虚拟磁盘阵列.docx

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虚拟磁盘阵列

虚拟磁盘阵列实验

一、实验目的

1．掌握在Windows2003环境下做磁盘阵列的条件和方法。

2．掌握在Windows2003环境下实现RAID0的方法。

3.掌握在Windows2003环境下实现RAID1的方法。

4.掌握在Windows2003环境下实现RAID5的方法。

5.掌握在Windows2003环境下实现恢复磁盘阵列数据的方法。

二、实验要求

1．在Windows2003环境下实现RAID0

2．在Windows2003环境下实现RAID1

3．在Windows2003环境下实现RAID5

4．在Windows2003环境下实现恢复磁盘阵列数据

三、实验原理

（一）磁盘阵列RAID技术的概述

RAID是一种磁盘容错技术,由两块以上的硬盘构成冗余，当某一块硬盘出现物理损坏时，换一块同型号的硬盘即可自行恢复数据。

RAID有RAID0、RAID1、RAID5等。

RAID技术是要有硬件来支持的，即常说的RAID卡，如果没RAID卡或RAID芯片，还想做RAID，那就要使用软件RAID技术，微软Windows系统只有服务器版本才支持软件RAID技术，如WindowsServer2003等。

（二）带区卷（RAID0）

带区卷是将多个（2-32个）物理磁盘上的容量相同的空余空间组合成一个卷。

需要注意的是，带区卷中的所有成员，其容量必须相同，而且是来自不同的物理磁盘。

带区卷是Windows2003所有磁盘管理功能中，运行速度最快的卷，但带区卷不具有扩展容量的功能。

它在保存数据时将所有的数据按照64KB分成一块，这些大小为64KB的数据块被分散存放于组成带区卷的各个硬盘中。

（三）镜像卷（RAID1）

镜像卷是单一卷的两份相同的拷贝，每一份在一个硬盘上。

它提供容错能力，又称为RAID1技术。

RAID1的原理是在两个硬盘之间建立完全的镜像，即所有数据会被同时存放到两个物理硬盘上，当一个磁盘出现故障时，系统仍然可以使用另一个磁盘内的数据，因此，它具备容错的功能。

但它的磁盘利用率不高，只有50%。

（四）带奇偶校验的带区卷（RAID5）

RAID-5卷是具有容错能力的带区卷，要求最少三个，最多32个硬盘。

RAID-5卷在存储数据时，会根据数据内容计算出奇偶校验数据，并将该校验数据一起写入到RAID-5卷中。

当某个磁盘出现故障时，系统可以利用其他硬盘中的数据和该奇偶校验数据恢复丢失的数据，具有一定的容错能力。

奇偶校验数据不是存储在固定的磁盘内，而是依序分布在每台磁盘内，例如第一次写入时存储在磁盘0、第二次写入时存储在磁盘1……存储到最后一个磁盘后，再从磁盘0开始存储。

RAID-5卷的写入效率相对镜像卷较差，因为写入数据的同时要进行奇偶校验数据的计算，但读取数据时比镜像卷好，因为可以从多个磁盘读取数据，并且不用计算奇偶校验数据。

RAID-5卷的磁盘空间有效利用率为（n-1）/n，其中n为磁盘的数目，从这一点上看，比镜像卷的50%要好。

四、实验设备

1．一台装有WindowsServer2003系统的虚拟机。

2．虚拟网卡一块，类型为“网桥模式”。

3．虚拟硬盘五块。

五、实验步骤

（一）组建RAID实验的环境

下面将在WindowsServer2003中做磁盘阵列实验，因此需要创建一个WindowsServer2003虚拟机，然后向此虚拟机中添加5块虚拟硬盘。

如图1所示。

图1共添加5块硬盘

（二）初始化新添加的硬盘

在做磁盘RAID的实验之前，操作系统会对新添加的硬盘进行初始化工作，具体步骤如下：

1、运行实验用的虚拟机，进入系统后，选择“开始”→“管理工具”→“计算机管理”命令，进入“计算机管理”窗口。

2、单击“磁盘管理”选项，因为新添加了硬盘，系统将进入磁盘初始化向导，单击“下一步”按钮，如图2所示。

图2进入磁盘初始化和转换向导

3、在图3中，选择将要初始化的硬盘，单击“下一步”按钮。

图3选择要初始化的磁盘

4、在图4中，选择要转换的磁盘，然后单击“下一步”按钮。

图4选择要转换的磁盘

5、在图5中，单击“完成”按钮，即可完成磁盘的初始化和转换。

图5向导完成

（三）带区卷（RAID0的实现）

1、在“计算机管理”窗口中，右击第1块硬盘的剩余空间，在弹出的快捷菜单中选择“新建卷”命令。

2、在图6中，选中“带区”单选按钮，然后单击“下一步”按钮。

图6创建带区卷

3、在图7中，添加5块硬盘，并在“选择空间量”数值框中输入204Mb，然后单击“下一步”按钮。

（注：

最后该卷空间为204Mb×5=1020Gb）

图7为带区卷添加硬盘并分配空间

4、在图8中，为带区卷指派盘符I，然后单击“下一步”按钮。

图8为新建卷指派驱动器盘符

5、在图9中，设置卷标名为raid0，并且选中“执行快速格式化”复选框，单击“下一步”按钮。

图9格式化新建卷并设置卷标

6、创建完成后，带区卷用“海绿色”表示。

（四）磁盘阵列（RAID1的实现）

1、在“磁盘管理”中，选择第2块硬盘，用鼠标右击硬盘，在弹出的快捷菜单中选择“新建卷”命令，如图10所示。

图10新建卷

2、在欢迎使用新建卷向导的对话框中，单击“下一步”按钮，进入新建卷向导，如图11所示。

图11欢迎使用新建卷向导

3、在图12中，选择“镜像”单选按钮，然后单击“下一步”按钮。

图12选择卷类型

4、在图13中的可用磁盘中选中磁盘2，然后单击“添加”按钮，将其添加到“已选的”列表中。

图13添加磁盘

5、在添加完一块磁盘后，由于创建的是镜像卷不能再添加磁盘，在“选择空间量”数值框中设置镜像卷大小为204Mb，然后单击“下一步”按钮，如图14所示。

图14镜像卷只能添加一个磁盘

6、在图15中，为新添加的卷指派盘符G，然后单击“下一步”按钮。

图15为新添加的卷指派驱动器号

7、在图16中，设置卷标名为raid1，并且选中“执行快速格式化”复选框，单击“下一步”按钮。

图17对新添加的卷格式化并指定卷标

8、完成新建卷的向导后，在图17中，单击“完成”按钮。

图18完成新建卷向导

9、在“计算机管理”窗口中可以看到正在格式化新建的镜像卷，如图18所示。

图18格式化新建卷

10、新建卷的格式化完成后，会重新同步镜像卷上的数据。

11、创建镜像卷后，用“褐色”表示。

（五）带奇偶校验的带区卷（RAID5的实现）

1、在“计算机管理”窗口中，右击第1块硬盘的剩余空间，在弹出的快捷菜单中选择“新建卷”命令。

2、在图19中，选中“RAID-5”单选按钮，然后单击“下一步”按钮。

图19创建带区卷

3、在图20中，添加第1-3块块硬盘，并在“选择空间量”数值框中输入204Mb，然后单击“下一步”按钮。

（注：

最后该卷空间为204Mb×5=1020Gb）

图20添加硬盘并分配空间

4、在指派驱动器号和路径的对话框中，为新建的卷分配盘符H，然后单击“下一步”按钮。

5、在卷区格式化的对话框中，设置卷标名为raid5，并且选中“执行快速格式化”复选框，单击“下一步”按钮。

6、创建raid5卷后，该卷用“天蓝色”表示。

（六）磁盘阵列数据的恢复

在前面所做的实验中，磁盘镜像和RAID5中的一个硬盘损坏时，数据可以恢复，但带区卷中的一个硬盘损坏时，所有数据将丢失并且不能恢复。

下面只介绍恢复RAID5卷的过程，其它的与其操作步骤相似。

具体步骤如下：

1、关闭虚拟机，编辑虚拟机的配置文件，将第1块虚拟硬盘删除，从而模拟硬盘损坏。

2、重启虚拟机，进入系统后，选择“开始”→“管理工具”→“计算机管理”命令，进入“计算机管理”窗口。

3、单击“磁盘管理”选项，将出现如图21所示的情形，出现标记为“丢失”的动态磁盘。

图21RAID5卷出现故障

4、右击“磁盘管理”选项，选择“重新扫描磁盘”。

5、首先，确认磁盘有足够空间的动态卷，否则，无法使用“修复卷”命令。

右击“失败”的RAID-5卷中工作正常的任一成员，在弹出菜单中选择“修复卷”选项，弹出如图22所示的对话框，选择新建磁盘来取代原来的故障盘，单击“确定”按钮。

6、将标记为“丢失”的磁盘删除掉，RAID-5卷恢复正常，如图23所示。

图23RAID-5卷恢复正常

六、实验注意事项

1、该实验是使用WindowsServer2003实现的“软件”磁盘阵列，虽然与硬件的磁盘阵列效果类似，但对于实现专用服务器的“硬件”磁盘阵列来说，实现的操作步骤是不同的。

硬件的磁盘阵列需要在安装操作系统之前创建，而软件的磁盘阵列，是在安装系统之后实现。

2、WindowsServer2003支持软件的RAID0、RAID1、RAID5，而Windows2000Server只支持镜像。

七、实验预习要求

结合本节理论课内容复习。