磁盘阵列技术详解
容灾备份技巧:磁盘阵列与存储网络配置(一)
容灾备份技巧:磁盘阵列与存储网络配置引言:随着信息技术的快速发展,数据对于企业的重要性日益凸显。
因此,对数据的安全性和可靠性的要求也越来越高。
在面对日益频繁的数据故障和灾难时,一套完善的容灾备份方案显得尤为重要。
本文将重点介绍容灾备份技巧中的磁盘阵列与存储网络配置。
一、磁盘阵列磁盘阵列是指将多个独立的硬盘通过特定的方式连接在一起,形成一个逻辑上的整体。
它具有提高性能和可靠性的优势,可实现数据的快速读写和故障容错。
1. RAID技术RAID(Redundant Array of Independent Disks),即独立磁盘冗余阵列技术,是常用的磁盘阵列技术之一。
它将多个硬盘组织成一个逻辑上的整体,并通过数据分布和冗余技术实现数据的读写性能提升和数据的容错能力。
2. RAID级别RAID技术可以根据不同的要求选择不同的RAID级别。
常见的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5等。
RAID 0通过数据分布实现读写性能的提升,但无冗余机制;RAID 1通过数据镜像实现数据的冗余备份,但无读写性能提升;RAID 5通过数据分布和奇偶校验实现读写性能提升和数据的容错能力。
3. 热备份和冷备份热备份和冷备份是磁盘阵列中常用的两种备份方式。
热备份指在设备运行期间实时进行备份,对业务的影响较小,但要求硬件设备支持热插拔。
冷备份指在设备停机期间进行备份,对业务有一定的影响,但不要求硬件设备支持热插拔。
二、存储网络配置存储网络配置是容灾备份技巧中另一个重要的方面。
在大规模数据存储和备份中,光纤通道和以太网是常用的存储网络技术。
1. 光纤通道光纤通道是一种基于光纤传输的高速存储网络技术,具有低延迟、高带宽和高可靠性的特点。
它能够满足大规模数据的高速传输和备份需求,并支持多路径冗余、故障自愈等功能。
2. 以太网以太网是一种常见的局域网通信技术,也可以用于存储网络。
采用以太网作为存储网络配置能够降低成本,并支持IP协议,方便管理和监控。
磁盘阵列-RIAD技术讲解
磁盘阵列 >RAIDRAID是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写,翻译成中文意思是“独立磁盘冗余阵列”,有时也简称磁盘阵列(Disk Array)。
简单的说,RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。
组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别(RAID Levels)。
数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后,利用备份信息可以使损坏数据得以恢复,从而保障了用户数据的安全性。
在用户看起来,组成的磁盘组就像是一个硬盘,用户可以对它进行分区,格式化等等。
总之,对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。
不同的是,磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多,而且可以提供自动数据备份。
RAID技术的两大特点:一是速度、二是安全,由于这两项优点,RAID技术早期被应用于高级服务器中的SCSI接口的硬盘系统中,随着近年计算机技术的发展,PC机的CPU的速度已进入GHz 时代。
IDE接口的硬盘也不甘落后,相继推出了ATA66和ATA100硬盘。
这就使得RAID技术被应用于中低档甚至个人PC机上成为可能。
RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制器或电脑中的RAID 卡来实现的。
RAID技术经过不断的发展,现在已拥有了从 RAID 0 到 6 七种基本的RAID 级别。
另外,还有一些基本RAID级别的组合形式,如RAID 10(RAID 0与RAID 1的组合),RAID 50(RAID 0与RAID 5的组合)等。
不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。
但我们最为常用的是下面的几种RAID 形式。
(1) RAID 0(2) RAID 1(3) RAID 0+1(4) RAID 3(5) RAID 5aRAID级别的选择有三个主要因素:可用性(数据冗余)、性能和成本。
最全面的服务器的RAID详解
最全面的服务器的RAID详解磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),全称独立磁盘冗余阵列。
磁盘阵列是由很多廉价的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。
利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。
利用同位检查(ParityCheck)的观念,在数组中任意一个硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中。
相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方的方法。
通过把数据放在多个硬盘上(冗余),输入输出操作能以平衡的方式交叠,改良性能。
因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间(MTBF),储存冗余数据也增加了容错。
分类:一是外接式磁盘阵列柜、二是内接式磁盘阵列卡,三是利用软件实现。
RAID实现的方式:RAID 0,RAID 1,RAID2,RAID 3,RAID 4,RAID 5,RAID 6,RAID 7,RAID 01,RAID 10,RAID50,RAID 53。
常见的有:RAID 0,RAID 1,RAID 5,RAID 6,RAID 01,RAID 10。
原理剖析:RAID 0:RAID 0又称为Stripe或Striping,中文称之为条带化存储,它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。
原理:是把连续的数据分散到多个磁盘上存取,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。
这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。
磁盘空间= 磁盘总量= 100%需要的磁盘数≥2读写性能= 优秀= 磁盘个数(n)*I/O速度= n*100%块大小= 每次写入的块大小= 2的n次方= 一般为2~512KB优点:1、充分利用I/O总线性能使其带宽翻倍,读/写速度翻倍。
2、充分利用磁盘空间,利用率为100%。
缺点:1、不提供数据冗余。
阵列技术RAID0、1、3、5、10、30、50介绍
附录A Disk Array磁盘阵列基本原理 A.1 我们为什幺需要磁盘阵列 目前人们逐渐认识了磁盘阵列技术。
磁盘阵列技术可以详细地划分为若干个级别0-5 RAID技术,并且又发展了所谓的 RAID Level 10, 30, 50的新的级别,本章节都会一一介绍。
RAID是廉价冗余磁盘阵列(Redundant Array of Inexpensive Disk)的简称。
用RAID的好处简单的说就是: 安全性高,速度快,数据容量超大 某些级别的RAID技术可以把速度提高到单个硬盘驱动器的400%。
磁盘阵列把多个硬盘驱动器连接在一起协同工作,大大提高了速度,同时把硬盘系统的可靠性提高到接近无错的境界。
这些“容错”系统速度极快,同时可靠性极高。
这本小册子将讨论这些新技术,以及不同级别RAID的优缺点。
我们并不想涉及那些关键性的技术细节问题,而是将磁盘阵列和RAID技术介绍给对它们尚不熟悉的人们。
相信这将帮助你选用合适的RAID技术。
A.2 RAID级别的定义 下表提供了6级RAID的简单定义,本书其后部分将对各级RAID进行更详尽的描述。
RAID级别 描述 速度* 容错性能 RAID 0 硬盘分段 硬盘并行输入/出 无 RAID 1 硬盘镜像 没有提高 有(允许单个硬盘错) RAID 2 硬盘分段加汉明码纠错 没有提高 有(允许单个硬盘错) RAID 3 硬盘分段加专用 奇偶校验盘 硬盘并行输入/出 有(允许单个硬盘错) RAID 4 硬盘分段加专用 奇偶校验盘需异步硬盘 硬盘并行输入/出 有(允许单个硬盘错) RAID 5 硬盘分段加奇偶校验 分布在各硬盘 硬盘并行输入/出比 RAID0稍慢 有(允许单个硬盘错) *对于单一容量昂贵硬盘(SLED)的性能提高 A.3 硬盘数据跨盘(Spanning) 数据跨盘技术使多个硬盘像一个硬盘那样工作,这使用户通过组合已有的资源或增加一些资源来廉价地突破现有的硬盘空间限制。
磁盘阵列原理
磁盘阵列原理磁盘阵列(RAID)是一种通过将多个磁盘驱动器合并成一个逻辑单元来提供数据冗余和性能提升的技术。
磁盘阵列利用磁盘级别的冗余来提供数据的备份和恢复能力,并通过将数据分布在多个磁盘上来提高数据访问速度。
在本文中,我们将探讨磁盘阵列的原理以及它是如何工作的。
1. 磁盘阵列的概念和分类磁盘阵列是一种将多个独立的磁盘驱动器组合在一起,形成一个逻辑单元的技术。
根据不同的需求,磁盘阵列可以被划分为多个级别,常见的包括RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6等级别。
每个级别都有其特定的数据保护和性能特性。
2. RAID 0RAID 0将数据分块并分布到多个磁盘上,以提高数据的读写性能。
它通过在多个磁盘上同时读取和写入数据来实现并行访问。
然而,RAID 0没有冗余机制,一旦其中一个磁盘损坏,所有数据将会丢失。
3. RAID 1RAID 1通过将数据复制到多个磁盘上来提供冗余能力。
每个数据块都会被复制到两个或更多的磁盘上,以确保数据的完整性。
当其中一个磁盘发生故障时,系统可以从其他磁盘中恢复数据。
4. RAID 5RAID 5采用分布式奇偶校验的方式来提供冗余能力。
它将数据分块并分布到多个磁盘上,同时计算奇偶校验信息并存储在不同的磁盘上。
当其中一个磁盘损坏时,系统可以通过计算奇偶校验信息来恢复数据。
5. RAID 6RAID 6在RAID 5的基础上增加了第二个奇偶校验信息。
这意味着RAID 6可以容忍两个磁盘的故障,提供更高的数据可靠性。
6. 磁盘阵列的工作原理磁盘阵列通过控制器来管理和操作多个磁盘驱动器。
控制器负责将数据分块并分布到多个磁盘上,同时监测磁盘的状态。
当磁盘发生故障时,控制器可以根据不同的级别(如RAID 1、RAID 5等)来执行数据的恢复操作。
7. 磁盘阵列的优势和应用磁盘阵列提供了数据的冗余和性能提升能力,可以提高数据的可靠性和访问速度。
它广泛应用于服务器、存储系统、数据库等需要高可靠性和高性能的场景。
硬盘RADE技术详解
硬盘RAID技术详解一.Raid定义RAID(Redundant Array of Independent Disk 独立冗余磁盘阵列)技术是加州大学伯克利分校1987年提出,最初是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,同时希望磁盘失效时不会使对数据的访问受损失而开发出一定水平的数据保护技术。
RAID就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列,在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。
RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,可以提升硬盘速度,增大容量,提供容错功能够确保数据安全性,易于管理的优点,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。
二、RAID的几种工作模式1、RAID0即Data Stripping数据分条技术。
RAID 0可以把多块硬盘连成一个容量更大的硬盘群,可以提高磁盘的性能和吞吐量。
RAID 0没有冗余或错误修复能力,成本低,要求至少两个磁盘,一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被使用。
(1)、RAID 0最简单方式就是把x块同样的硬盘用硬件的形式通过智能磁盘控制器或用操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一起,形成一个独立的逻辑驱动器,容量是单独硬盘的x倍,在电脑数据写时被依次写入到各磁盘中,当一块磁盘的空间用尽时,数据就会被自动写入到下一块磁盘中,它的好处是可以增加磁盘的容量。
速度与其中任何一块磁盘的速度相同,如果其中的任何一块磁盘出现故障,整个系统将会受到破坏,可靠性是单独使用一块硬盘的1/n。
(2)、RAID 0的另一方式是用n块硬盘选择合理的带区大小创建带区集,最好是为每一块硬盘都配备一个专门的磁盘控制器,在电脑数据读写时同时向n块磁盘读写数据,速度提升n倍。
提高系统的性能。
2、RAID 1RAID 1称为磁盘镜像:把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上,具有很高的数据冗余能力,但磁盘利用率为50%,故成本最高,多用在保存关键性的重要数据的场合。
磁盘阵列的工作原理及应用
磁盘阵列的工作原理及应用什么是磁盘阵列?磁盘阵列是一种将多个磁盘组合起来的存储系统,可以提供更高的存储容量、更高的性能和更高的可靠性。
它是一种通过分布式数据存储的方式来提高磁盘系统性能和可靠性的技术。
磁盘阵列的工作原理磁盘阵列通过将多个独立的磁盘驱动器组合在一起,形成一个逻辑的存储单元,称为阵列。
这个阵列可以被操作系统视为一个单独的磁盘驱动器,从而简化了数据管理和存取操作。
磁盘阵列通常由控制器、磁盘驱动器和磁盘阵列的管理软件组成。
控制器是磁盘阵列的核心部分,负责管理和控制磁盘阵列的工作。
磁盘驱动器是存储数据的硬件设备,而磁盘阵列的管理软件则负责分配和管理磁盘阵列中的数据。
磁盘阵列采用一种称为“数据条带化”的技术来提高性能。
数据条带化是将数据划分为固定大小的条带,并将这些条带分散存储在磁盘阵列的不同磁盘驱动器中。
这样可以同时从多个磁盘驱动器中读取数据,从而提高读取性能。
此外,磁盘阵列还可以通过冗余数据存储来提高可靠性。
冗余数据存储是将数据的多个副本存储在不同的磁盘驱动器中,以便在某个磁盘驱动器发生故障时可以从其他磁盘驱动器中恢复数据。
磁盘阵列的应用磁盘阵列在存储系统中有着广泛的应用。
以下是一些磁盘阵列应用的常见场景:1.数据中心:磁盘阵列可以用于构建大规模的数据中心存储系统,提供高容量和高性能的存储服务,以满足大规模数据处理和存储的需求。
2.企业存储:磁盘阵列可以用于构建企业级存储系统,为企业提供高可靠性和高性能的存储服务,以支持企业的业务运营和数据管理。
3.多媒体存储:磁盘阵列可以用于存储和管理大型多媒体文件,如音频、视频和图像等。
通过多个磁盘驱动器的并行工作,可以提供更高的数据传输速度和更快的文件访问速度。
4.数据备份与恢复:磁盘阵列可以用于构建备份和恢复系统,可以将数据备份到多个磁盘驱动器中,以提高数据的安全性和可靠性。
在数据丢失或系统故障时,可以从备份磁盘中快速恢复数据。
5.虚拟化存储:磁盘阵列可以与虚拟化技术结合使用,提供给虚拟机高性能和高可靠性的存储服务。
raid技术的概念
景区经营权租赁合同3篇篇1景区经营权租赁合同一、合同双方:甲方:(出租方名称)注册地址:法定代表人:电话:传真:乙方:(承租方名称)注册地址:法定代表人:电话:传真:二、合同项目:甲方将位于(景区名称)内的(景区内具体位置)景区经营权出租给乙方。
具体包括景区内(列举出承租方可以经营的项目或空间,比如商店、景点等)。
三、租赁期限:合同期限为(具体年限),自(开始日期)至(结束日期)止。
甲方在租赁期满时可根据实际情况继续与乙方合作,续租期为(具体年限)。
四、租金及支付方式:乙方应当按照每(具体时间,比如月)支付给甲方(具体金额)的租金。
支付方式为(具体方式,比如银行转账、现金等)。
五、保证金:乙方应当在签订合同之日起(具体天数内)支付给甲方(具体金额)的保证金,保证金在租赁期内不可转让或使用。
租赁期满后,经检查无争议,保证金将在(具体时间)内全额退还给乙方。
六、经营范围:乙方应当按照景区管理方的规定经营承租项目,不得擅自添加或变更,严禁销售假冒伪劣产品,如有违反将被责令停业整顿或解除合同。
七、维护管理:乙方对承租项目的维护管理应当及时有效,保持清洁卫生,确保景区环境整洁有序。
如有损坏或意外事故,应当及时向景区管理方报告并协助处理。
八、其他条款:1. 甲方有权对承租方的经营情况进行监督检查,并提供必要的帮助和支持。
2. 乙方应当遵守景区管理方的各项规章制度,如有违反将面临相应的处罚。
3. 本合同未尽事宜由双方协商解决。
九、违约责任:任何一方未履行本合同规定,均视为违约,对方有权要求违约方立即补正,并承担相应的违约责任。
十、合同终止:本合同在任何一方未按照协议履行或发生违约情况时,对方有权解除合同并要求违约方承担相应的违约责任。
合同期满未续租的,合同自动终止。
十一、争议解决:本合同如发生争议,双方应友好协商解决,协商不成的,应向有管辖权的法院提起诉讼。
十二、本合同一式两份,甲方和乙方各执一份,具有同等法律效力。
超详细的磁盘阵列图文教程
磁盘阵列(Disk Array)1.为什么需要磁盘阵列如何增加磁盘的存取(access)速度,如何防止数据因磁盘的故障而失落及如何有效的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员和用户的困扰;而大容量磁盘的价格非常昂贵,对用户形成很大的负担。
磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题。
过去十年来,CPU的处理速度增加了五十倍有多,内存(memory)的存取速度亦大幅增加,而数据储存装置--主要是磁盘(hard disk)--的存取速度只增加了三、四倍,形成电脑系统的瓶颈,拉低了电脑系统的整体性能(throughput),若不能有效的提升磁盘的存取速度,CPU、内存及磁盘间的不平衡将使CPU及内存的改进形成浪费。
目前改进磁盘存取速度的的方式主要有两种。
一是磁盘快取控制(disk cache controller),它将从磁盘读取的数据存在快取内存(cache memory)中以减少磁盘存取的次数,数据的读写都在快取内存中进行,大幅增加存取的速度,如要读取的数据不在快取内存中,或要写数据到磁盘时,才做磁盘的存取动作。
这种方式在单工环境(single-tasking environment)如DOS之下,对大量数据的存取有很好的性能(量小且频繁的存取则不然),但在多工(multi-tasking)环境之下(因为要不停的作数据交换(swapping)的动作)或数据库(database)的存取(因为每一记录都很小)就不能显示其性能。
这种方式没有任何安全保障。
其二是使用磁盘阵列的技术。
磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列,当作单一磁盘使用,它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中,存取数据时,阵列中的相关磁盘一起动作,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。
磁盘阵列所利用的不同的技术,称为RAID level,不同的level针对不同的系统及应用,以解决数据安全的问题。
一般高性能的磁盘阵列都是以硬件的形式来达成,进一步的把磁盘快取控制及磁盘阵列结合在一个控制器(RAID controller)•或控制卡上,针对不同的用户解决人们对磁盘输出入系统的四大要求:(1)增加存取速度,(2)容错(fault tolerance),即安全性(3)有效的利用磁盘空间;(4)尽量的平衡CPU,内存及磁盘的性能差异,提高电脑的整体工作性能。
硬盘RADE技术详解
硬盘RAID技术详解一.Raid定义RAID(Redundant Array of Independent Disk 独立冗余磁盘阵列)技术是加州大学伯克利分校1987年提出,最初是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,同时希望磁盘失效时不会使对数据的访问受损失而开发出一定水平的数据保护技术。
RAID就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列,在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。
RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,可以提升硬盘速度,增大容量,提供容错功能够确保数据安全性,易于管理的优点,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。
二、RAID的几种工作模式1、RAID0即Data Stripping数据分条技术。
RAID 0可以把多块硬盘连成一个容量更大的硬盘群,可以提高磁盘的性能和吞吐量。
RAID 0没有冗余或错误修复能力,成本低,要求至少两个磁盘,一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被使用。
(1)、RAID 0最简单方式就是把x块同样的硬盘用硬件的形式通过智能磁盘控制器或用操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一起,形成一个独立的逻辑驱动器,容量是单独硬盘的x倍,在电脑数据写时被依次写入到各磁盘中,当一块磁盘的空间用尽时,数据就会被自动写入到下一块磁盘中,它的好处是可以增加磁盘的容量。
速度与其中任何一块磁盘的速度相同,如果其中的任何一块磁盘出现故障,整个系统将会受到破坏,可靠性是单独使用一块硬盘的1/n。
(2)、RAID 0的另一方式是用n块硬盘选择合理的带区大小创建带区集,最好是为每一块硬盘都配备一个专门的磁盘控制器,在电脑数据读写时同时向n块磁盘读写数据,速度提升n倍。
提高系统的性能。
2、RAID 1RAID 1称为磁盘镜像:把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上,具有很高的数据冗余能力,但磁盘利用率为50%,故成本最高,多用在保存关键性的重要数据的场合。
《磁盘阵列讲解》课件
磁盘阵列的发展趋势
容量增大
随着磁盘数量的增加、技术不断提高,磁盘阵 列的总容量将会越来越大。
性能提高
随着新技术的应用,磁盘阵列的读写速度将会 更快,同时也会变得更加智能化。
结论和展望
结论
磁盘阵列作为数据存储的重要方案,将会继续得 到盘阵列也将在这 一领域发挥越来越重要的作用。
《磁盘阵列讲解》
本课件将深入讲解磁盘阵列的各种技术,帮助你深入了解这一重要的数据存 储方案。
什么是磁盘阵列?
定义
磁盘阵列是利用多个磁盘组合成的存储系统,提供数据备份、容错、加速等功能。
分类
磁盘阵列可以按照多种因素分类,如运作模式、RAID级别、总线结构等。
磁盘阵列常用技术
RAID控制器
RAID控制器是磁盘阵列的重要组成部分,根据 RAID级别来管理磁盘的读写、纠错、协调等过 程。
磁盘阵列的成本较高,还需要较强的技术支持才能保证其正常运行。
磁盘阵列的应用领域
1
服务器存储
磁盘阵列在服务器存储中得到广泛应用,能够保证大量数据的高效存储和访问。
2
网络存储
磁盘阵列可以构建网络存储系统,为分布式的数据存储提供了强有力的支持。
3
大数据处理
磁盘阵列在大数据处理方面也有广泛的使用,能够满足容错、高速读写的需求。
光纤通道技术
光纤通道技术是一种快速,可靠的数据传输技 术,其速度和距离远高于传统的SCSI接口。
固态硬盘
固态硬盘具有更高的读写速度和更小的体积, 因此能够大大提高磁盘阵列的性能。
磁盘阵列的优缺点
1 优点
磁盘阵列能够提供更快速,更稳定的数据存储和访问能力,同时在发生磁盘故障时不会 导致数据丢失。
2 缺点
磁盘阵列技术
磁盘阵列技术磁盘阵列技术磁盘阵列技术是一种通过将多个硬盘组合在一起,形成一个逻辑上的单一存储设备的技术。
它能够提供更高的存储容量、更快的数据读写速度和更高的数据可靠性。
本文将从以下几个方面详细介绍磁盘阵列技术。
一、磁盘阵列基础知识1. 磁盘阵列定义磁盘阵列指的是将多个硬盘组合成一个逻辑上的单一存储设备,以提供更高的存储容量、更快的数据读写速度和更高的数据可靠性。
2. 磁盘阵列类型常见的磁盘阵列类型包括RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6等。
其中,RAID 0可以提供较高的读写速度,但没有冗余机制;RAID 1可以提供较高的数据可靠性,但存储容量较低;RAID 5和RAID 6则兼具了读写速度和数据可靠性,并且能够实现部分硬盘故障时仍然能够正常运行。
3. 磁盘阵列控制器磁盘阵列控制器是磁盘阵列的核心组成部分,它负责管理和控制硬盘的读写操作,并提供RAID级别的数据保护功能。
磁盘阵列控制器可以分为软件RAID和硬件RAID两种类型,其中硬件RAID通常性能更好、可靠性更高。
二、磁盘阵列实现原理1. RAID 0实现原理RAID 0通过将数据块分散存储在多个硬盘上,从而实现读写速度的提升。
例如,如果有两个硬盘A和B,那么一个10MB的文件可以被分成两个5MB的块,分别存储在A和B上。
当需要读取这个文件时,两个硬盘可以同时进行读取操作,从而实现读取速度的加快。
2. RAID 1实现原理RAID 1通过将数据同时存储在多个硬盘上,从而实现数据冗余备份。
例如,如果有两个硬盘A和B,在RAID 1中它们会被视为一个逻辑上的单一存储设备,并且所有数据都会被同时写入到A和B中。
当其中一个硬盘出现故障时,另一个硬盘仍然可以继续工作,从而保证数据的可靠性。
3. RAID 5实现原理RAID 5通过将数据块分散存储在多个硬盘上,并使用奇偶校验码来实现数据冗余备份。
例如,如果有三个硬盘A、B和C,在RAID 5中它们会被视为一个逻辑上的单一存储设备,并且所有数据都会被分成多个块,分别存储在A、B和C中。
主流磁盘阵列技术介绍
RAID就是盘子+乒乓球——主流磁盘阵列技术介绍很多朋友都清楚,很多知识是不会在学校的教科书里被提及的。
即使你是学计算机专业的,也仍然会有很多重要的原理、方法、技巧在书本上没有涉及。
本周,我们将继续来学习这些平时在课堂上无法学到的事。
RAID,是今年来听到频率较高的词汇之一。
因为硬盘降价,因为SATA硬盘的流行,因为主板厂家在其产品中加入了对RAID的支持。
RAID因廉价而迅速进入了普通用户的采购计划中。
但什么是RAID?RAID能为我们带来什么好处?今天,我们就要来解释这一问题。
所用的道具,就是“盘子+乒乓球”。
“盘子理论”:图解RAID在“盘子理论”中,我们引入了盘子、乒乓球和水管(图1)。
其中盘子代表存储数据的硬盘,水管代表数据传输的总线或通道,而乒乓球则代表传输的数据。
我们给每个乒乓球进行了编号,这样,从编号中我们就可以看出乒乓球传输情况。
小知识:组建RAID(Redundant Arrays of Independent Disks,磁盘冗余阵列)的初衷是利用较廉价的多个小容量磁盘进行组合来替代价格昂贵的大容量磁盘,并且还希望单个磁盘损坏后不会影响到其他磁盘的继续使用,使数据的存储更加安全、高速和易于管理。
但是随着硬盘存储技术的发展,RAID技术已经不仅仅限于组件大容量硬盘的用途。
安全、高速已经成为了RAID技术新的特征。
RAID的种类非常多,目前比较常见的分类主要有RAID 0、RAID 1、RAID 0+1、RAID 5和JBOD 等。
从表面上看我们可能觉得只是编号上细微差异,但实际上它们的工作原理和实现的目的却是大相径庭。
RAID 0:玩的就是速度优点:成倍提高读写速度、节省投资不足:安全性一般最少需要硬盘数:两个针对人群:一些对数据安全性要求不高的高端游戏PC、工作站用户RAID 0的工作原理用“盘子原理”来解释非常简单,把作为数据的乒乓球分别编号。
通过管道,把乒乓球分别放到两个盘子中去。
磁盘阵列技术白皮书
目录磁盘阵列基本知识 1.1磁盘阵列技术 1.1.1什么是磁盘阵列磁盘阵列是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体,整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统•冗余磁盘阵列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技术1987年由加州大学伯克利分校提出,最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,以降低大批量数据存储的费用(当时RAID称为Redundant Array of Inexpensive Disks 廉价的磁盘阵列),同时也希望采用冗余信息的方式,使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失,从而开发出一定水平的数据保护技术•1.1.2磁盘阵列的工作原理与特征RAID的基本结构特征就是组合(Striping),捆绑2个或多个物理磁盘成组,形成一个单独的逻辑盘•组合套(Striping Set)是指将物理磁盘组捆绑在一块儿•在利用多个磁盘驱动器时,组合能够提供比单个物理磁盘驱动器更好的性能提升数据是以块(Chunks)的形式写入组合套中的,块的尺寸是一个固定的值,在捆绑过程实施前就已选定•块尺寸和平均I/O需求的尺寸之间的关系决定了组合套的特性•总的来说,选择块尺寸的目的是为了最大程度地提高性能,以适应不同特点的计算环境应用.实际的计算环境依据其不同的特点,可被划分为转换速率密集(Transfer Rate Intensive)环境或需求速率密集(Request Rate Intensive),一个计算环境若通常服务于小的用户数量和大的I/O需求,可以被认为是转换速率密集环境,工程学和科学应用属于转换速率密集,例如CAM/CAD,图象处理和数据集合等.一个计算环境,如果它是自然存在的多用户或在线交易系统(OLTP),可以被认为是一个标准的需求速率密集,交互式的数据库应用能产生大量的小的I/O需求,由这些应用产生的I/O负荷可被称为需求速率密集•具备独立驱动器操作功能的组合套可提供对于需求速率密集环境来说高的性能•对于转换速率密集,I/O需求的尺寸比块尺寸大得多,这样可导致每一个I/O需求分布于所有驱动器,数据由组合套转换的速率可以增加,因为所有的驱动器可并行地传输数据,这样,组合套就象一个单磁盘一样有非常高的容许速度•需求速率密集中I/O需求尺寸比块尺寸小很多,这将导致每一个I/O需求落于一个单个的驱动器中,在这种情况下,由于有数个驱动器,阵列可同时处理数个需求,或者说比单磁盘快数倍. 一个单磁盘某一时刻只能满足一个处理业务,一个转换速率密集应用的阵列某一时刻虽也满足一个处理业务,但能比单磁盘转换数据速度快X倍(X是磁盘数),一个需求速率密集应用的阵列可满足的需求为单一磁盘的X倍,而其转换数据的速率与单磁盘相同.RAID的另一特征是具备数据校验(Parity)功能,校验可被描述为用于RAID级别2,3,4,5的额外的信息,当磁盘失效的情况发生时,校验功能结合完好磁盘中的数据,可以重建失效磁盘上的数据.对于RAID系统来说,在任何有害条件下绝对保持数据的完整性(Data Integrity)是最基本的要求.数据完整性指的是阵列面对磁盘失效时保持数据不丢失的能力,由于数据的破坏通常会带来灾难性的后果,所以选择RAID阵列的基础条件是它能提供什么级别的数据完整性此外,数据可用性(Data Availability)也是RAID系统的指标之一,数据可用性指的是阵列内部容错能力的水平,数据可用性程度越高,可被理解为当发生越多的部件失效时而数据访问仍不丢失.一个RAID阵列能提供的高可用性级别范围可从简单的磁盘冗余到所有部件的冗余性.当选择一个阵列时,重要的是了解所选的设备是否能够满足期望的可使用时间目标.RAID阵列能够适应不同环境,在不同类型的主机之间以及操作系统之间移动一个RAID阵列的能力越高,一般说来,可带来更好的投资保护•磁盘阵列有许多优点:首先,提高了存储容量;其次,多台磁盘驱动器可并行工作,提高了数据传输率;第三,由于有校验技术,提高了可靠性:如果阵列中有一台硬磁盘损坏,利用其它盘可以重新恢复出损坏盘上原来的数据,而不影响系统的正常工作,并可以在带电状态下更换已损坏的硬盘(即热插拔功能),阵列控制器会自动把重组数据写入新盘,或写入热备份盘而将新盘用做新的热备份盘;另外磁盘阵列通常配有冗余设备,如电源和风扇,以保证磁盘阵列的散热和系统的可靠性.因其独特的特征和可靠的性能被广泛地应用于多个行业,如:ISP,医学影像,银行等在线处理业务部门,影像服务器,石油工业,关键部门的数据中心,多媒体和数据库应用等.对于磁盘失效的保护通过RAID技术已经成功地实现,但RAID阵列降低数据存储费用的目的没有达到,实际上,RAID阵列的价格通常比标准的磁盘驱动器更高一些尽管如此,RAID技术确实提供了比通常的磁盘存储更高的性能指标,数据完整性和数据可用性,尤其是在当今面临的I/O总是滞后于CPU性能的瓶颈问题越来越突出的情况下,RAID解决方案能够有效地弥补这个缺口.1.2SCSI 技术1.2.1概述SCSI直译为小型计算机系统专用接口(Small Computer System In terface)是一种连结主机和外围设备的接口,支持包括磁盘驱动器,磁带机,光驱,扫描仪在内的多种设备.它由SCSI控制器进行数据操作,SCSI控制器相当于一块小型CPU,有自己的命令集和缓存要了解SCSI,必须先了解它的类型,以下是STA(SCSI Trade Association,SCSI同业公会)的标准分类.1.2.2SCSI 接口类型SCSI连接器分为内置和外置两种,内置数据线的外型和IDE数据线一样,只是针数和规格稍有差别,主要用于连接光驱和硬盘.40针IDE线有40根导线,40针ATA66有80根导线,SCSI 内置则分为50针,68针和80针.至于SCSI外置数据线,就有以多种规格,它们的密度均不相同,千万别弄错了.1.2.3SCSI ID相信许多SCSI用户都有这种经历,插上设备之后,操作系统怎样也不认,后来检查总线,才发现是终结和ID没有设置好」D(identify)作为SCSI设备在SCSI总线的唯一识别符,绝对不允许重复,可选范围从0到15,SCSI主控制器通常占用id 7,即是说我们可以用在设备上的ID号共有15个.在SCSI总线中,控制器也算一个设备,即实际最大可连接设备数目=理论最大支持设备数目-1.1.2.4总线终结器总线终结器能告诉SCSI主控制器整条总线在何处终结,并发出一个反射信号给控制器,必须在两个物理终端作一个终结信号才能使用|SCSI总线.常见的错误是把终结设置在ID号最高或最低的地方,而不是设置在物理终端的SCSI设备上.其实,SCSI设备总是以链形来连接的,按顺序就能分辨出哪一个是终结设备.终结的方式有三种:自终结设备,物理总线终结器和自终结电缆.大多数新型SCSI设备都有自终结跳线,只要把非终结设备的自终结跳线设置成OFF即可避免冲突问题;物理总线终结器是一种硬件接头,又分为主动型和被动型两种,主动型使用|电压调整器来进行操作,被动型利用总线上的能源信号来操作,被动型比主动型更为精确;自终结电缆可以代替物理总线终结器也是一种硬件,它的价格非常昂贵,常用于两个主机连接同一个物理设备,如:两个服务器存取同一个物理SCSI硬盘.通过检查SCSI ID和总线终结器,我们可以找出大多数冲突现象的解决方法,这是SCSI设备用户必须重视的一点.1.2.5 SCSI规格公用的几个标准术语解释SCSI-1:它是最早SCSI,特点是:支持同步和异步SCSI外围设备,支持7台8位的外围设备位的通道宽度,传输速率为4MB/S,这现在通常是扫描仪在用的SCSI-2:类似SCSI-1,但是可以支持同时连接7个装置,传输速率为10-20MB/S,目前有CD-R,CD-ROM 在使用.Fast SCSI:8位的通道宽度,|使用|双倍的频率,传输速率为10MB/S.Wide SCSI:16位的通道宽度,传输速率为20MB/S.ULTRA SCSI:8位的通道宽度,传输速率为20MB/S,其允许接口电缆的最大长度为 1.5米.Ultra Wide SCSI:16位的通道宽度,传输速率为40MB/S,其允许接口电缆的最大长度为 1.5米. ULTRA 2 SCSI:8位的通道宽度,其采用了LVD(Low V oltage Differential,低电平微分)传输模式,传输速率为40MB/S,允许接口电缆的最长为12米,大大增加了设备的灵活性,支持同时挂接15 个装置. WIDE ULTRA 2 SCSI:它跟Ultra 2 SCSI差不多,也是采用LVD传输模式,允许最长接口电缆为12米,可同时挂接15个装置,不同于Ultra 2 SCSI,它有16位的通道宽度,因此传输速度为80MB/S.Ultra 160 SCSI:支持最高数据传输率为160MB/S.Ultra320 SCSI:支持最高数据传输达到了320MB/S,是目前最新的SCSI接口类型.Single Ended(单终结):许多旧式设备都是单终结设备,它们限制于SCSI-1协议的6米长度.注意:此距离包括设备内部电缆的距离.Differential(分差动):SCSI总线和设备可借助它来延长传输的距离,附加线的最大长度为25米. 缺点是与单终结设备不兼容.STA术语最大总线速度MB/秒总线宽度单位:bit最大总线长度单位(米)最大支持设备设备数目单终结LVDHVDSCSI -8Fast SCSI1083258Fast Wide SCSI 201632516Ultra SCSI2081.5258Ultra SCSI20834Wide Ultra SCSI 40162516Wide Ultra SCSI 40161.58Wide Ultra SCSI 40164Ultra2 SCSI40812258Wide Ultra2 SCSI8016122516Ultra3 SCSI1601612161.2.6 SCSI的优点与缺点SCSI接口优点:适应面广,在一块SCSI控制卡上就可以同时挂接15个设备高性能(具有很多任务,宽带宽及少CPU占用率等特点)具有外置和内置两种SCSI接口缺点:价格较IDE产品昂贵安装复杂1.3Fibre 技术1.3.1概述光纤通道是一种跟SCSI或IDE有很大不同的接口,它很像以太网的转换开头.以前它是专为网络设计得,后来随着存储器对高带宽的需求,慢慢移植到现在的存储系统上来了•光纤通道通常用于连接一个SCSI RAID(或其它一些比较常用的RAID类型),以满足高端工作或服务器对高数据传输率的要求•1.3.2光纤的特点光纤现在能提供100MBps的实际带宽,而它的理论极限值为 1.06GBps.不过现在有一些公司开始推出2.12Gbps的产品,它支持下一代的光纤通道(即Fibre Channel II).不过为了能得到更高的数据传输率,市面的光纤产品有时是使用多光纤通道来达到更高的带宽.不像SCSI,光纤通道的配线非常柔韧•如果带有光纤光学电缆(Fiber Optic Cabling),它支持最长的长度超过了10公里,所以可以说SCSI在接口电缆长度的限制上跟光纤是没法比得,因为SCSI 最长接口电缆不得超过12 米.FeaturesFibre ChannelSCSINode to Node100m20mMax. Optical Distance10,000m12mCurrent Speed200MB/s160MB/sFuture Speed400MB/s320MB/sMax.Connections126(loop) 16million(sw)15Peripherals SupportedAllLimited typesCost Compared to SCSIHigher but decreasingSerial ConnectivityYesNoProtocol SupportedUniversalSCSIANSI StandardYesYesDual Ported OperationYesNo1.3.3光纤的优点与缺点光纤通道优点:具有很好的升级性可以用非常长的光纤电缆(带有Fiber Optic Cabling 时,光纤长度可以超过10 公里) 具有非常宽的带宽(现在一般的光纤都具有 1.06GBps, 而如果采用多光纤通道可以达到更宽的带宽)具有很强的通用性光纤通道缺点:价格非常昂贵组建复杂1.4 RAID 技术1.4.1概述RAID, 为Redundant Arrays of Independent Disks 的简称,中文为廉价冗余磁盘阵列.作为高性能的存储系统,已经得到了越来越广泛的应用.RAID 的级别从RAID 概念的提出到现在,已经发展了多个级别,有明确标准级别分别是0,1,2,3,4,5 等.但是最常用的是0,1,3,5 四个级别.其他还有6,7,10,30,50 等RAID 技术采用若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体,整个磁盘阵列由阵列控制器管理.磁盘阵列有许多特点:首先,提高了存储容量;其次,多台磁盘驱动器可并行工作,提高了数据传输率;第三,由于有校验技术,提高了可靠性:如果阵列中有一台硬磁盘损坏,利用其它盘可以重新恢复出损坏盘上原来的数据,而不影响系统的正常工作,并可以在带电状态下更换已损坏的硬盘(即热插拔功能),阵列控制器会自动把重组数据写入新盘,或写入热备份盘而将新盘用做新的热备份盘; 另外磁盘阵列通常配有冗余设备,如电源和风扇,以保证磁盘阵列的散热和系统的可靠性.1.4.2RAID 类型1.4.2.1 逻辑驱动器(logical drives):逻辑驱动器:是一个简单的由独立的物理硬盘组成的队列1.4.2.2逻辑容量(logical volume):逻辑容量是由一个或多个逻辑驱动器组成,其成员逻辑驱动器可以是相同RAID 集也可以是不同的RAID 集1.4.2.3RAID 的级别RAID LevelDescriptionMinimumData AvailabilityPerformance SequentialPerformance RandomNRAIDNon- RAID1DriveDriveRAID 0Disk StripingN== NRAIDR:Highest W:HighestR:HighW:HighestRAID 1(0+1)Mirroring PlusStripi ng(if N>1)N+1>> NRAID==RAID5R:HighW:MediumR:MediumW:LowRAID 3Striping with Parity on dedicated diskN+1>> NRAID==RAID5R:HighW:MediumR:MediumW:LowRAID 5Striping with interspersed parityN+1>> NRAID==RAID5R:HighW:MediumR:HighW:LowNRAID硬盘连续使用NRAID意思是不使用|RAID功能•它使用硬盘的总容量组成逻辑碟(不使用|条块读写)•换句话说,它生成的逻辑盘容量就是物理盘容量的总和•此外,NRAID 不提供资料的备余•JBODJBOD最小需要的硬盘数1容量1备余NoJBOD的含意是控制器将机器上每颗硬盘都当作单独的硬盘处理,因此每颗硬盘都被当作单颗独立的逻辑盘使用•此外,JBOD并不提供资料冗余的功能•RAID 0亦称为带区集•可以把多块硬盘(至少2块)连接在一起而组成一个容量更大的存储设备•处理数据时把数据分块并且同时读写入组成RAID的磁盘,从而大大提高I/O速率•RAIDO设计简单且实现成本较低,但RAID0没有冗余或错误修复能力,并且只要组成RAID的磁盘中有一块出现故障,整个RAID系统的数据将丢失,无法进行任何补救.RAID 0可以提供更多的可用空间和更好的性能,但是整个系统是非常不可靠的,所以,在所有的级别中,RAID 0的速度是最快的.但是RAID 0没有冗余功能的,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用•RAID 1也称为磁盘镜像,至少需要2块硬盘•每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘.对任何一个磁盘的数据写入都会被复制到镜像盘中,并且系统可以从一组镜像盘中的任何一个磁盘读取数据.RAID 1下,任何一块硬盘的故障都不会影响到系统的正常运行,而且只要在任何一对镜像盘中有一块磁盘可以使用I,系统便可以正常运行;当一块硬盘失效时,系统会忽略该硬盘,转而■相应的镜像盘读写数据,RAID 1甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时不间断地工作. 在RAID 1下,我们所能使用的空间只是所有磁盘容量总和的一半,增加了系统的成本,是所有RAID上磁盘利用率最低的一个级别.RAID 1最少需要的硬盘数目2 容量N/2备余YesRAID 3RAID 3使用一个专门的独立磁盘存放所有的校验数据,而在剩余的磁盘中以与RAID0相似的方式分割并读写数据,即可视为"RAID3=RAID0+校验盘".虽然RAID 3具有容错能力,但整个系统会因校验而受到影响,当一块磁盘失效时,该磁盘上的所有数据块必须使用校验信息重新建立;当我们更换了损坏的磁盘之后,系统必须一个数据块一个数据块地重建坏盘中的数据:整个过程包括读取带区,计算丢失的数据块和向新盘写入新的数据块等;所以,重建活动最好是在RAID系统空闲的时候进行,否则整个系统的性能就会受到严重的影响;鉴于这种原因,RAID 3更加适用于那些写入操作较少,读取操作较多的应用环境,例如数据库和WEB服务器等.利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高,但是硬盘利用率得到了很大的提高,为n-1.不过,如果校验盘(物理)损坏的话,则全部数据都无法使用,故为了解决这一缺陷产生了RAID5技术.RAID 3最小需要的硬盘数3容量N-1 备余YesRAID 5在运行机制上,RAID 5和RAID 3完全相同,也是由几个数据块共享一个校验块.RAID 5和RAID 3的最大区别在于RAID 5不是把所有的校验块集中保存在一个专门的校验盘中,而是分散到所有的数据盘中.RAID 5使用了一种特殊的算法,可以计算出任何一个校验块的存放位置.这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡,从而消除了产生瓶颈的可能,并避免了像RAID3那样因校验盘损坏而导致系统失去容错能力的严重故障.硬盘的利用率为n-1.RAID 5Minimum Disks required3CapacityN-1RedundancyYesRAID (0+1)结合了RAID 0和RAID 1 -条块化读写的同时使用|镜像操作.RAID (0+1)允许多个硬盘损坏,因为它完全使用|硬盘来实现资料备余•如果有超过两个硬盘做RAID 1,系统会自动实现RAID (0+1).RAID (0+1)最少需要的硬盘数目4容量N/2备余YesRAID 30实施情况同Level 0数据条阵列,其中,每一段都是一个RAID 3阵列•它的冗余与容错能力同RAID 3.这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的IT系统有益,但是它价格较贵•RAID 0RAID 3 RAID 3RAID 50是建立在RAID0与RAID5基础上形成的,先用3块或更多的硬盘做成RAID5,然后将形成的低级阵列做RAID0RAID 0RAID 5 RAID 5其他RAID类型RAID 2是为大型机和超级计算机开发的.它可在工作不中断的情况下纠正数据,但是,RAID 2 倾向于较高的数据校验和纠错率.RAID 4包括较大的数据条,这样,就可以从任何驱动器读取记录.由于这种类型缺乏对多种同时写操作的支持,因而,几乎不使用.RAID 6几乎没有进行商用.它使用|一种分配在不同的驱动器上的第二种奇偶方案,它能承受多个驱动器同时出现故障,但是,性能一一尤其是写操作却很差,而且,系统需要一个极为复杂的控制器.RAID 7有一个实时嵌入操作系统用作控制器,一个高速总线用于缓存.它提供快速的I/O,但是价格昂贵.1.4.3RAID技术的应用1.4.3.1 DAS -direct access storage device 直接访问存储设备DAS是磁盘存储设备的术语,以前被用在大,中型机上.使用|在PC机上还包括硬盘设备DAS 的最新形式是RAID."直接访问"指访问所有数据的时间是相同的.143.2NAS --Network Attached Storage 网络附加存储设备一种特殊目的的服务器,它具有嵌入式的软件系统,可以通过网络对个种的系统平台提供文件共享服务1.443 SAN --Storage Area Networks 存储区域网一种高速的专用网络,用于建立服务器,磁盘阵列和磁带库之间的一种直接联接.它如同扩展的存储器总线,将专用的集线器,交换器以及网关或桥路互相连接在一起.SAN常|使用|光纤通道.一个SAN可以是本地的或者是远程的,也可以是共享的或者是专用的.SAN打破了存储器与服务器之间的束缚,允许你独立地选择最佳的存储器或者是最佳的服务器,从而提高可扩性和灵活性.--打印日期:2003/6/27 制表日期:2000/11/14NRAID最少需要的硬盘数目1容量N备余NoRAID 0最少需要的硬盘数目2容量N备余No。
磁盘RAID方式讲解(超详细)
1 Raid类型及利弊权衡(针对EMC CX系列)Raid简介在E MC CX-series系列磁盘阵列中使用RAID(独立磁盘冗余)技术,通过RAID技术,可以将单独的磁盘组成一个逻辑单元(LUN)以提高可靠性和性能。
在这一系列中支持5种RAID级别以及两种磁盘设置:(单个单元和hotspare 热备盘)。
你可以通过使用存储系统管理实用程序绑定磁盘以将其组成一个RAID组。
其中4钟RAID级别使用磁盘条带化,两种使用镜像。
什么是磁盘条带化:通过使用磁盘条带,存储系统硬件可以同时且独立地从多个磁盘读写数据。
磁盘条带化通过允许若干读/写磁头同时执行来增强性能。
从每个磁盘读取或向其写入的信息量组成了条带元素大小。
条带大小等于条带元素大小乘以组中的磁盘数。
例如:假设条带元素大小(Stripe element size)为128个扇区(默认)。
如果组中有5个磁盘,则用5*条带元素大小128=640个扇区。
在大多数RAID类型中,存储系统均使用磁盘条带化。
什么是镜像:镜像维护了逻辑磁盘映像的拷贝,可以在无法访问source image时继续提供访问。
镜像包括硬件镜像(SP同步磁盘映像)和软件镜像(操作系统同步映像)。
但操作系统同步映像会占用服务器资源。
在存储系统中,可以通过将磁盘绑定为RAID1镜像对或RAID1/0组来创建硬件镜像。
对于任一R AID类型的LUN,存储系统可以使用MirrorView软件维护远程拷贝。
RAID类型RAID 5组(单个存取阵列)RAID 5组通常包括5个磁盘,但也可以包含3-16块磁盘,R AID 5使用磁盘条带化。
使用RAID5组最多可以创建32个RAID 5 LUN,以将磁盘空间分配给不同的用户、服务器及应用。
存储系统将写入奇偶校验信息,以在组中某个磁盘出现故障时能够继续运行。
更换故障磁盘后,SP使用存储在正常工作磁盘上的信息来重建组。
在重建过程中,系统性能会降低。
但是,存储系统可以继续运行,并且用户可以访问所有数据(包括存储在故障磁盘上的数据)上图显示了5个磁盘的RAID5组,具有缺省条带元素大小(Stripe element size)的用户数据和奇偶校验数据。
RAID磁盘阵列详解
RAID磁盘阵列详解磁盘阵列(Redundant Arrays of Inexpensive Disks,RAID),有“价格便宜具有冗余能力的磁盘阵列”之意。
原理是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性。
磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。
利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。
磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任一颗硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中。
RAID 0(条带(strping))是组建磁盘阵列中最简单的一种形式,只需要2块以上的硬盘即可,成本低,可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。
RAID 0没有提供冗余或错误修复能力,但实现成本是最低的。
特点:速度快,没有容错能力RAID1:镜像(mirroring)ID 1称为磁盘镜像,原理是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,也就是说数据在写入一块磁盘的同时,会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件,在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上,只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用,甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行,当一块硬盘失效时,系统会忽略该硬盘,转而使用剩余的镜像盘读写数据,具备很好的磁盘冗余能力。
虽然这样对数据来讲绝对安全,但是成本也会明显增加,磁盘利用率为50%,以四块80GB容量的硬盘来讲,可利用的磁盘空间仅为160GB。
另外,出现硬盘故障的RAID系统不再可靠,应当及时的更换损坏的硬盘,否则剩余的镜像盘也出现问题,那么整个系统就会崩溃。
更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像,外界对数据的访问不会受到影响,只是这时整个系统的性能有所下降。
因此,RAID 1多用在保存关键性的重要数据的场合。
RAID 1示意图RAID5:条带+分布校验3块以上,利用率为(n-1)/n,有容错功能,最多可以坏一块磁盘RAID6:条带+分布校验+分布校验5块以上,利用率为(n-2)/n,有容错功能,最多可以坏二块磁盘RAID10:镜像+条带利用率为50%RAID配置总结:mdadm命令:mdadm - manage MD(mutiple disk) devices aka Linux Software RAIDCurrently, Linux supports LINEAR md devices, RAID0 (striping), RAID1(mirroring), RAID4, RAID5, RAID6, RAID10, MULTIPATH, FAULTY, and CON- TAINER.-C:新建RAID设备-l:设定RAID级别-n:磁盘数目:设定RAID成员设备数目-x(spare device):磁盘数目,设定备用磁盘数目-s:扫描配置文件/etc/madam.conf-D:查看RAID设备信息-S:停用RAID-A:激活RAID[root@lvm ~]# cat /proc/mdstat 查看RAID的配置信息Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]md5 : active raid5 sde[5] sdf[4](S) sdd[2] sdc[1] sdb[0]3144192 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU]unused devices: <none>[root@lvm ~]# mdadm -Ds 查看设备信息ARRAY /dev/md5 metadata=1.2 spares=1 name=lvm:5 UUID=e433a3d5:94c67839:5e66cae5:e4976d17创建RAID5mdadm -C /dev/md5 -l5 -n4 -x1 /dev/sd[bcdef]查看RAID的详细信息mdadm -D /dev/md5创建配置文件mdadm -Ds >>/etc/mdadm.conf停止 RAIDmdadm -S /dev/md5查看RAID信息cat /proc/mdstat格式化挂载RAID磁盘阵列mkfs.ext4 /dev/md5自动挂载RAID阵列修改/etc/fstab注:/boot分区用于存放引导文件,不用应用RAID机制RAID5模拟故障让失效的/dev/sdb1替换为/dev/sdg1mdadm /dev/md5 -a /dev/sdg1 -r /dev/sdb1配置共享的热备份磁盘多个RAID共享备份磁盘节约空间修改 mdadm.conf文件添加 spare-group\sparedisks--monitor开启监控RAID多种元数据格式-Es 查看成员设备上的元数据信息--zero -superblock 清空成员设备上的元数据信息[root@localhost ~]# mdadm -E /dev/sdb 查看磁盘上的元数据千万不要在没有关闭RAID的情况下删除分区正确关闭RAID的步骤1.umount卸载RAID文件系统2.mdadm -S停用RAID3.清空/etc/mdadm.conf文件4.清除/etc/fstab中RAID的挂载记录5.清除每块磁盘上的元数据6.删除/dev/下所对应的raid设备[root@lvm ~]# cat /proc/mdstat 查看RAID的配置信息Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]md5 : active raid5 sde[5] sdf[4](S) sdd[2] sdc[1] sdb[0]3144192 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU]unused devices: <none>[root@lvm ~]# mdadm -DsARRAY /dev/md5 metadata=1.2 spares=1 name=lvm:5 UUID=e433a3d5:94c67839:5e66cae5:e4976d17==========================================================================练习:1.新建raid5卷,使用4块磁盘作raid5,1块磁盘作热备[root@localhost Desktop]# mdadm -C /dev/md5 -l5 -n4 -x1 /dev/sd[bcdef]mdadm: Defaulting to version 1.2 metadatamdadm: array /dev/md5 started.[root@localhost Desktop]# cat /proc/mdstat 查看RAID的配置信息Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]md5 : active raid5 sde[5] sdf[4](S) sdd[2] sdc[1] sdb[0] 可知sdf[4]做了热备盘 3144192 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU][root@localhost Desktop]# mdadm -D /dev/md5 查看/dev/md5的设备信息/dev/md5:Version : 1.2Creation Time : Sun Jul 21 01:19:25 2013Raid Level : raid5Array Size : 3144192 (3.00 GiB 3.22 GB)Used Dev Size : 1048064 (1023.67 MiB 1073.22 MB)Raid Devices : 4Total Devices : 5Persistence : Superblock is persistentUpdate Time : Sun Jul 21 01:19:33 2013State : cleanActive Devices : 4Working Devices : 5Failed Devices : 0Spare Devices : 1Layout : left-symmetricChunk Size : 512KName : lvm:5 (local to host lvm)UUID : e433a3d5:94c67839:5e66cae5:e4976d17Events : 18[root@localhost Desktop]# mdadm -Ds >> /etc/mdadm.conf 创建配置文件[root@localhost Desktop]# mdadm -S /dev/md5 停止RAIDmdadm: stopped /dev/md5[root@localhost Desktop]# mdadm -A /dev/md5 激活RAIDmdadm: /dev/md5 has been started with 4 drives and 1 spare.[root@localhost Desktop]# mkfs.ext4 /dev/md52.格式化raid5设备[root@localhost Desktop]# mkfs.ext4 /dev/md5 格式化md53.挂载使用[root@localhost Desktop]# mkdir /file[root@localhost Desktop]# mount /dev/md5 /file4.自动挂载功能,修改/etc/fstab文件,添加在/etc/fstab写入/devsda5 /file ext4 defaults 0 0[root@localhost Desktop]# mdadm -D /dev/md5 格式化及挂载后,再次查看md5设备信息/dev/md5:Number Major Minor RaidDevice State0 8 16 0 active sync /dev/sdb1 8 32 1 active sync /dev/sdc2 8 48 2 active sync /dev/sdd5 8 64 3 active sync /dev/sde4 8 80 - spare5.让其中的一块失效,然后看raid5是否能够继续使用[root@localhost Desktop]# mdadm /dev/md5 -f /dev/sdd(先失效一块)[root@localhost Desktop]# mdadm /dev/md5 -f /dev/sde (后失效一块)使用cat /proc/mdstat命令查看修复过程(需赶快查看,才能看到效果)6.删除有问题的磁盘,添加一个好的磁盘作热备,要求磁盘>容量一致mdadm /dev/md5 -r /dev/sde[de] -a /dev/sd【gh】[root@localhost ~]# cat /proc/mdstat 查看raid的构建过程Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]md5 : active raid5 sde[5] sdf[4](S) sdd[2] sdc[1] sdb[0]3144192 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [4/3] [UUU_][=============>.......] recovery = 68.5% (719232/1048064) finish=0.0min speed=143846K/sec [root@localhost file]# mdadm -D /dev/md5/dev/md5:Version : 1.2Creation Time : Sun Jul 21 01:19:25 2013Raid Level : raid5Array Size : 3144192 (3.00 GiB 3.22 GB)Used Dev Size : 1048064 (1023.67 MiB 1073.22 MB)Raid Devices : 4Total Devices : 5Persistence : Superblock is persistentUpdate Time : Sun Jul 21 01:44:49 2013State : cleanActive Devices : 4Working Devices : 5Failed Devices : 0Spare Devices : 1Layout : left-symmetricChunk Size : 512KName : lvm:5 (local to host lvm)UUID : e433a3d5:94c67839:5e66cae5:e4976d17Events : 68Number Major Minor RaidDevice State0 8 16 0 active sync /dev/sdb1 8 32 1 active sync /dev/sdc4 8 80 2 active sync /dev/sdf6 8 112 3 active sync /dev/sdh5 8 96 - spare /dev/sdg[root@localhost file]# mdadm /dev/md5 -f /dev/sdh 再次破坏/dev/sdh [root@localhost file]# mdadm -D /dev/md5Active Devices : 4Working Devices : 4Failed Devices : 1Number Major Minor RaidDevice State0 8 16 0 active sync /dev/sdb1 8 32 1 active sync /dev/sdc4 8 80 2 active sync /dev/sdf5 8 96 3 active sync /dev/sdg6 8 112 - faulty spare /dev/sdh[root@localhost file]# mdadm /dev/md5 -f /dev/sdh[root@localhost file]# mdadm -D /dev/md5/dev/md5:State : clean, degraded, recoveringActive Devices : 3Working Devices : 4Failed Devices : 1Spare Devices : 1Number Major Minor RaidDevice State0 8 16 0 active sync /dev/sdb1 8 32 1 active sync /dev/sdc4 8 80 2 active sync /dev/sdf5 8 96 3 spare rebuilding /dev/sdg6 8 112 - faulty spare /dev/sdh 【root@localhost file]# mdadm /dev/md5 -f /dev/sdf 破坏/sdf盘Active Devices : 2Working Devices : 2Failed Devices : 3Number Major Minor RaidDevice State0 8 16 0 active sync /dev/sdb1 8 32 1 active sync /dev/sdc2 0 0 2 removed3 0 0 3 removed4 8 80 - faulty spare /dev/sdf5 8 96 - faulty spare /dev/sdg [root@localhost /]# mount -a 卸载再挂载mount: wrong fs type, bad option, bad superblock on /dev/md5,[root@localhost /]# mdadm -S /dev/md5mdadm: stopped /dev/md5[root@localhost /]# mdadm -A /dev/md5mdadm: /dev/md5 assembled from 2 drives - not enough to start the array.[root@localhost /]# mdadm -Es /dev/sdb 查看成员设备上的元数据信息ARRAY /dev/md/5 metadata=1.2 UUID=e433a3d5:94c67839:5e66cae5:e4976d17 name=lvm:5 [root@localhost /]# mdadm -E /dev/sdbRaid Level : raid5Device Role : Active device 0Array State : AA.. ('A' == active, '.' == missing)=========删除/dev/md51.卸载挂载点[root@localhost /]# umount /dev/sda52.[root@localhost /]#mdadm -S停用RAID3.清空 /etc/mdadm.conf文件4彻底清除/etc/fstab文件的挂载记录5.清除每块磁盘的元数据[root@localhost /]# mdadm --zero-superblock /dev/sd[bcdefg]6.删除/dev/下所对应的raid设备。
RAID技术介绍
RAID技术介绍
RAID,即Redundant Array of Inexpensive Disks,即廉价磁盘阵
列冗余技术,是一种使用多个物理硬盘构建虚拟硬盘的技术,其主要目的
在于提高存储系统的可靠性和性能。
RAID是一种硬盘阵列技术,它通过把多个物理硬盘合并成一个虚拟
的磁盘阵列来实现磁盘阵列技术的性能和可靠性,以提高系统的可用性、
容量和吞吐量。
硬盘阵列可以显著提高性能,使系统可以顺利处理更多的
I/O请求,也可以提供更高的数据冗余,从而确保数据的完整性和可靠性。
RAID技术使用RAID级别来描述不同的RAID配置,主要有
RAID0,RAID1,RAID5,RAID6和RAID10,RAID50和RAID60等等。
RAID0是把
几块物理硬盘组成一个虚拟硬盘,它可以拆分大文件并分配到各个硬盘上,从而加快文件读写速度,但不提供数据容错能力。
RAID1把两块硬盘分成
两组,每组之间互相镜像,从而实现数据镜像备份,可提高数据的安全性,但不具有性能优势。
RAID5把多块硬盘组成一个虚拟磁盘,数据项将数据
和校验数据分别存放于不同的磁盘上,因此拥有较高的数据容错能力,可
提高性能,但硬盘容量利用率略低于其他RAID级别。
RAID6则和RAID5
类似,但它使用了两组校验数据,可提高可靠性,但也会增加硬盘的使用
成本。
容灾备份技巧:磁盘阵列与存储网络配置(四)
容灾备份技巧:磁盘阵列与存储网络配置在当今信息化时代,数据的安全与可靠性成为企业和个人都非常重视的问题。
一旦数据丢失或损坏,可能会造成巨大的经济损失。
因此,容灾备份技巧在数据管理中扮演着重要的角色。
本文将探讨其中的一种技术——磁盘阵列与存储网络配置,以及它在容灾备份中的应用。
一、磁盘阵列技术磁盘阵列技术是一种将多个磁盘组合成一个逻辑单元的方法。
通过RAID(冗余磁盘阵列)技术,将每个磁盘的存储空间进行合并,形成一个大容量的存储设备,提高系统的性能和容错能力。
常见的RAID 级别有RAID0、RAID1、RAID5等。
RAID0是将多个磁盘并联起来,提升读写性能,但没有数据冗余备份功能,一旦其中一块磁盘出现故障,整个磁盘阵列的数据都将丢失。
RAID1是将同一份数据同时写入多个磁盘,实现数据的冗余备份,即使其中一块磁盘发生故障,数据依然可以从其他磁盘中恢复。
RAID5则是将数据和奇偶校验信息分散存储在多个磁盘中,提供了更高的容错能力和读写性能。
二、存储网络配置存储网络配置是将存储设备与计算机通过网络连接起来,实现数据的共享与管理。
常见的存储网络配置有光纤通道网络(FC SAN)和网络附加存储(NAS)。
FC SAN是一种高速、可靠的存储网络技术,通过光纤通道将存储设备与计算机连接在一起。
它具有高带宽、低延迟的特点,适用于大规模的数据中心和高性能计算环境。
而NAS则是通过以太网连接存储设备和计算机,将存储设备作为一个网络节点来进行数据的管理和共享。
NAS具有简单易用、灵活扩展的特点,适用于中小型企业和个人用户。
三、容灾备份应用磁盘阵列与存储网络配置在容灾备份中扮演着重要角色。
首先,磁盘阵列通过提供数据的冗余备份功能,降低了数据丢失的风险,提高了数据的可靠性。
无论是RAID1还是RAID5,都能在一定程度上保护数据不会因为磁盘故障而丢失。
其次,存储网络配置通过构建存储区域网络(SAN)或联机存储服务器(NAS)等方式,实现数据的共享和备份。
企业中RAID磁盘阵列配置详解(一看就懂)
企业中RAID磁盘阵列配置详解(⼀看就懂)磁盘阵列:RAID 将⼀组硬盘连结成来,组成⼀个阵列,以避免单个硬盘损坏⽽带来的数据损失,同时亦提供了⽐单个硬盘⾼的可⽤性及容错性。
常见的组合⽅式有:RAID0、RAID1、RAID5、 RAID6、RAID1 0,下⾯分别介绍它们的特性。
(⼀)RAID0磁盘阵列RAID0 俗称“条带”,它将两个或多个硬盘组成⼀个逻辑硬盘,容量是所有硬盘之和,因为是多个硬盘组合成⼀个,故可并⾏写操作,写⼊速度提⾼,但此⽅式硬盘数据没有冗余,没有容错,⼀旦⼀个物理硬盘损坏,则所有数据均丢失。
因⽽,RAID0 适合于对数据量⼤,但安全性要求不⾼的场景,⽐如⾳像、视频⽂件的存储等类型特点缺点组成条件容量raid0⾼读写不可靠两个及以上⼤⼩相同的磁盘组成多块磁盘容量总和(⼆)RAID1磁盘阵列RAID1 俗称“镜像”,它最少由两个硬盘组成,且两个硬盘上存储的数据均相同,以实现数据冗余。
RAID1 读操作速度有所提⾼,写操作理论上与单硬盘速度⼀样,但由于数据需要同时写⼊所有硬盘,实际上稍为下降。
容错性是所有组合⽅式⾥最好的,只要有⼀块硬盘正常,则能保持正常⼯作。
但它对硬盘容量的利⽤率则是最低,只有 50%,因⽽成本也是最⾼。
RAID1 适合对数据安全性要求⾮常⾼的场景,⽐如存储数据库数据⽂件之类类型特点缺点组成条件容量raid1⾼可靠不具备扩展性⾄少两块⼤⼩相同的磁盘组成多块磁盘容量总和的⼀半(三)RAID5磁盘阵列RAID5 最少由三个硬盘组成,它将数据分散存储于阵列中的每个硬盘,并且还伴有⼀个数据校验位,数据位与校验位通过算法能相互验证,当丢失其中的⼀位时,RAID 控制器能通过算法,利⽤其它两位数据将丢失的数据进⾏计算还原。
因⽽ RAID5 最多能允许⼀个硬盘损坏,有容错性。
RAID5 相对于其它的组合⽅式,在容错与成本⽅⾯有⼀个平衡,因⽽受到⼤多数使⽤者的欢迎。
⼀般的磁盘阵列,最常使⽤的就是 RAID5 这种⽅式类型特点组成条件容量raid5⾼读写,写⼀般,⾼可靠性⾄少三块⼤⼩相同的磁盘n-1/n磁盘容量总和实际操作配置:环境:新建四个磁盘,三个磁盘做成raid5,⼀个作为备⽤磁盘(当⼀块磁盘不可⽤的时候,备⽤可以顶替)实现⽆⼈值守1,检测软raid管理命令mdadm是否安装[root@localhost ~]# rpm -q mdadmmdadm-4.0-5.el7.x86_642,将四块磁盘分别分区,并改为raid分区类型(操作看前⽂章详解)fdisk /dev/sdb ... 创建磁盘分区3,创建raid5磁盘阵列/dev/md5,其中/dev/sde1作为备⽤磁盘[root@localhost ~]# mdadm -C -v /dev/md5 -l5 -n3 /dev/sd[b-d]1 -x1 /dev/sde1 创建raid5磁盘阵列-C:创建-v:显⽰详细过程-l:级别-n:磁盘数量-x:备⽤磁盘数4,查看raid5磁盘阵列同步状态信息[root@localhost ~]# cat /proc/mdstat 查看Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]md5 : active raid5 sdd1[4] sde1[3](S) sdc1[1] sdb1[0]41908224 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU][root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5 查看raid磁盘阵列的详细信息5,模拟撤销⼀块磁盘,看备⽤磁盘是否可以同步并使⽤[root@localhost ~]# mdadm -f /dev/md5 /dev/sdb1 卸载其中⼀块磁盘mdadm: set /dev/sdb1 faulty in /dev/md5[root@localhost ~]# cat /proc/mdstat 查看同步状态Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]md5 : active raid5 sdd1[4] sde1[3] sdc1[1] sdb1[0](F)41908224 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/2] [_UU][==>..................] recovery = 10.7% (2242772/20954112) finish=1.5min speed=203888K/secunused devices: <none>使⽤mdadm -D查看raid5磁盘阵列的详细信息(四)RAID6磁盘阵列RAID6 是在 RAID5 的基础上改良⽽成的,RAID6 再将数据校验位增加⼀位,所以允许损坏的硬盘数量也由 RAID5 的⼀个增加到⼆个。
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由磁盘阵列角度来看磁盘阵列的规格最重要就在速度,也就是CPU的种类。
我们知道SCSI的演变是由SCSI 2 (Narrow, 8 bits, 10MB/s), SCSI 3 (Wide, 16bits, 20MB/s), Ultra Wide (16bits, 40MB/s), Ultra 2 (Ultra Ultra Wide, 80MB/s), Ultra 3 (Ultra Ultra Ultra Wide, 160MB/s),在由SCSI到Serial I/O,也就是所谓的 Fibre Channel (FC- AL, Fibre Channel - Arbitration Loop, 100 – 200MB/s), SSA (Serial Storage Architecture, 80 – 16 0 MB /s), 在过去使用 Ultra Wide SCSI, 40MB/s 的磁盘阵列时,对CPU的要求不须太快,因为SCSI本身也不是很快,但是当SCSI演变到Ultra 2, 80MB/s时,对CPU的要求就非常关键。
一般的CPU, (如 586)就必须改为高速的RISC CPU, (如 Intel RISC CPU, i960RD 32bits, i960RN 64 bits),不但是RISC CPU, 甚至于还分 32bits, 64 bits RISC CPU 的差异。
586 与 RISC CPU 的差异可想而知 ! 这是由磁盘阵列的观点出发来看的。
由服务器的角度来看服务器的结构已由传统的 I/O 结构改为 I2O ( Intelligent I/O, 简称 I2O ) 的结构,其目的就是为了减少服务器CPU的负担,才会将系统的 I/O 与服务器CPU负载分开。
Intel 因此提出 I2O 的架构,I2O 也是由一颗 RISC CPU ( i960RD 或I960RN ) 来负责 I/O 的工作。
试想想若服务器内都已是由 RISC i960 CPU 来负责 I/O,结果磁盘阵列上却仍是用 586 CPU,速度会快吗 ?由操作系统的角度来看在操作系统都已由 32 bits 转到 64 bits,磁盘阵列上的CPU 必须是 Intel i960 RISC CPU 才能满足速度的要求。
586 CPU 是无法满足的!磁盘阵列的功能使用磁盘阵列的好处,在于数据的安全、存取的速度及超大的存储容量。
如何确保数据的安全,则取决于磁盘阵列的设计与品质。
其中几个功能是必须考虑的:是否有环境监控器针对温度、电压、电源、散热风扇、硬盘状态等进行监控。
磁盘阵列内的硬盘连接方式是用SCA-II整体后背板还是只是用SCSI 线连的?在 SCA-II整体后背板上是否有隔绝芯片以防硬盘在热插拔时所产生的高/低电压,使系统电压回流,造成系统的不稳定,产生数据丢失的情形。
我们一定要重视这个问题,因为在磁盘阵列内很多硬盘都是共用这同一SCSI 总线!一个硬盘热插拔,可不能引响其它的硬盘!甚幺是热插拔或带电插拔?硬盘有分热插拔硬盘, 80针的硬盘是热插拔硬盘,68针的不是热插拔硬盘,有没有热插拔,在电路上的设计差异就在于有没有保护线路的设计,同样的硬盘拖架也是一样有分真的热插拔及假的热插拔的区别。
磁盘阵列内的硬盘是否有顺序的要求?也就是说硬盘可否不按次序地插回阵列中,数据仍能正常的存取?很多人认为不是很重要,不太会发生,但是可能会发生的,我们就要防止它发生。
假如您用六个硬盘做阵列,在最出初始化时,此六个硬盘是有顺序放置在磁盘阵列内,分为第一、第二…到第六个硬盘,是有顺序的,如果您买的磁盘阵列是有顺序的要求,则您要注意了:有一天您将硬盘取出,做清洁时一定要以原来的摆放顺序插回磁盘阵列中,否则您的数据可能因硬盘顺序与原来的不苻,磁盘阵列上的控制器不认而数据丢失!因为您的硬盘的SCSI ID号乱掉所致。
现在的磁盘阵列产品都已有这种不要求硬盘有顺序的功能,为了防止上述的事件发生,都是不要求硬盘有顺序的。
我们为什幺需要磁盘阵列目前人们逐渐认识了磁盘阵列技术。
磁盘阵列技术可以详细地划分为若干个级别0-5 RAID技术,并且还发展了所谓的 RAID Level 10, 30, 50的新的级别。
RAID是廉价冗余磁盘阵列(Redundant Array of Inexpensive Disk)的简称。
用RAID的好处简单的说就是:安全性高,速度快,数据容量超大某些级别的RAID技术可以把速度提高到单个硬盘驱动器的400%。
磁盘阵列把多个硬盘驱动器连接在一起协同工作,大大提高了速度,同时把硬盘系统的可靠性提高到接近无错的境界。
这些“容错”系统速度极快,同时可靠性极高。
本节将讨论这些新技术,以及不同级别RAID的优缺点。
我们并不想涉及那些关键性的技术细节问题,而是将磁盘阵列和RAID技术介绍给对它们尚不熟悉的人们。
相信这将帮助你选用合适的RAID技术。
RAID级别的定义下表提供了6级RAID的简单定义,本书其后部分将对各级RAID进行更详尽的描述。
RAID级别,描述,速度* ,容错性能RAID 0,硬盘分段,硬盘并行输入/出,无RAID 1,硬盘镜像,没有提高,有(允许单个硬盘错)RAID 2,硬盘分段加汉明码纠错,没有提高,有(允许单个硬盘错)RAID 3,硬盘分段加专用,奇偶校验盘,硬盘并行输入/出,有(允许单个硬盘错)RAID 4,硬盘分段加专用,奇偶校验盘需异步硬盘,硬盘并行输入/出,有(允许单个硬盘错)RAID 5,硬盘分段加奇偶校验,分布在各硬盘,硬盘并行输入/出比RAID0稍慢,有(允许单个硬盘错)*对于单一容量昂贵硬盘(SLED)的性能提高硬盘数据跨盘(Spanning)数据跨盘技术使多个硬盘像一个硬盘那样工作,这使用户通过组合已有的资源或增加一些资源来廉价地突破现有的硬盘空间限制。
4个300兆字节的硬盘驱动器连结在一起,构成一个SCSI系统。
用户只看到一个有1200兆字节的C盘,而不是看到C, D, E, F, 4个300兆字节的硬盘。
在这样的环境中,系统管理员不必担心某个硬盘上会发生硬盘安全检空间不够的情况。
因为现在1200兆字节的容量全在一个卷(Volume)上(例如硬盘C 上)。
系统管理员可以安全地建立所需要的任何层次的文件系统,而不需要在多个单独硬盘环境的限制下,计划他的文件系统。
硬盘数据跨盘本身并不是RAID,它不能改善硬盘的可靠性和速度。
但是它有这样的好处,即多个小型廉价硬盘可以根据需要增加到硬盘子系统上。
硬盘分段(Disk Striping, RAID 0)硬盘分段的方法把数据写到多个硬盘,而不是只写到一个盘上,这也叫作RAID O,在磁盘阵列子系统中,数据按系统规定的“段” (Segment)为单位依次写入多个硬盘,例如数据段1写入硬盘0,段2写入硬盘1,段3写入硬盘2等等。
当数据写完最后一个硬盘时,它就重新从盘0的下一可用段开始写入,写数据的全过程按此重复直至数据写完。
段由块组成,而块又由字节组成。
因此,当段的大小为4个块,而块又由256个字节组成时,依字节大小计算,段的大小等于1024个字节。
第1~1024字节写入盘0,第1025~2048字节写盘1等。
假如我们的硬盘子系统有5个硬盘,我们要写20,000个字节,则数据将采用硬盘分段方式存储。
总之,由于硬盘分段的方法,是把数据立即写入(读出)多个硬盘,因此它的速度比较快。
实际上,数据的传输是顺序的,但多个读(或写)操作则可以相互重迭进行。
这就是说,正当段1在写入驱动器0时,段2写入驱动器1的操作也开始了;而当段2尚在写盘驱动器1时,段3数据已送驱动器2;如此类推,在同一时刻有几个盘(即使不是所有的盘)在同时写数据。
因为数据送入盘驱动器的速度要远大于写入物理盘的速度。
因此只要根据这个特点编制出控制软件,就能实现上述数据同时写盘的操作。
遗憾的是RAID 0不是提供冗余的数据,这是非常危险的。
因为必须保证整个硬盘子系统都正常工作,计算器才能正常工作,例如,假使一个文件的段1(在驱动器0),段2(在驱动器1),段3(在驱动器2),则只要驱动器0, 1, 2 中有一个产生故障,就会引起问题;如果驱动器1故障,则我们只能从驱动器物理地取得段1和段3的数据。
幸运的是可以找到一个解决办法,这就是硬盘分段和数据冗余。
下面一小节将讨论这个问题。
硬盘镜像(RAID 1)硬盘镜像(RAID 1)是容错磁盘阵列技术最传统的一种形式,在工业界中相对地最被了解,它最重要的优点是百分之百的数据冗余。
RAID 0通过简单地将一个盘上的所有数据拷贝到第二个盘上(或等价的存储设备上)来实现数据冗余,这种方法虽然简单且实现起来相对较容易,但它的缺点是要比单个无冗余硬盘贵一倍,因为必须购买另一个硬盘用作第一个硬盘的镜像。
硬盘镜像最简单的形式,是通过把二个硬盘连结在一个控制器上来实现的。
数据写在某一硬盘上时,它同时被写在相应的镜像盘上。
当一个盘驱动器发生故障,计算器系统仍能正常工作,因为它可以在剩下的那块好盘上操作数据。
因为二个盘互为镜像,哪个盘出故障都无关紧要,二是盘在任何时间都包含相同的数据,任何一个都可以当作工作盘。
在硬盘镜像这个简单的RAID方式中,仍能采用一些优化速度的方法,例如平衡读请求负荷。
当多个用户同时请求得到数据时,可以将读数据的请示分散到二个硬盘中去,使读负荷平均地分布在二个硬盘上。
这种方法可观地提高了读数据的性能,因为二个硬盘在同一时刻读取不同的数据片。
但是硬盘镜像不能改善写数据的性能。
被“镜像”的硬盘也可被镜像到其它存储设备上,例如可擦写光盘驱动器,虽然以光盘作镜像盘没有用硬盘的速度快,但这种方法比没有使用镜像盘毕竟减少了丢失数据的危险性。
总之,镜像系统容错性能非常好,并可以提高读数据的速度;它的缺点是需要双份硬盘,因此价格较高。
硬盘分段和数据冗余(RAID2~5)硬盘分段改善了硬盘子系统的性能,因为向硬盘读写数据的速度与硬盘子系统中硬盘数目成正比地增加,但它的缺点是硬盘子系统中任一硬盘的故障都会导致整个计算器系统失败。
整个分段的硬盘子系统部能作镜像,如果已经用了4个硬盘进行分段,我们可以再增加4个分段的硬盘作为原来4个硬盘的镜像。
很明显这是昂贵的(虽然可能比镜像一个昂贵的大硬盘来得便宜)。
可以不用镜像而用其它数据冗余的方法来提供高容错性能。
可以选择一神奇偶码模式来实现上述方法,可以外加一个专作奇偶校验用的硬盘(如在RAID 3中),或者可把奇偶校验数据分散分布在磁盘阵列的全部硬盘中。
不管用何种级别的RAID,磁盘阵列总是用异或(XOR)操作来产生奇偶数据,当子系统中有一个硬盘发生故障时,也是用异或操作重建数据。