【2019年整理】磁盘阵列的组成
RAID 磁盘阵列详解
RAID 磁盘阵列详解RAID，Redundant Arrays of Independent Disks的简称，独立磁盘冗余阵列,简称磁盘阵列。
磁盘阵列其实也分为软阵列(Software Raid)和硬阵列(Hardware Raid) 两种.软阵列：即通过软件程序并由计算机的CPU提供运行能力所成. 由于软件程式不是一个完整系统故只能提供最基本的RAID容错功能. 其他如热备用硬盘的设置, 远程管理等功能均一一欠奉.硬阵列：是由独立操作的硬件提供整个磁盘阵列的控制和计算功能. 不依靠系统的CPU资源. 由于硬阵列是一个完整的系统, 所有需要的功能均可以做进去. 所以硬阵列所提供的功能和性能均比软阵列好. 如果你想把系统也做到磁盘阵列中, 硬阵列是唯一的选择. 故我们可以看市场上RAID 5 级的磁盘阵列均为硬阵列. 软阵列只适用于Raid 0 和Raid 1.要使用磁盘RAID主要有两种方式，第一种就是RAID适配卡，通过RAID适配卡插入PCI 插槽再接上硬盘实现硬盘的RAID功能。
第二种方式就是直接在主板上集成RAID控制芯片，让主板能直接实现磁盘RAID。
这种方式成本比专用的RAID适配卡低很多。
此外还可以用2k or xp or linux系统做成软RAID. 个人使用磁盘RAID主要是用RAID0、RAID1或RAID0＋1工作模式下面将各个级别的RAID介绍如下。
RAID 0条带化（Stripe）存储, 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。
RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的。
理论上说，有N个磁盘组成的RAID0是单个磁盘读写速度的N倍。
磁盘阵列工作原理
2.1磁盘阵列工作原理2.1.1磁盘阵列的组成下图是磁盘阵列的示意图：O控制器插槽1插槽2插槽3插槽插槽插槽插槽磁盘阵列主要由控制器和磁盘组组成，每个磁盘组有若干个磁盘插槽，每一个磁盘插槽可以插入一个硬盘，磁盘插槽的数量根据磁盘阵列的型号而定。
控制器的作用就是管理磁盘阵列中的磁盘。
一般一个磁盘阵列控制器有四个通道（channel），其中有两个设备通道（device channel），两个主机通道（host channel），每一个设备通道（device channel）接四个磁盘插槽，控制器对磁盘阵列管理结构图如下：Host1 deviceChan2 chan3 backplaneboard2.1.2 R AID介绍RAID (redundant array independent disks独立的冗余磁盘阵列,原始称为redundant array inexpensive disks廉价冗余磁盘阵列)是一种磁盘阵列技术,它能够提供比单个硬盘更好的性能并通过适量冗余以提高硬盘的可靠性。
常用的RAID级别有：RAID 0、RAID 1、RAID 3、RAID 5RAID 0不提供冗余；RAID 1提供50%冗余，即相互镜像，RAID 1至少需要两块硬盘。
RAID 3：Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5Stripe1 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Parity 1-4Stripe2 Block 5 Block 6 Block 7 Block 8 Parity 5-8Stripe3 Block 9 Block 10 Block 11 Block 12 Parity 9-12RAID 3至少需要三块硬盘,一块硬盘专门用作校验RAID 5：Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5Stripe1 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Parity 1-4Stripe2 Block 5 Block 6 Block 7 Parity 5-8 Block 8Stripe3 Block 9 Block 10 Parity 9-12 Block 11 Block 12RAID 5至少需要三块硬盘,与RAID 3区别是校验区分布在三块不同的硬盘上。
linux系统磁盘管理（磁盘阵列）
linux系统磁盘管理（磁盘阵列）1、磁盘阵列简介RAID（Redundant Array of Independent Disks）即独⽴硬盘冗余阵列，简称磁盘阵列。
磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，以硬件（RAID卡）或软件（MDADM）形式组合成⼀个容量巨⼤的磁盘组，利⽤多个磁盘组合在⼀起，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。
其中RAID卡有⾃⼰的cpu，由它统⼀管理和控制;数据也由它来进⾏分配和维护，处理速度快。
服务器启动时，就会有显⽰进⼊配置Riad的提⽰。
RAID⽐单硬盘有以下⼀个或多个⽅⾯的好处：增强数据集成度，增强容错功能，增加处理量或容量，磁盘阵列对于电脑来说，看起来就像⼀个单独的硬盘或逻辑存储单元。
2、RAID 分类RAID有很多种类型本章只举4例供⼤家了解RAID技术！RAID类型说明最低磁盘个数空间利⽤率各⾃的优缺点RAID0条带卷2+100%读写速度快，不容错RAID1镜像卷250%读写速度⼀般，容错RAID5带奇偶校验的条带卷3+(n-1)/n读写速度快，容错，允许坏⼀块盘RAID10RAID1的镜像+RAID0的条带450%读写速度快，容错RAID 中主要有三个关键概念和技术：镜像（ Mirroring ）、数据条带（ Data Stripping ）和数据校验（ Data parity ）①RAID0RAID0是最早出现的RAID模式；应⽤条数据条带（ Data Stripping ）技术，将数据分⽚保存2+个磁盘（最好磁盘的⼤⼩相同）上，多个数据分⽚共同组成⼀个完整数据副本，数据条带具有更⾼的并发粒度，当访问数据时，可以同时对位于不同磁盘上数据进⾏读写操作，从⽽获得⾮常可观的 I/O 性能提升；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;磁盘利⽤率为100%，但是，RAID 0没有提供冗余或错误修复能⼒，任何⼀个磁盘的损坏将损坏全部数据。
碟片磁盘阵列的工作原理
碟片磁盘阵列的工作原理碟片磁盘阵列是一种存储设备，它由多个硬盘组成，通过将数据分散存储在不同的盘片上来提高数据读写的速度和可靠性。
下面将详细介绍碟片磁盘阵列的工作原理。
一、定义和构成1.1 碟片磁盘阵列碟片磁盘阵列是由多个硬盘组成的存储系统，通过将数据分散存储在不同的盘片上来提高存储性能和容错能力。
1.2 硬盘硬盘是存储设备的组成部分，它由多个盘片和读写头构成，盘片上存储着数据，读写头负责读写数据。
二、工作原理2.1 数据分块碟片磁盘阵列将数据分成一个个块，并将每个块分散存储在不同的硬盘上。
这样做的目的是提高数据读写的并行度，从而提升存储性能。
2.2 冗余校验为了保证数据的可靠性，碟片磁盘阵列通常会采用冗余校验的方式。
它将原始的数据块与一些冗余数据块进行异或运算，生成校验数据块。
当其中的某个硬盘发生故障时，可以通过校验数据块来恢复数据。
2.3 RAID级别碟片磁盘阵列采用不同的RAID级别来实现不同的性能和可靠性要求。
最常见的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5和RAID 10等。
2.3.1 RAID 0RAID 0将数据块按顺序分散存储在不同的硬盘上，并行读写数据。
它的性能很高，但没有冗余校验功能，不具备容错能力。
2.3.2 RAID 1RAID 1通过将数据块完全复制到另一个硬盘上来实现冗余。
当其中一个硬盘发生故障时，可以通过另一个硬盘上的数据块来恢复数据。
2.3.3 RAID 5RAID 5在每个数据块中添加一个校验块，实现冗余校验。
当其中一个硬盘发生故障时，可以通过其他硬盘上的数据块和校验块来恢复数据。
2.3.4 RAID 10RAID 10是RAID 1和RAID 0的结合，它将所有的数据块复制到不同的硬盘上，并按照RAID 0的方式分散存储。
因此，RAID 10具备了高性能和冗余校验功能。
三、数据读取和写入过程3.1 数据读取当应用程序需要读取数据时，碟片磁盘阵列会同时从多个硬盘上读取数据块，然后将这些数据块组合成完整的数据并传输给应用程序。
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。
san磁盘阵列的组成
san磁盘阵列的组成SAN（Storage Area Network）磁盘阵列是一种用于存储数据的高性能、高可靠性的存储解决方案。
它通常由多个硬盘驱动器组成，通过专用的网络连接到服务器，提供大容量、高速度的数据存储和访问。
SAN磁盘阵列的主要组成部分包括以下几个方面：1. 硬盘驱动器，SAN磁盘阵列通常由多个硬盘驱动器组成，这些硬盘驱动器可以是传统的机械硬盘或者固态硬盘。
它们提供了实际存储数据的物理介质。
2. RAID 控制器，RAID（Redundant Array of Independent Disks）控制器是SAN磁盘阵列中的重要组成部分，它负责管理硬盘驱动器的数据存储和保护。
RAID控制器可以根据不同的RAID级别（如RAID 0、RAID 1、RAID 5等）来实现数据的分布、备份和恢复，提高数据的可靠性和性能。
3. 存储网络，SAN磁盘阵列使用专门的存储网络连接到服务器，常见的存储网络技术包括光纤通道（Fibre Channel）和以太网技术（如iSCSI）。
存储网络可以提供高带宽、低延迟的数据传输，确保服务器能够快速、可靠地访问存储数据。
4. 存储交换机，存储交换机是连接SAN磁盘阵列和服务器的关键设备，它们负责数据在存储网络中的路由和转发，确保数据能够快速、安全地传输。
5. 存储管理软件，SAN磁盘阵列通常配备了专门的存储管理软件，用于管理和监控存储资源、实现数据备份和恢复、优化存储性能等功能。
总的来说，SAN磁盘阵列的组成包括硬盘驱动器、RAID控制器、存储网络、存储交换机和存储管理软件等多个组件，它们共同工作，为企业提供高性能、高可靠性的数据存储解决方案。
磁盘阵列详解
DD PPaarriittyy BB22 CC22 DD33
RAID各级别特点
内部公开▲
RAID级* 容错性 冗余类型 热备盘选项
RAID-0 没有 没有 没有
RAID-1 有
复制 有
RAID-4 有
奇偶位 有
RAID-5 有
奇偶位 有
RAID-6 有
双奇偶位 有
需要的磁盘数 1个或多个 只需2个 3个或更多 3个或更多 4个或更多
NAS
LAN SAN
SAN
DAS：Direct Access Storage，直接访问存储 NAS：Network Attached Storage，网络附加存储 SAN：Storage Area Network，存储区域网络
存储架构原理
DAS
LAN
NAS
LAN
服
应用
务
器
文件系统
磁盘
磁盘阵列
服
务
应用
磁阵
目录
• RAID技术 • 存储架构 • 现网磁阵与相关技术 • 磁阵与ZXFS
引言
内部公开▲
目前常见的磁盘，一般有IDE磁盘，SATA磁盘， SCSI磁盘。这些磁盘在性能和可靠性上面差别很大。
衡量磁盘的性能，一般从可靠性、转速以及内部工艺 3个方面衡量。
IDE
SATA
SCSI
平均故障间隔时间 20%工作负载下300K小 20%工作负载下500K 100%工作负载下
CM 负责控制 RAID group、RAID cache和 LUN
BBU用途是外部电源停电时，提供电能以保存cache 中的数据
DE就是JBOD，只有15块硬盘
磁盘阵列工作原理
2.1磁盘阵列工作原理2.1.1磁盘阵列的组成下图是磁盘阵列的示意图：O控制器插槽1插槽2插槽3插槽插槽插槽插槽磁盘阵列主要由控制器和磁盘组组成，每个磁盘组有若干个磁盘插槽，每一个磁盘插槽可以插入一个硬盘，磁盘插槽的数量根据磁盘阵列的型号而定。
控制器的作用就是管理磁盘阵列中的磁盘。
一般一个磁盘阵列控制器有四个通道（channel），其中有两个设备通道（device channel），两个主机通道（host channel），每一个设备通道（device channel）接四个磁盘插槽，控制器对磁盘阵列管理结构图如下：Host1 deviceChan2 chan3 backplaneboard2.1.2 R AID介绍RAID (redundant array independent disks独立的冗余磁盘阵列,原始称为redundant array inexpensive disks廉价冗余磁盘阵列)是一种磁盘阵列技术,它能够提供比单个硬盘更好的性能并通过适量冗余以提高硬盘的可靠性。
常用的RAID级别有：RAID 0、RAID 1、RAID 3、RAID 5RAID 0不提供冗余；RAID 1提供50%冗余，即相互镜像，RAID 1至少需要两块硬盘。
RAID 3：Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5Stripe1 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Parity 1-4Stripe2 Block 5 Block 6 Block 7 Block 8 Parity 5-8Stripe3 Block 9 Block 10 Block 11 Block 12 Parity 9-12RAID 3至少需要三块硬盘,一块硬盘专门用作校验RAID 5：Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5Stripe1 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Parity 1-4Stripe2 Block 5 Block 6 Block 7 Parity 5-8 Block 8Stripe3 Block 9 Block 10 Parity 9-12 Block 11 Block 12RAID 5至少需要三块硬盘,与RAID 3区别是校验区分布在三块不同的硬盘上。
磁盘阵列的组成部分
磁盘阵列的组成部分：Raid卡：注：raid分软raid和硬raid，软raid由操作系统上面的软件实现，硬raid由raid卡实现功能：(1)划分RAID，可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器。
(2)可以提供容错功能。
组成部分：cpu、IO处理器、SCSI控制器、SCSI连接器、缓存。
注：控制器可以使用主板上面的SCSI控制器也可以集成在raid卡中。
支持的硬盘接口：IDE接口、SATA接口、SCSI接口、SCSI、SAS。
分类：按通道分：根据raid卡集成的SCSI控制器的通道的数量进行分类。
0通道：使用主板上面的控制器，卡上没有集成的控制器。
1通道：有一个控制器的通道。
2、3、4等等控制器：(通常表现为一个PCI卡)接收并解释cpu发来的命令，并向磁盘驱动器发出各种控制信号。
控制器与SCSi设备比如硬盘连接部件为SCSI线缆。
Raid产品结构示意图：早些时候，市场上较为普遍的是SCSI RAID卡，一般包括SCSI接口控制器，在后端与SCSI 磁盘通讯;前端连接到PCI总线上，因此一般还有一个PCI总线控制器维护PCI总线仲裁，实现和主机系统的通讯。
此外，还有一个ROM，通常都是用Flash芯片作为ROM，其中存放着初始化RAID卡必须的代码以及实现RAID功能所必须的代码。
带Raid卡的SCSI系统结构RAM则一方面可以作为数据缓存提高性能，另外一方面可以作为RAID卡上CPU执行RAID 运算所需要的内存空间。
XOR芯片则是专门用来做RAID3、5、6这一类校验型RAID的校验数据计算。
使用XOR芯片，可以大大加速这一类校验型RAID的运算效率。
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( WRITE POLICY )、读策略( READ POLICY )、条带的大小( STRIPE SIZE )。
磁盘阵列(DiscArray)
磁盘阵列(DiscArray)是由许多台磁盘机或光盘机按一定的规则，如分条(Striping)、分块(Declustering)、交叉存取(Interleaving)等组成一个快速，超大容量的外存储器子系统。
它在阵列控制器的控制和管理下，实现快速，并行或交叉存取，并有较强的容错能力。
从用户观点看，磁盘阵列虽然是由几个、几十个甚至上百个盘组成，但仍可认为是一个单一磁盘，其容量可以高达几百～上千千兆字节，因此这一技术广泛为多媒体系统所欢迎。
盘阵列的全称是：RedundanArrayofInexpensiveDisk，简称RAID技术。
它是1988年由美国加州大学Berkeley分校的DavidPatterson教授等人提出来的磁盘冗余技术。
从那时起，磁盘阵列技术发展得很快，并逐步走向成熟。
现在已基本得到公认的有下面八种系列。
1.RAID0(0级盘阵列)RAID0又称数据分块，即把数据分布在多个盘上，没有容错措施。
其容量和数据传输率是单机容量的N倍，N为构成盘阵列的磁盘机的总数，I/O传输速率高，但平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)只有单台磁盘机的N分之一，因此零级盘阵列的可靠性最差。
2.RAID1(1级盘阵列)RAID1又称镜像(Mirror)盘，采用镜像容错来提高可靠性。
即每一个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出。
一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读出数据，然后由系统再恢复工作盘正确数据。
因此这种方式数据可以重构，但工作盘和镜像盘必须保持一一对应关系。
这种盘阵列可靠性很高，但其有效容量减小到总容量一半以下。
因此RAID1常用于对出错率要求极严的应用场合，如财政、金融等领域。
3.RAID2(2级盘阵列)RAID2又称位交叉，它采用汉明码作盘错检验，无需在每个扇区之后进行CRC(CyclicReDundancycheck)检验。
磁盘阵列
RAID 1、RAID 0＋1、RAID 5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。
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。
磁盘阵列还能利用同位检查(ParitypCheck)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，将故障硬盘内的数据，经计算后重新置入新硬盘中。
磁盘阵列的由来：p
由美国柏克莱大学(University pofpCalifornia-Berkeley)在1987年，发表的文章：”ApCasepforpRedundantpArrayspofpInexpensivepDisks”。文章中，谈到了RAID这个字汇，而且定义了RAID的5层级。柏克莱大学研究其研究目的为，反应当时CPU快速的性能。CPU效能每年大约成长30～50%，而硬磁机只能成长约7%。研究小组希望能找出一种新的技术，在短期内，立即提升效能来平衡计算机的运算能力。在当时，柏克莱研究小组的主要研究目的是效能与成本。p
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。
磁盘阵列
Windows server 2003磁盘阵列计算机硬盘分为两种：1.基本磁盘（MBR与GPT基本磁盘）2.动态磁盘。
注意：基本磁盘无法组成磁盘阵列，只有动态磁盘可以组成磁盘阵列。
关于动态磁盘——1.Windows 2000，xp（专业版），2003才支持动态磁盘。
2.动态磁盘可以有基本磁盘转换而来。
3.在动态磁盘上，没有主分区，扩展分区和逻辑分区之分。
只有简单卷，跨区卷，带区卷，镜像卷，RAID5等分区形式。
4.在动态磁盘上有分区（卷）存在是，无法转回到基本磁盘，要想转回到基本磁盘，必须把动态磁盘上的卷删除。
5.动态磁盘上的卷可以提高计算机硬盘的读写性能或者提升容错能力，或者增加磁盘容量。
有关磁盘阵列——1.分为软磁盘和硬磁盘阵列。
2.软磁盘阵列a)Pc机的硬件本来不支持磁盘阵列，普通pc机主板不支持，但是可以在pc软件（操作系统）的管理下实行磁盘阵列3.硬磁盘阵列a)有硬件来实现的磁盘阵列，这些硬件一般为磁盘阵列卡或者是pc主板本身就有阵列功能。
4.硬磁盘阵列可以不支持磁盘阵列的操作系统，实现磁盘正烈功能，Diskpart命令将恐的MBR磁盘转换成GRT磁盘或者将空的GPT磁盘转换为MBR磁盘。
一个MBR磁盘内最多可以创建4个主分区，或者最多3个主分区与一个扩展分区。
一个GPT磁盘内最多可以创建128个主分区。
基本磁盘内的每个主磁盘分区或者逻辑驱动器又被称为基本卷。
引导卷用于存放操作系统文件的磁盘分区，就是“引导卷”系统卷该分区内存储着一些用来移动操作系统的文件。
例如：boot.ini ntldr系统默认将server 2003 安装在window文件内，如果用变量表示的话，可以用%Syetemroot 来表示该文件夹Backup Operators 后台系统管理组。
扩展简单卷——用户可以将未指派空间合并到简单卷中，也就是扩展简单卷的空间，以便扩大其使用的容量。
注意：a)只有NTFS的简单卷可以扩展，FAT/FAT32 不具备该功能。
磁盘阵列系统
1
目录
一、磁盘阵列基础知识
二、RAID基础知识 三、DAS、SAN、NAS等存储方式介绍
2
磁盘阵列基础
第一部分 磁盘阵列基础知识
3
磁盘阵列的定义
定义：
磁盘阵列将多个磁盘组成一个阵列，并视为单一的虚拟磁盘， 此虚拟磁盘被操作系统当做是一个硬盘。
4
磁盘阵列的优点
• • • • •
12
RAID 0+1
RAID 0+1：RAID0与RAID1的结合体。这种配置方式综合了带区集和镜像 的优势，所以被称为RAID 0+1。 • 把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都 有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影 响数据可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立 带区集至少4个硬盘。
• Enclosure Spare 机框热备：针对盘柜，只会作用于该磁盘所在盘柜， 当该磁盘所在盘柜中RIAD组故障才进行恢复
21
RAID的实现方式
实现RAID的方式：软件方式、硬件方式（RAID卡，包含CPU芯片、ROM、 内存及相应接口）
软件方式 • RAID需要在操作系统 中运行，系统盘不在 RAID中 • 占用过多的系统资源
硬件方式
• RAID卡可以实现多个磁盘同时 传输，并在逻辑上将这些磁盘 划成一体磁盘，读写速度上大 大提高。 • RAID卡在芯片上实现RAID算法， 提供磁盘的容错功能
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RAID卡
• RAID卡：通过主板上的SCSI控制器来管理硬盘，RAID卡不集成SCSI控 制器为零通道卡。集成了SCSI控制器的，根据SCSI控制器的通道数， 分单通道卡，双通道卡。 • HBA卡Host Bus Adaptor： 主机总线适配卡，是服务器内部I/O通道与 存储系统I/O通道之间的物理连接接口。功能类似网卡，是计算机内部 总线与存储系统的桥梁。 • 常用协议：IDE、SCSI、光纤通道。选择类型是由磁盘所支持的协议决 定的。
磁盘阵列 RAID(详细)
1 磁盘阵列原理最为常用的RAID形式是：●RAID 0；●RAID 1；●RAID 0+1；●RAID 3；●RAID 5。
RAID级别RAID-0 RAID-1 RAID-3 RAID-5 RAID-10别名条带镜像专用奇偶位条带分布奇偶位条带镜像阵列条带容错性没有有有有有冗余类型没有复制奇偶校验奇偶校验复制热备盘选项没有有有有有读性能高低高高中间随机写性能高低最低低中间连续写性能高低低低中间所需磁盘数1个或更多2个或2*N个3个或更多3个或更多4个或4*N个可用容量总磁盘容量总磁盘容量的50%总磁盘容量的（n-1）/n。
n为磁盘数总磁盘容量的（n-1）/n。
n为磁盘数总磁盘容量的50%典型应用无故障的迅速读写，安全性要求不高随机数据写入，安全性要求高连续数据传输，安全性要求随机数据传输，安全性要求高数据量大，安全性要求高RAID 0能获得最佳性能；RAID 1安全性最高，但性能低；RAID 5的安全性和RAID 3相同，但性能要好一点；2. RAID 0RAID 0又称Stripe（条带化），它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。
RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上进行存取。
这样，系统有数据请求时，多个磁盘并行执行，每个磁盘执行属于自身部分的数据请求。
如上图所示，系统向由三个磁盘组成的逻辑硬盘（RAID 0 磁盘组）发出的I/O数据请求被转化为3项操作，每一项操作对应于一块物理硬盘。
通过建立RAID 0，原先顺序的数据请求被分散到所有的三块硬盘中同时执行。
从理论而言，三块硬盘的并行操作使同一时间内的磁盘读写速度提升了3倍。
但由于会受到总线带宽等多种因素的影响，实际上的提升速率必定低于理论值。
RAID 0的缺点是不提供数据冗余，一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法得到恢复。
3.RAID 1RAID 1又称Mirror（镜像），它能最大限度地保证数据的可用性和可修复性。
磁盘阵列单位
磁盘阵列单位一、磁盘阵列简介磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）是一种将多个独立磁盘组合成一个逻辑单元的技术，以提高数据存储的可靠性和性能。
通过将多个磁盘组织成一个阵列，可以实现数据在多个磁盘上的分布、镜像、奇偶校验等操作，以增加数据冗余和并行传输。
这种技术广泛应用于服务器、存储设备和数据中心等领域。
二、磁盘阵列的组成磁盘阵列通常由多个独立的磁盘驱动器（HDD或SSD）组成，每个磁盘驱动器配置为一个单独的物理磁盘。
这些物理磁盘通过控制器连接，形成一个逻辑单元。
控制器是磁盘阵列的核心组件，负责管理数据在各个磁盘上的分布、冗余计算和错误恢复等操作。
三、磁盘阵列的级别磁盘阵列有多种级别，每种级别在数据冗余和性能方面有不同的权衡。
以下是常见的RAID级别：1.RAID 0：通过将数据拆分并分布在多个磁盘上，实现并行传输，提高读写性能。
但无冗余，一旦某个磁盘故障，数据将丢失。
2.RAID 1：通过镜像技术，将数据同时写入两个或更多的磁盘。
提供高可靠性，但会占用两倍的存储空间。
3.RAID 5：采用分布式奇偶校验，将数据块和校验信息分散存储在所有磁盘上。
提供较高的数据冗余和读写性能，但单个磁盘故障后恢复速度较慢。
4.RAID 6：在RAID 5的基础上增加了一个额外的校验级别，提供更高的冗余性，可以承受两个磁盘故障。
但实现较为复杂，性能较低。
5.RAID 10：结合RAID 0和RAID 1的特点，将数据同时写入多个镜像组，实现高性能和冗余性。
但需要更多的存储空间。
6.JBOD（Just a Bunch of Disks）：简单地将多个磁盘连接在一起，不提供冗余或分布式功能。
通常用于高性能存储需求。
7.其他RAID级别：根据实际需求和性能权衡，还可以实现其他RAID级别，如RAID 3、RAID 4等。
四、磁盘阵列的性能优化为了提高磁盘阵列的性能，可以采取以下优化措施：1.选择适合应用需求的RAID级别：根据实际应用的需求和数据可靠性要求，选择合适的RAID级别。
存储基础知识三(阵列)
主机写入 数据流
反馈 写OK
前端总线
Write-back 回写
系统缓存 读缓存 写缓存
CPU CPU
系统缓存 读缓存 写缓存
CPU CPU
Write-through 透写
后端总线
后端总线
磁盘
控制器缓存镜像
1、主机数据写入缓存； 2、缓存数据进行异或运 算，产生校验数据；
前端总线
系统缓存 读缓存 写缓存 CPU CPU
1000系列独特的 一体化设计
前端（对外RJ45口） 控制器缓存(Cache) CPU RAID 后端连接 16磁盘位 CPU
注：缓存电池、RAID 控制器可选设计
CPU、缓存、接口速率 是决定控制器性能的关 键硬件组件
整机软硬件一体化 设计
阵列控制器缓存
控制器缓存工作模式
主机写入 数据流 反馈 写OK
希益丰存储技术培训教材之三
磁盘阵列技术
课程目的：
1 磁盘阵列的组成和分类 2 阵列控制器缓存 3 阵列扩展方式
杨振广
技术总监 13910008527 E:yzg@
2011.3 北京
磁盘阵列的组成和分类
பைடு நூலகம்
什么是磁盘阵列
常见的磁盘阵列组成部分： 控制器和磁盘柜分离
+
控制器
磁盘扩展柜(JBOD) 控制器和磁盘柜一体
=
磁盘阵列
+
控制器模块
磁盘柜
=
磁盘阵列
常见磁盘阵列分类
按控制器数量 JBOD：无控制器，通常用于 扩展柜或者与主机端RAID结合 使用 双控制器阵列
多控制器阵列 按对外接口
SCSI阵列
磁盘阵列
如何做磁盘阵列1、磁盘阵列简介：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。
RAID是Redundant Array of Inexpensive Disk的缩写，即“独立磁盘冗余阵列”（最初为“廉价磁盘冗余阵列”）的缩略语，1987年由Patterson，Gibson和Katz在加州大学伯克利分院的一篇文章中定义。
RAID阵列技术允许将一系列磁盘分组，以实现提高可用性的目的，并提供为实现数据保护而必需的数据冗余，有时还有改善性能的作用。
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，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5，我们常见的主板自带的阵列芯片或阵列卡能支持的模式有：RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1。
RAID 0是无数据冗余的存储空间条带化，它将所有硬盘构成一个磁盘阵列，可以同时对多个硬盘做读写动作，但是不具备备份及容错能力，具有成本低、读写性能极高、存储空间利用率高等特点，在理论上可以提高磁盘子系统的性能。
RAID 1是两块硬盘数据完全镜像，可以提高磁盘子系统的安全性，技术简单，管理方便，读写性能均好。
但它无法扩展（单块硬盘容量），数据空间浪费大，严格意义上说，不应称之为“阵列”。
RAID 0＋1综合了RAID 0和RAID 1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，不能称之为经济高效的方案。
常见的阵列芯片有三种：Promise（乔鼎信息）、HighPoint、AMI（美商安迈）。
这三种芯片都有主板集成或独立的阵列卡这二种形式的产品。
Promise常见的阵列芯片有：Promise FastTrak 66、FastTrak 100、FastTrak 133、20262、20265、20267、20270、FastTrak Tx2、FastTrak Tx4、FastTrak Tx2000。
【2019年整理】磁盘阵列的组成
硬阵列的组成
1.专用的电路板 ： 磁盘阵列卡，盒式磁盘阵
列控制器 （易于嵌入服务器内形成一个整体 ）
2.通用板卡集成式磁盘阵列：更新速度快，
开发周期短，维修方便，能附加用户特殊要求 和性价比高等优点，但存在部分冗余的部件和 机箱尺寸稍大等缺点
集成式磁盘阵列中的关键问题
1.硬件组成环节的性能平衡； 2.软件开发平台的选择、裁剪和板支 持软件的设计 ; 3.系统控制软件的设计 ; 4.完成特定功能的软件设计 ;
图1：硬件结构图
Host
GE DC … Memory
Cache
DC CPU
FLASH
…
Code
…
图2：软件关系图
启动
初始化模块
容错功能模块
消息、数据 流向
命令 分解数据分块 重组
I/O调度模块
Cache-Buffer 管理模块
应用层
从通道控制模块
主通道控制模块
驱动层
软件模块功能说明
阵列参数设置、初始化模块：
网络磁盘阵列和与之相连的服务器 构成网络磁盘阵列系统； 系统的连接方式与传统的服务器－ 存储设备连接方式不同，它在磁盘阵 列端增加网络通道直接入网，即磁盘 阵列具有异构双通道——外设通道与 网络通道。
用户读取文件的过程
客户机向文件服务器发出读文件请求； 服务器确认请求的合法性和权限，经分析截取文件的位 置和存储地址组的信息； 服务器向网络磁盘阵列发出用户授权； 网络磁盘阵列启动读进程，等待客户机请求到来； 服务器向客户机发出确认字、授权字、磁盘阵列的网络 地址和数据存储地址组； 建立客户机与磁盘阵列的连接并从磁盘阵列上读得数据； 客户机向服务器和磁盘阵列发出结束请求的信号； 磁盘阵列向服务器发出结束信号； 读出过程结束。
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调度、控制阵列中的串控制器完 成磁盘I/O操作，并且负责向上层模 块报告I/O完成情况和磁盘状态。
容错功能模块：
包括数据重构（Reconstruct）和磁盘 数据的重建（Rebuild）修复。前者是指 在阵列运行于有容错功能的级别下单盘 失效时阵列降级运行，利用冗余的校验 信息重新生成失效盘上的数据以响应主 机的I/O请求；后者指的是在有盘失效的 情况下，当系统检测到有新的磁盘被换 上时，系统在后台将失效盘上的数据恢 复到新盘上。
图1：硬件结构图
Host
GE DC … Memory
Cache
DC CPU
FLASH
…
Code
…
图2：软件关系图
启动
初始化模块
容错功能模块
消息、数据 流向
命令 分解数据分块 重组
I/O调度模块
Cache-Buffer 管理模块
应用层
从通道控制模块
主通道控制模块
驱动层
软件模块功能说明
阵列参数设置、初始化模块：
磁盘阵列的组成
参考书：
《海量信息存储》
（第三章、第四章）
磁盘阵列的分类
1.软阵列 ： 阵列部分的处理功能由主机
（服务器）完成；
2.硬阵列： 由专门的硬件来完成阵列的
功能
软阵列
特点： 可以用磁盘分区组合磁盘阵列，不 必用整个磁盘来组合；每个磁盘可以 是不同类型，大小也可以不同。增加 了服务器的处理负载。
硬阵列的组成
1.专用的电路板 ： 磁盘阵列卡，盒式磁盘阵
列控制器 （易于嵌入服务器内形成一个整体 ）
2.通用板卡集成式磁盘阵列：更新速度快，
开发周期短，维修方便，能附加用户特殊要求 和性价比高等优点，但存在部分冗余的部件和 机箱尺寸稍大等缺点
集成式磁盘阵列中的关键问题
1.硬件组成环节的性能平衡； 2.软件开发平台的选择、裁剪和板支 持软件的设计 ; 3.系统控制软件的设计 ; 4.完成特定功能的软件设计 ;
命令分解，数据分块重组模块：
根据设定的阵列参数，从从通道 控制模块生成的命令队列里取出的 I/O命令按一定的规则分解为独立磁 盘上的子命令，同时将读写数据进 行分块重组。
Cache-Buffer管理模块：
该模块提供了三种可供用户根据实际 应用的数据请求特点进行选择的Buffer 策略，即写回策略（Write-back）、写 直达策略（Write-through）、自适应的 顺序预取策略。Cache-Buffer管理模块 的主要目的是减少实际的磁盘I/O次数， 达到快速响应用户的数据请求，从软件 上最大限度地提供磁盘阵列的性能。
Linux软阵列的数据流程
文件系统
缓冲区层阵列驱Leabharlann 层设备驱动层硬件设备
流程：
(1)文件系统会调用具体的文件读写过 程,将偏移量和文件的起始位置转换为 具体文件系统中的数据块,同时将这些 信息传递给下面的缓冲区层.
(2)缓冲区层根据数据块的逻辑设备名 和块号,使用bio结构体对它进行包装,形 成一个请求(request).同时使用 submitbio将请求挂在该设备(blk_devs) 的请求队列上,等待设备进行读写工作. (3)如果读写的设备不是MD设备,则转 向5.(Linux 中磁盘阵列以MD设备来标识）
提供一个浏览、配置阵列参数的人机交 互接口，根据用户的配置设置对阵列控 制软件中的相关参数进行初始化，这些 参数包括阵列级别、数据分块大小、校 验存放策略、阵列中的串数及盘数等， 它们是阵列有效容量计算、逻辑地址与 物理地址相互转换的依据。
读命令的执行过程 阵列处理读命令过程为：
接收命令→ 命令分解→ 读盘→数据重组 →数据输入→状态、消息输入→ 完成 （等待下一命令到达）
写命令的执行过程
阵列处理写命令过程为：
接收命令→ 接收数据→ 命令分解数据分 块→写磁盘 →状态、消息输入→ 完成 （等待下一命令到达）
从通道控制模块（Target）：
控制阵列中的从通道适配器完成 主机和阵列的消息、命令、数据的 交互；将来自主机的I/O命令按顺序 进行排队以等待命令分解模块和其 他模块处理。
协议转换模块：
完成从SCSI命令到对应的EIDE命 令的转换。如读写命令。
网络磁盘阵列简介
在传统的服务器系统中，当客户机需下 载服务器上的文件时，由客户机向服务器 发出请求。响应后，通过文件系统和I/O系 统，调用设备驱动程序对磁盘驱动器进行 读操作。读得的数据经由原路进入客户机， 此次服务便告结束。这种服务器/客户机工 作模式，存在两个显著的缺点：
I/O调度模块：
依次扫描各子命令队列，对这些 子命令经过Cache-Buffer管理模块 过滤后，将需要磁盘操作的子命令 按优先级分组，然后按优先级从高 到低逐组分派给各主通道控制模块 并行地完成磁盘操作请求。该模块 是整个阵列控制程序的控制核心， 其他模块几乎都要和它发生交互。
主通道控制模块(串控制器）：
……
SCSI总线
连接 主机
EIDE适配器
0
EIDE /ATA 总线
m-1
EIDE /ATA 总线
说明：m≤2
m
2m-1
软件：
在普通SCSI阵列软件基础上再 增加命令模拟模块和协议转换模 块
命令模拟模块：
完成与主机的启动配置通信，使 主机能够识别阵列，读取正确的阵 列参数，完成IDE协议不能对应的 SCSI命令。该模块负责完成的SCSI 命令包括:Inquiry、Test Unit Ready、 Verify、Read Capacity、Mode Sense等。
(4)如果读写的设备是MD设备,则RAID 驱动程序分析该请求,进行优化处理, 最后将该请求分解到对应的磁盘,并将 分解后的请求挂在真正的设备上.如图 中虚线所示. (5)最后由磁盘驱动程序来完成读写 过程,然后将处理的结果再一层层的向 上传递到文件系统.
课后作业
阅读linux下MD代码，弄清 RAID0，1的工作流程
RAID5重构和重建
校验块
接口异构的磁盘阵列原理
接口异构：指在结构上磁盘阵列控制
器与主机的接口和阵列中磁盘驱动 器的接口不是同一种接口，称为异 构接口。如SCSI-EIDE、USB-SCSI、 USB-EIDE、FC-SCSI等。
例：SCSI-EIDE阵列
PC主板 CPU (EPROM) 阵列控制软件 阵列Cache NCR53 C8XX EIDE适配器