGRADED狀態(tài)下，又有第二塊盤(pán)故障，整個(gè)RAID組的數(shù)據(jù)將丟失。
RAID技術(shù)的應(yīng)用
DAS --direct access storage device直接訪問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備
DAS是磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備的術(shù)語(yǔ)，以前被用在大、中型機(jī)上。使用在PC機(jī)上還包括硬盤(pán)設(shè)備DAS的最新形式是RAID�！爸苯釉L問(wèn)”指訪問(wèn)所有數(shù)據(jù)的時(shí)間是相同的。
NAS --Network Attached Storage 網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)設(shè)備
一種特殊目的的服務(wù)器,它具有嵌入式的軟件系統(tǒng),可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)個(gè)種的系統(tǒng)平臺(tái)提供文件共享服務(wù)
SAN --Storage Area Networks 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)
一種高速的專用網(wǎng)絡(luò)，用于建立服務(wù)器、磁盤(pán)陣列和磁帶庫(kù)之間的一種直接聯(lián)接。它如同擴(kuò)展的存儲(chǔ)器總線，將專用的集線器、交換器以及網(wǎng)關(guān)或橋路互相連接在一起。 SAN 常使用光纖通道。一個(gè) SAN 可以是本地的或者是遠(yuǎn)程的，也可以是共享的或者是專用的。SAN 打破了存儲(chǔ)器與服務(wù)器之間的束縛，允許你獨(dú)立地選擇最佳的存儲(chǔ)器或者是最佳的服務(wù)器，從而提高可擴(kuò)性和靈活性 |
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發(fā)表于 2003-09-12 13:42
發(fā)表于 2003-09-12 15:04
