raid知识Word格式.docx

raid知识Word格式.docx

《raid知识Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《raid知识Word格式.docx（40页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

随着RAID技术的逐渐普及应用，RAID技术的各方面得到了很大的发展。

现在，RAID从最初的RAID0-RAID5，又增加了RAID0+1和RAID0+5等不同的阵列组合方式，可以根据不同的需要实现不同的功能，扩大硬盘容量，提供数据冗余，或者是大幅度提高硬盘系统的I/0吞吐能力。

RAID技术主要有三个特点：

第一、通过对硬盘上的数据进行条带化，实现对数据成块存取，减少硬盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。

第二、通过对一阵列中的几块硬盘同时读取，减少硬盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。

第三、通过镜像或者存储奇偶校验信息的方式，实现对数据的冗余保护。

经常应用的RAID阵列主要分为RAID0，RAID1，RAID5和RAID0+1。

条带化

RAID0也叫条带化，它将数据象条带一样写到多个磁盘上，这些条带也叫做“块”。

条带化实现了可以同时访问多个磁盘上的数据，平衡I/O负载，加大了数据存储空间和加快了数据访问速度。

RAID0是唯一的一个没有冗余功能的RAID技术，但RAID0的实现成本低。

如果阵列中有一个盘出现故障，则阵列中的所有数据都会丢失。

如要恢复RAID0，只有换掉坏的硬盘，从备份设备中恢复数据到所有的硬盘中。

硬件和软件都可以实现RAID0。

实现RAID0最少用2个硬盘。

对系统而言，数据是采用分布方式存储在所有的硬盘上，当某一个硬盘出现故障时数据会全部丢失。

RAID0能提供很高的硬盘I/O性能，可以通过硬件或软件两种方式实现。

图1.1RAID0

1.2RAID1

也被称为磁盘镜像。

系统将数据同时重复的写入两个硬盘，但是在操作系统中表现为一个逻辑盘。

所以如果一个硬盘发生了故障，另一个硬盘中仍然保留了一份完整的数据，系统仍然可以照常工作。

系统可以同时从两个硬盘读取数据，所以会提高硬盘读的速度；

但由于在系统写数据需要重复一次，所以会影响系统写数据的速度。

硬盘容量的利用率只有50%。

图1.2RAID1

1.3RAID0+1

对RAID0阵列做镜像。

这是一种DualLevelRAID，也有人称之为RAIDlevel10。

是两组硬盘先做RAID0，组成两颗大容量的逻辑硬盘，再互相为“镜像”。

在每次写入数据，磁盘阵列控制器会将资料同时写入该两组“大容量数组硬盘组”内。

同RAIDlevel1一样，虽然其硬盘使用率亦只有50%，但它却是最具高效率的规划方式。

图1.3RAID0+1

1.4RAID5

是在RAID3和RAID4的基础上发展来的，它继承了它们的数据冗余和条带化的特点，并将数据校验信息均匀保存在阵列中的所有硬盘上。

系统可以对阵列中所有的硬盘同时读写，减少了由硬盘机械系统引起的时间延迟，提高了磁盘系统的I/O能力；

当阵列中的一块硬盘仿生故障，系统可以使用保存在其它硬盘上的奇偶校验信息恢复故障硬盘的数据，继续进行正常工作。

图1.1RAID5

第二章　RAID的实现

RAID可以通过软件或硬件实现。

软件实现RAID需要操作系统的支持。

硬件实现就是使用专用的RAID卡来实现。

2.1软件RAID

一些网络操作系统可以使用标准的SCSI适配卡支持和管理驱动器。

一些网络操作系统支持RAID0，RAID1和RAID5。

由于是操作系统下实现RAID，软RAID不能保护系统盘。

亦即系统分区不能参与实现RAID。

有些操作系统，RAID的配置信息存在系统信息中，而不是存在硬盘上；

当系统崩溃，需重新安装时，RAID的信息也会丢失。

当运行I/O增强应用程序，如文件服务器或应用程序服务器，可适当的使用软件RAID。

RAID5是CPU的增强方式，所以不建议使用软件RAID在增强的处理器服务器中。

磁盘的容错技术并不等于完全支持在线更换，热插拔或热交换，有些操作系统不能支持系统不经过重启的在线热交换。

能否支持错误硬盘的热交换与操作系统有关。

NetWare支持RAID1（镜像和双工）。

WindowsNT、Windows2000、LINUX、OPENSERVER支持RAID0,RAID1和RAID5。

另一种方案是配置系统在线扩充，服务器中配置一块备用硬盘，当系统中没有硬盘错误时，它处于等待状态，当RAID5或RAID1中出现硬盘错误时，它可以自动取代坏盘，当系统确认后，即可成为阵列的一部分。

2.2硬件RAID

硬件RAID是采用集成的阵列卡或专用的阵列卡来控制硬盘驱动器，这样可以极大节省服务器系统CPU和操作系统的资源。

从而使网络服务器的性能获得很大的提高。

RAID控制器对主系统，是藉由连接至其存取接口（目前以SCSI为主）作信道。

换言之，它在主系统的存取接口上，是一个独立的直接存取储存体DASDDirectAccessStorageDevice。

而这个大的储存体内，可以有不只一个的逻辑磁盘LUNLogicalUnitNumber。

RAID控制器，对下管理多颗数组硬盘机们。

而主系统是不会看到或直接管理该硬盘的。

例如：

Mylex、AMI、Adaptec等...都有相关的产品。

现在的RAID卡产品，都支持在线更换，热插拔或热交换。

并在部分操作系统下实现软件监控和管理。

第三章　RAID卡原理

图3.1RAID卡结构

（一）

图3.2RAID卡结构

（二）

RAID卡有自己的CPU，CacheMemory，通过集成或借用主板上的SCSI控制器来管理硬盘，可以称之为一个智能化的设备。

RAID卡的分类一般根据集成的SCSI控制器来划分。

如果没有集成SCSI控制器，而是借用主板上的SCSI控制器来管理硬盘，则为零通道RAID卡。

根据RAID卡集成的SCSI控制器的通道数量，可以分为单通道、双通道、三通道RAID卡。

还可以按照SCSI控制器的标准来划分RAID卡的种类，如UltraWide、Ultra2Wide、Ultra160Wide。

RAID处理器是一个PCI从设备，接受并执行来自系统的命令。

同时占用PCI中断，代表SCSI磁盘子系统向系统提出中断请求，请求占用PCI总线，返回对系统命令的响应，如输送SCSI硬盘上的数据。

作为RAID卡的CPU，通过执行闪存中的Firmware，控制SCSI控制器、CacheMemory以及指示报警电路，来实现RAID卡的功能，运作流程如下：

（1）初始化RAID卡寄存器

（2）读取NVRAM的上次RAID参数，与硬盘实际信息进行比较，显示结果

（3）发送配置提示、响应HOST命令进入配置界面

（4）提供配置菜单、将用户提供的RAID卡参数、RAID参数存入NVRAM

（5）根据RAID参数，通过SCSI控制器对硬盘进行初始化写操作

（6）完成配置

（7）等待Host发出读写操作命令

RAID卡提高磁盘读写性能的另一手段是：

磁盘CACHE。

图3.3RAID功能运作流程

对于磁盘I/O来说，如果没有CACHE，就直接从硬盘读写；

如果有CACHE，则首先从CACHE读写。

CACHE具有两大功能：

--预读

CACHE预读提高了计算机系统中的硬盘读的功能，尤其是在读取含有大量文件碎片的文件时。

具有良好预读功能的RAID卡能在看起来很随机的读访问中，识别出读取磁盘的规律，通过这个规律提前将系统要读取的数据放在CACHE中。

预读的两种方式：

ReadAhead

由于硬盘数据经常是以一族连续的硬盘扇区组织起来的，所以有时侯如把系统所请求的扇区随后的一个扇区里的数据同时读进来是有价值的。

对于数据文件的读取有利,特别是系统CPU的性能低时。

Pre-Fetch

当RAID卡发现系统要读的是先前已经读过的数据时，在这一次，便将这一个数据块的数据写到CACHE里。

对于程序文件的读取有利。

--回写

回写是通过暂时将数据存在CACHE里，从而推迟将数据写到慢设备（如硬盘、磁带机）的一种工作方式。

数据将在随后的时间，硬盘闲置的时候写到硬盘中。

写的时候也是统一将CACHE内的尚未写出的数据按照数据块的在硬盘中的BLOCK序号写入，这样可以提高写的效率。

回写需要加电池给CACHE供电，以免数据在写到硬盘之前系统断电导致硬盘数据丢失。

增加CACHE大小对于预读来说，为系统提供了更多的来自CACHE的可供读取的记录。

对于回写来说，允许控制卡保存更多的记录留待后期写磁盘。

特别是对于电梯式回写，使得连续的回写段之间有更近的间隔，降低硬盘写操作的平均访时间并提高了吞吐率。

写策略

--回写（WriteBack）

--通写（WriteThrough）

通写模式下，所有数据在以命令完成状态返回到计算机之前，直接写到硬盘。

两种写策略比较来说，写策略由通写改为回写时，可大幅度提高RAID性能。

但回写具有一定的数据危险性。

在突然断电的情况下，会丢失存于Cache尚未写入硬盘的数据。

RAID卡工作在写策略为THROUGH时，缓存大小对RAID卡的性能影响很小，只有当写策略改为BACK时，缓存的作用才会发挥出来。

影响RAID卡性能的因素很多，其中可调因素主要有RAID卡缓存（CACHE）大小、写策略（WRITEPOLICY）、读策略（READPOLICY）、条带的大小（STRIPESIZE）。

不同的RAID卡虽然说法略有不同，但意思是一样的。

很多设置可以在RAID卡的配置工具中调整。

第四章　MylexAccele352RAID卡设置与使用

4.1MylexAccele352RAID卡简介

MylexAccele352卡是Mylex所推出的一款Ultra160双通道RAID卡。

1、功能特点

1）QlogicISP12160A芯片支持两个Ultra160SCSILVD通道，每个通道支持15个Ultra160SCSI设备

2）100MHzRISCIntelI960RAID处理器

3）CacheMemory：

32~128ECCSDRAM

4）支持RAID0、1、3、5、10、30、50、0+1或JBOD

5）兼容PCI2.2

6）在PCIHotplug主板上支持RAID卡热插拔

7）Batterybackupmodule,采用电池备份回写数据

8）支持SAF-TE功能，

9）自动对FAIL硬盘进行数据重建。

4.2RAID卡配置方法

开机前，首先检查RAID卡对PCI的接插、同热插拔模组的SCSI线连接是否良好。

开机后，根据屏幕提示按<

Alt>

+R键，在系统BIOSPOST完之后，屏幕会出现：

CheckingRAIDconfigurationsoftware…

LoadingRAIDconfigurationsoftware…

StartingRAIDconfigurationsoftware…

进入RAID卡的RAID配置工具。

配置步骤：

1）首先屏幕会出现“WelcometoRAIDEzAssistMylexDiskArrayControllerConfigurationUtility”的对话框。

当光标条落在RAID卡上时，回车进入RAID卡主菜单，选择AdvancedOptions回车，在子菜单中选择ClearConfiguration回车，清除以前的RAID配置。

2）随后再在RAIDController主菜单上，选择ConfigureRaidDrive菜单回车。

3）对话框中选择Assisted菜单项，

4）在FaultTolerance?

一项中选择Yes。

如果有两块硬盘，配置为RAID1；

如果有三块硬盘，配置为RAID5；

5）如果有四块或四块以上的硬盘，屏幕会出现SpareDrive?

一项，根据实际需要选择Yes或No：

选择Yes，就将磁盘阵列配置为RAID5+Hotspare

选择No，就将磁盘阵列配置为RAID5

建议采用Hotspare方式，

6）回车后，屏幕出现OptimizationPriority的对话框，选择Capacity菜单项回车。

7）屏幕出现LogicalDriveCount?

用来确定所要做的逻辑阵列的个数，默认为1，可以更改此项来确定将要配置几个Raid逻辑盘，更改完毕选择OK回车即可。

8）屏幕出现CapacityUsage的对话框，兰色亮条移到容量一栏，即可更改容量，菜单中数值是以GB为单位，默认值为最大容量。

填写完毕后，选择OK回车即可。

9）屏幕出现RAIDConfigurationSummary对话框，选择Apply项回车，RAID配置开始存储，屏幕上出现WritingRaidConfiguration…的黄色框，片刻后消失，表示配置已存入RAID卡。

10）此时屏幕出现Congratulations!

的对话框，选择MainMenu回车，进入WelcometoRAIDEzAssist…的对话框。

选择PerformAdministrationon菜单，选择LogicalDrive回车。

11）屏幕出现LogicalDriveSelection的对话框，光标条落在刚才配置好的RAID盘上，回车后选择AdvancedOptions，再在子菜单中选择InitializeDrive项回车，出现“Warning…”后选择YES回车。

12）可以看见LogicalDriveSelection的对话框中LogicalDrive的状态变成了Initializing，此时要等待，当Initialize完成之后，屏幕会出现以下的对话框：

ControllerBackgroundTask

InitializationcompletedforLogicalDevice

选择OK回车。

13）连续按Esc退到“YouareabouttoexitRAIDEzAssist.Areyousureyouwanttoexit?

”的对话框，选择OK回车，系统开始重新启动系统。

此时就可以在该逻辑盘中安装操作系统了。

4.3RAID阵列的管理

在MylexAccele352RAID卡中，物理磁盘的状态有下表所示的4种。

物理磁盘状态

解释说明

Unconfigured

磁盘能够被配置为RAID阵列的一员，能够被定义为一个Hotspare硬盘，但是还没有对其进行配置

Online

磁盘是RAID阵列中一员。

Offline

磁盘不能被成功访问。

在此状态下RAID卡Firmware不访问磁盘。

包括两种情况：

1、硬盘发生故障；

2、硬盘被拔走，不在SCSI总线上。

Spare

磁盘作热交换备用盘

在MylexAccele352Raid卡中，对物理磁盘的操作有下表所示的6种。

对物理磁盘的操作

物理磁盘状态

（前提条件）

FormatDrive

Unconfigured

对磁盘进行低级格式化

MakeOffline

Online,

Unconfigured,

将磁盘上所有的RAID配置信息删除，准备移走磁盘。

MakeOnline

即将使用一个Offline磁盘，磁盘准备上电

MakeHotSpare

将一个Available盘标志为Spare状态，作热交换备用盘使用

MakeUnused

Spare

将一个Spare硬盘标志为Unconfigured状态，不使用它作热交换备用盘

Rebuild

一个磁盘替换在原先Failed磁盘的位置后，用该磁盘对原有RAID阵列进行数据恢复。

在MylexAccele352Raid卡中，对于一个已经配置完成的逻辑阵列，有以下四种状态：

逻辑磁盘状态

Online

该RAID阵列工作状态正常

Offline

该RAID阵列数据丢失，无法恢复

Critical

该RAID阵列有一个硬盘Fail,但是还可以数据恢复

Rebuilding

该RAID阵列正在进行数据恢复

对逻辑磁盘的操作有以下3种：

对逻辑磁盘的操作

逻辑磁盘状态

将一个Critical的RAID阵列进行数据恢复，效能同物理磁盘中的Rebuild

CheckConsistency

检查一个逻辑阵列中的数据一致性

DeleteLogicalDrive

Online/Critical

将一个逻辑阵列删除

RAID阵列的管理最常见的是在RAID5的阵列中，监测在RAID中是否有硬盘故障，如果有，用Spare硬盘来替换发生故障的硬盘，重建（Rebuilding）RAID。

在运行管理软件以后，以上过程都是自动完成的，而且时间较短，管理员只需要检查阵列中哪一个硬盘发生了故障，将其替换掉，这是MylexAccele352RAID卡的一个优点。

但是如果没有使用热交换（Hotspare），那么就需要管理员来检查是哪一个硬盘故障，并且手工将其替换掉，随后计算机可以通过Busscan检测到并开始Rebuild，但是，如果在管理员发现之前又有一块硬盘发生了故障，那么RAID无法进行重建，系统将会崩溃。

所以推荐采用热交换（Hotspare）方式，可以使系统得到最为安全可靠的保护。

管理的途径有两种：

1、RAID卡的BIOS配置工具。

这种方式的优点在于不需要进行软件安装，方便快捷。

但是如果在操作系统中出现了硬盘故障，但是系统正在运行某种应用软件，不希望重新启动系统，这种方法就无能为力。

对于Mylex352而言，就是RaidEzAssistUtility，在系统BIOS阶段按Alt+R即可进入；

然后在进入WelcometoRAIDEzAssist…的对话框后，选择PerformAdministrationon菜单，选择LogicalDrive回车。

屏幕出现LogicalDriveSelection的对话框，光标条落在刚才配置好的RAID盘上，回车后选择AdvancedOptions，再回车选择RebuildRedundancyData，即可对阵列进行数据恢复；

如果选择CheckConsistency，即可检查阵列中数据的有无不一致性错误，或者选择DeleteLogicalDrive将阵列删除。

如果要对一个物理磁盘进行操作，在进入WelcometoRAIDEzAssist…的对话框后，选择PerformAdministrationon菜单，选择PhysicalDevice回车。

屏幕出现PhysicalDeviceSelection的对话框，光标条落在阵列中的某一物理磁盘上，回车后选择DesignateDriveasSpare/Unused，即可将一个物理磁盘设置为Spare状态，或者将一个Spare硬盘设置成Unconfigured状态。

也可以选择AdvanceOptions回车，在后级子菜单中对该磁盘进行Rebuild、FormateDrive或者MakeOffline操作。

2、操作系统下安装的高级RAID管理软件。

这种方式的优点就是系统管理员可以在系统运行过程中，监视RAID阵列的状态，并可以对RAID阵列中的磁盘或者整个逻辑阵列进行操作。

对于Mylex352来说，在WinNT和Win2k中，有方便的RAID管理工具，

点击“程序”下的WorkstationArrayManager子菜单后，会出现WorkstationArrayManager的窗口。

窗口中分成上下两个子窗口，上面的窗口标题是“ControllerView”，窗口内显示了连接到RAID卡上的所有SCSI设备的图示，左边的图示为PhysicalDevices，指示的是物理磁盘，右边的图示为LogicalDrives，指示的是Raid盘。

用鼠标双击每个物理磁盘或逻辑磁盘的图形对象可以弹出一个窗口，上面会显示该磁盘的状态参数，如果点击物理磁盘对象，还会在下面一行列出Rebuild、MakeHotSpare、MakeOnline、MakeOffline等操作按钮，用来对磁盘进行某项操作。

下面的窗口标题为“LogInformationViewer”，该窗口会记录逻辑阵列的事件日志，从这些记录可以查出逻辑阵列发生状态变更的时间以及发生何种状态变更。

当磁盘阵列中某个磁盘发生故障了，“ControllerView”窗口中的代表该磁盘的图形对象中会出现一个红色的“X”，系统管理员看到这种情况，就知道应该把它替换掉，原先作为Spare硬盘的图形对象中有一个“+”，现在变成了黄色的倒三角，表示该硬盘已经替换上做Rebuild了，点击上面菜单栏的“View”，再选择“RebuildStatus”，就可以观察Rebuilding的进度指示。

当Rebuild完成之后，磁盘图形对象中的黄色倒三角就变成了“—”，表示它又是阵列中的一员。

而双击一下系统管理员替换上的新硬盘，就会弹出一个窗口，上面显示该磁盘的状态，此时按下MakeHotSpare按钮，可以将此磁盘设置成Spare状态。

如果配置的RAID阵列中不含Spare硬盘，那么系统管理员就需要手工替换上一个硬盘后，双击代表该磁盘的图形对象，在弹出的窗口中点击下面一行的Rebuild按钮，便可以手工进行Rebuild。

第五章　Adaptec3200sRAID卡

5.1Adaptec3200sRAID卡简介

Adaptec3200s卡是Adaptec所推出的一款Ultra160双通道RAID卡。

1、功能特点

1）支持两个Ultra160SCSILVD通道，每个通道支持15个Ultra160SCSI设备

2