第1章RAID技术详解

1、第1章RAID技术详解自从计算机问世以来，存储技术就伴随着计算机的发展而飞速发展，但从重要性和影响力方面来说，没有哪项存储技术的发明能够与RAID相提并论，RAID技术理念引发了数据存储的重大变革，也成为现在虚拟化存储技术的奠基石。RAID技术有各种级别之分，包括RAID-0、RAID-1、RAID-10、RAID-1E、RAID-2、RAID-3、RAID-4、RAID-5、RAID-5E、RAID-5EE、RAID双循环、RAID-6、JBOD等，本章将详细讲解 各个级别RAID的数据组织原理、故障原因分析及其数据恢复思路。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃。1.1 什么是R

2、AID这一节首先对RAID做一个基本介绍，包括RAID的概念、RAID的作用、RAID级别的分类、软RAID和硬RAID的组建方法，同时还会对RAID中常用的一些专业术语进行讲解。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸。1.1.1 RAID 基础知识RAID最初是1987年在加利福尼亚大学进行的一个科研项目，后来由伯克利分校的D.A.Patterson 教授在1988年正式提出。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骤。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭。RAID （ Redundant Array of Inexpensive Disks），直译为 廉价冗余磁盘阵列 ”，最初是为了组合多块小容量的廉价磁盘来

3、代替大容量的昂贵磁盘，同时希望在磁盘失效时不会对 数据造成影响而开发出的一种磁盘存储技术。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧。后来随着硬盘研发技术的不断提升，硬盘的容量越来越大，成本却在不断下降，所以RAID中Inexpensive （廉价）一词已经失去意义，于是将这个词用Independent （独立）来替代， RAID就成了 独立冗余磁盘阵列”，也简称为 磁盘阵列”，但这只是名称的变化，实质性的 内容并没有改变。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒。1.1.2 RAID 能解决什么问题通俗地说，RAID就是通过将多个磁盘按照一定的形式和方案组织起来，通过这样的形式

4、能 够获取比单个硬盘更高的速度、更好的稳定性、更大的存储能力的存储解决方案，用户不 必关心磁盘阵列究竟由多少块硬盘组成，使用中整个阵列就如同一块硬盘一样。所以，RAID技术能够为计算机系统提供以下三个方面的优异性能：謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點。1. 提供更大的存储空间目前容量为2TB的硬盘已经在市场上销售，2TB的存储空间对于个人用户来说已经很大了， 但对于企业用户来说，还远远不够，那么使用 RAID技术，就可以把多块硬盘组成一个更大的存储空间供用户使用。比如，利用RAID-0技术把5块2TB的硬盘组织起来，能够提供10TB的存储空间。 厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。厦礴恳蹒

5、骈時盡继價骚卺。2提供更快的传输速度从计算机问世以来的这几十年间，CPU的处理速度以几何数量级迅猛增长，著名的摩尔定律告诉我们，CUP的性能每隔18个月就会提高一倍，可见其速度增长之快。然而，硬盘作 为计算机中最重要的存储设备，在容量飞速增长的同时，速度却提高缓慢，已经成为计算 机速度发展的瓶颈。茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐。茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀。如果采用RAID技术，可以让很多硬盘同时传输数据，而这些硬盘在逻辑上又表现为一块硬盘，所以使用 RAID可以达到单个硬盘几倍，甚至几十倍的速率。鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴縈诘。鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴縈。也就是说，RAID技术可以通过在多个硬盘上同时存储和读取数

6、据的方式来大幅提高存储系 统的数据吞吐量。3.提供更高的安全性RAID可以通过数据校验提供容错功能，在很多RAID模式中都有较为完备的冗余措施，甚至是直接相互的镜像备份，从而大大提高了RAID系统的容错性，让系统的稳定性更好、安全性更高。籟丛妈羥为贍债蛏练淨槠挞。籟丛妈羥为贍债蛏练淨槠。1.1.3 RAID 级别简介RAID技术针对不同的应用需求而使用不同的技术类别，这些类别被称为RAID级别，每一种级别代表一种技术。目前业界公认的标准是RAID-0级、RAID-1级、RAID-2级、RAID-3级、RAID-4级、RAID-5级，这些不同的级别并不代表技术的高低，也就是说，RAID-5并不高

7、于RAID-0 , RAID-1也不低于RAID-4，至于该选择哪一种 RAID级别的产品，需要根据 用户的操作环境和应用需求而定，与级别的高低没有必然的关系。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買。在上面提到的 RAID-0RAID-5这6个级别之间，还可以互相组合出新的RAID形式，如RAID-0与 RAID-1组合成为 RAID-10; RAID-0与RAID-5组合成为 RAID-50等。渗釤呛俨匀谔 鱉调硯錦鋇絨。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇。除了 RAID-0RAID-5这6个级别以及它们之间的组合以外，目前很多服务器和存储厂商还发布了很多非标准 RAID,例如，IBM公司研发

8、的 RAID-1E、RAID-5E、RAID-5EE;康柏公司 研发的双循环 RAID-5，因康柏公司已被惠普公司收购，所以这种RAID级别也被称为惠普双循环。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝。近几年很多厂商又推出一种新的RAID级别，即RAID-6 ,因为RAID-6也不是标准 RAID，所以厂商各有各的标准，其中包括In tel公司的P+ Q双校验RAID-6、惠普公司的RAID-ADGNetApp公司的双异或 RAID-6 （也称为 RAID-DP）,另外还有 X-Code编码 RAID-6、ZZS编 码RAID-6、Park编码RAID-6、EVENOD编码RAID-6

9、等。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢。擁締凤袜备訊 顎轮烂蔷報。从上面的介绍可以看出，RAID-6确实有太多的标准，但除了P+ Q双校验RAID-6以外，其他形式的RAID-6都应该看作是 准RAID6'。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛。另外，有些RAID控制器厂商还支持一种叫做 JBOD的结构，严格地说这种结构不能算作RAID,仅仅是把多块硬盘捆绑起来使用。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻。对于上文提到的各种级别的RAID形式，节将详细讲述。1.1.4 如何实现 RAID前文介绍了 RAID的基础知识和级别，那么RAID是如何构建出来的呢？有两种方法可以实现

10、RAID, 一种是使用RAID控制器组建RAID,称为硬RAID;另外一种是直接用程序创建RAID,称为软RAID，下面分别介绍。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜。1.硬RAID创建方法硬RAID需要RAID控制器才能实现，RAID控制器也称为 RAID卡。在前些年 RAID卡的价格 是很高昂的，并且只能支持SCSI接口的硬盘，往往只在高档服务器上才能使用。近来随着技术的发展和产品成本的不断下降，IDE硬盘和SATA硬盘的性能都有了很大提升，加之RAID 芯片的普及，使得 RAID技术也应用到了 IDE硬盘和SATA硬盘上。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌。 買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄届。图

11、1-1是一个4通道的IDE-RAID卡，可连接 8块IDE硬盘。 图1-2是一个4通道的SATA-RAID卡，可连接 4块SATA硬盘。图1-34通道的SAS-RAID 卡图1-1 4 通道的IDE-RAID卡图1-2 4 通道的SATA-RAID卡随着SAS硬盘的普及，其优越的性能使SAS硬盘逐渐替代了专业的 SCSI硬盘，成为服务器的 主流硬盘，图1-3是一个4通道的SAS-RAID 卡，它也可以向下兼容 SATA硬盘。綾镝鯛駕櫬鹕 踪韦辚糴飙铳。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙。有了 RAID卡，把RAID卡插到计算机主板上， 再连接几块硬盘，就可以配置 RAID 了，下面演 示一下这个过程。驅踬

12、髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼。驅踬髏 彦浃绥譎饴憂锦諑。首先启动计算机并进入RAID配置界面，如图1-4所示。选择Configure 下的NewConfiguration ，开始一个新的配置。如果原先已经配置过RAID,新的配置将会破坏原有配置，所以系统会询问是否继续，如图1-5所示。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献。lect amExistingi Confion iftnda Neu Confiononf总 丘融占鼻£011垃孚1*片刊1： on:Efc时T；电U ie iw/Odldl ConfionC lfi Av ConfionSpecif Boot DvivfiU

13、fifi cuAiSQif keus ti>bfitihisfin items nd PresiS ENTER-MrnsemenitConf iiur'fiInlt ializBObjectsBebuildCheck Cons is tent li Reconstruct £elfict图1-4 RAID配置界面卫Eri工 r-sbIbmnt iff lire；E具目¥ ConfionHe w iCun F ignirat ionU iBuZAdd Conf iigurdLion Clear C«nf iuration Suecify HoProcf

14、feJ,astcncvter图1-5询问是否继续选择Yes继续进行，然后进入通道的选择，该RAID卡支持双通道，选通道-0 ”，并把该通7F4-HSFGh-B> ID-3FFIOCOHL IN|REfiPVREflBVREfiPVREfiPVRAID Ch-0Confi Initi Objec Clear Jtebui Clheclk Jtecon Selec道的四块硬盘加入进来，如图1-6所示。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚图1-6 将四块硬盘加入通道-0选中通道和硬盘后，按F10键进行配置，将这四块盘配置为 RAID-5的类型，如图1-7所示。LB 舶 IDLogi

15、cal Drives Conf inuredHSrr>lpesStrpSz Driue-StateC Ifirtr Rcbui CliBck Recon £eleeDrive 00Siae - 120708110 Adueinced lleiRLi Accept-Span = NGChoose MID Laus 1 Foi* This Logical Diiufihack图1-7 配置为 RAID-5设置好配置项目后选 Accept并按Enter键，一个四块盘的 RAID-5就配置好了，这时可以 按F3键查看一下配置好的逻辑盘，如图1-8所示。構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲。構氽頑黉

16、碩饨荠龈话湖 I D COi MI PROCI 0I RRAID Size512207B0MBflew HiKRhtsH$CTToHTEhDHitnn GonFi Initi Ohjcc Clear Jtebwi Clieck IrleeuHii SvlecOHLIN R0-eiiiSt rlpes4Df ies； Conf isiuped甲:reiii; Sk-Stair OPT IMAL骛門。图1-8 查看逻辑盘RAID-5配置好以后，还需要做一下Initialize（初始化），逻辑盘就可以使用了。另外，除了可以用RAID卡创建RAID,目前还有很多主机板集成 RAID功能，也可以创建RAID, 其功能相当于 RAID卡，但占CPU资源很严重，所以这种不能算纯粹的硬RAID，可以算半软半硬吧。輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧。輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴。2. 软RAID创建方法除了使用RAID卡或者主板所带的芯片实现磁盘阵列外，还可以在一些操作系统中直接利用软件方式实现RAID功能，例如Windows 2