测试RAID磁盘阵列重要性

1、.测试RAID 磁盘阵列 重要性本次组建的主硬盘为ST160G 5400RPM硬盘2个主板为P55A-DU3R CPU I7 860内存为2G芝奇本次组建的RAID为RAID0最高磁盘性能我为大家介绍下RAID的用处了所代表的含义其特色是N台硬盘同时读取速度加快及提供容错性Fault Tolerant，所以RAID是当成平时主要访问数据的存储速度问题Storage不是备份问题Backup Solution。在RAID有一根本概念称为EDAPExtended Data Availability and Protection，其强调扩大性及容错机制，也是各家厂商如：Mylex，IBM，HP，Com

2、paq，Adaptec，Infortrend等诉求的重点，包括在不须停机情况下可处理以下动作：RAID磁盘阵列支援自动检测故障硬盘；RAID磁盘阵列支援重建硬盘坏轨的资料；RAID磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘备援Hot Spare；RAID磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘交换Hot Swap；RAID磁盘阵列支援扩大硬盘容量等。RAID的标准和所代表含义RAID 0：无过失控制的带区组要实现RAID0必需要有两个以上硬盘驱动器，RAID0实现了带区组，数据并不是保存在一个硬盘上，而是分成数据块保存在不同驱动器上。因为将数据分布在不同驱动器上，所以数据吞吐率大大进步，驱动器的负载也比较平衡。假设

3、刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。它不需要计算校验码，实现容易。它的缺点是它没有数据过失控制，假设一个驱动器中的数据发生错误，即使其它盘上的数据正确也无济于事了。不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。假设用户进展图象包括动画编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较适宜。同时，RAID可以进步数据传输速率，比方所需读取的文件分布在两个硬盘上，这两个硬盘可以同时读取。那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。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，假设一个磁盘物理损坏，那么所有的数据都无法使用。RAID 1：镜象构造raid1对于使用这种RAI

4、D1构造的设备来说，RAID控制器必须可以同时对两个盘进展读操作和对两个镜象盘进展写操作。通过下面的构造图您也可以看到必须有两个驱动器。因为是镜象构造在一组盘出现问题时，可以使用镜象，进步系统的容错才能。它比较容易设计和实现。每读一次盘只能读出一块数据，也就是说数据块传送速率与单独的盘的读取速率一样。因为RAID1的校验非常完备，因此对系统的处理才能有很大的影响，通常的RAID功能由软件实现，而这样的实现方法在效劳器负载比较重的时候会大大影响效劳器效率。当您的系统需要极高的可靠性时，如进展数据统计，那么使用RAID1比较适宜。而且RAID1技术支持"热交换"，即不断电的情况

5、下对故障磁盘进展更换，更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。当主硬盘损坏时，镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。镜像硬盘相当于一个备份盘，可想而知，这种硬盘形式的平安性是非常高的，RAID 1的数据平安性在所有的RAID级别上来说是最好的。但是其磁盘的利用率却只有50%，是所有RAID级别中最低的。RAID2：带海明码校验从概念上讲，RAID 2同RAID 3类似，两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节。然而RAID 2使用一定的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术施行更复杂。因此，在商业环境中很少使用。以以下图左边的各个磁

6、盘上是数据的各个位，由一个数据不同的位运算得到的海明校验码可以保存另一组磁盘上，详细情况请见以以下图。由于海明码的特点，它可以在数据发生错误的情况下将错误校正，以保证输出的正确。它的数据传送速率相当高，假设希望到达比较理想的速度，那最好进步保存校验码ECC码的硬盘，对于控制器的设计来说，它又比RAID3，4或5要简单。没有免费的午餐，这里也一样，要利用海明码，必需要付出数据冗余的代价。输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。RAID3：带奇偶校验码的并行传送raid3这种校验码与RAID2不同，只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区，这样可以进步读取和写入速度,它像RAID 0一样以

7、并行的方式来存放数据，但速度没有RAID 0快。校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。需要实现时用户必需要有三个以上的驱动器，写入速率与读出速率都很高，因为校验位比较少，因此计算时间相对而言比较少。用软件实现RAID控制将是非常困难的，控制器的实现也不是很容易。它主要用于图形包括动画等要求吞吐率比较高的场合。不同于RAID 2，RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。假设一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。假设奇偶盘失效，那么不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的

8、平安性高，但是硬盘利用率得到了很大的进步，为n-1。RAID4：带奇偶校验码的独立磁盘构造raid4 RAID4和RAID3很象，不同的是，它对数据的访问是按数据块进展的，也就是按磁盘进展的，每次是一个盘。在图上可以这么看，RAID3是一次一横条，而RAID4一次一竖条。它的特点的RAID3也挺象，不过在失败恢复时，它的难度可要比RAID3大得多了，控制器的设计难度也要大许多，而且访问数据的效率不怎么好。RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘构造RAID5明晰图片从它的示意图上可以看到，它的奇偶校验码存在于所有磁盘上，其中的p0代表第0带区的奇偶校验值，其它的意思也一样。RAID5的读出效率很高

9、，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以进步了可靠性，允许单个磁盘出错。RAID 5也是以数据的校验位来保证数据的平安，但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位，而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样，任何一个硬盘损坏，都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。硬盘的利用率为n-1。但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。RAID 3与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进展一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进展并行操作。在RAID 5中有"写损失&q

10、uot;，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。RAID-5的话，优点是提供了冗余性支持一块盘掉线后仍然正常运行，磁盘空间利用率较高N-1/N，读写速度较快N-1倍。但当掉盘之后，运行效率大幅下降。RAID5校验位算法详解P=D1 xor D2 xor D3xor DnD1,D2,D3Dn为数据块，P为校验，xor为异或运算XORExclusive OR的校验原理如下表：A值B值Xor结果000101011110这里的A与B值就代表了两个位，从中可以发现，A与B一样时，XOR非或又称"非异或"结果为0，A与B不一

11、样时，XOR结果就是1，假设知道XOR结果，A和B中的任何两个数值，就可以反推出剩下的一个数值。比方A为1，XOR结果为1，那么B肯定为0，假设XOR结果为0，那么B肯定为1。这就是XOR编码与校验的根本原理。RAID5性能和校验信息算法从RAID5示意图上可以看到，它的奇偶校验码存在于所有磁盘上，其中的p0代表第0带区的奇偶校验值，其它的意思也一样。RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以进步了可靠性。但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。RAID 3与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进展一次数据

12、传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进展并行操作。在RAID 5中有"写损失"，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。RAID5最大的好处是在一块盘掉线的情况下，RAID照常工作，相对于RAID0必须每一块盘都正常才可以正常工作的状况容错性能好多了。因此RAID5是RAID级别中最常见的一个类型。RAID5校验位即P位是通过其它条带数据做异或xor求得的。计算公式为P=D0xorD1xorD2xorDn，其中p代表校验块，Dn代表相应的数据块，xor是数学运算符号

13、异或。RAID6：带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘构造raid6名字很长，但是假设看到图，大家立即会明白是为什么，请注意p0代表第0带区的奇偶校验值，而pA代表数据块A的奇偶校验值。它是对RAID5的扩展，主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。当然了，由于引入了第二种奇偶校验值，所以需要N+2个磁盘，同时对控制器的设计变得非常复杂，写入速度也不好，用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多，造成了不必须的负载。我想除了军队没有人用得起这种东西。RAID7：优化的高速数据传送磁盘构造RAID7所有的I/O传送均是同步进展的，可以分别控制，这样进步了系统的并行性，进步系统访问数据的

14、速度；每个磁盘都带有高速缓冲存储器，实时操作系统可以使用任何实时操作芯片，到达不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进展管理和监视，可以对校验区指定独立的传送信道以进步效率。可以连接多台主机，因为参加高速缓冲存储器，当多用户访问系统时，访问时间几乎接近于0。由于采用并行构造，因此数据访问效率大大进步。需要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器，这有利有弊，因为一旦系统断电，在高速缓冲存储器内的数据就会全部丧失，因此需要和UPS一起工作。当然了，这么快的东西，价格也非常昂贵。RAID10：高可靠性与高效磁盘构造这种构造无非是一个带区构造加一个镜象构造，因为两种构造各有优缺点，因此可以互相补充，到达

15、既高效又高速还可以的目的。大家可以结合两种构造的优点和缺点来理解这种新构造。这种新构造的价格高，可扩大性不好。主要用于容量不大，但要求速度和过失控制的数据库中。RAID 50：被称为分布奇偶位阵列条带。同RAID 30相仿的，它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由两组RAID 5磁盘组成每组最少3个，每一组都使用了分布式奇偶位，而两组硬盘再组建成RAID 0，实验跨磁盘抽取数据。RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障每个阵列中一个，数据也可以顺利恢复过来。RAID 50最少需要6个驱动器，它最适宜需要高可靠性存储、高读取速度、高

16、数据传输性能的应用。这些应用包括事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序。RAID 53：称为高效数据传送磁盘构造。构造的施行同Level 0数据条阵列，其中，每一段都是一个RAID 3阵列。它的冗余与容错才能同RAID 3。这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的系统有益，但是它价格昂贵、效率偏低。RAID 1.5：是一个新生的磁盘阵列方式，它具有RAID 0+1的特性，而不同的是，它的实现只需要2个硬盘。从外表上来看，组建RAID 1.5后的磁盘，两个都具有一样的数据。当然，RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列形式，因此，两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后

17、，和RAID 1是一样的，即只有80GB的实际使用空间，另外80GB是它的备份数据。假设把两个硬盘分开，分别把他们运行在原系统，也是畅通无阻的。但通过实际应用，我们发现假设两个硬盘在分开运行后，其数据的细微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列，没法实现完全的数据恢复，而是以数据较少的磁盘为准。3JBOD形式JBOD通常又称为Span。它是在逻辑上将几个物理磁盘一个接一个连起来，组成一个大的逻辑磁盘。JBOD不提供容错，该阵列的容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。JBOD严格意义上说，不属于RAID的范围。不过如今很多IDERAID控制芯片都带着种形式，JBOD就是简单的硬盘容量叠加，但系统

18、处理时并没有采用并行的方式，写入数据的时候就是先写的一块硬盘，写满了再写第二块硬盘实际应用中最常见的是RAID0 RAID1 RAID5和RAID10由于在大多数场合，RAID5包含了RAID2-4的优点，所以RAID2-4根本退出市场如今，一般认为RAID2-4只用于RAID开发研究4我们可以用得上的IDE RAID上面是对RAID原理的表达，而我们Pcfans最关心的是RAID的应用。我们日常使用IDE硬盘，而且很容易买到IDE RAID卡和集成RAID芯片的主板。所以跟我们最贴近的是IDE RAID。限于应用级别很低，IDE RAID多数只支持RAID 0，RAID 1，RAID 0+1

19、，JBOD形式。RAID的应用开场时RAID方案主要针对SCSI硬盘系统，系统本钱比较昂贵。1993年，HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片，可以利用相对廉价的IDE硬盘来组建RAID系统，从而大大降低了RAID的"门槛"。从此，个人用户也开场关注这项技术，因为硬盘是现代个人计算机中开展最为"缓慢"和最缺少平安性的设备，而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的本身价格。在花费相对较少的情况下，RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据平安性，如今个人电脑市场上的IDE-RAID控制芯片主要出自HighPoint

20、和Promise公司，此外还有一部分来自AMI公司如表2。面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1RAID 10等RAID标准的支持，虽然它们在技术上无法与商用系统相提并论，但是对普通用户来说其提供的速度提升和平安保证已经足够了。随着硬盘接口传输率的不断进步，IDE-RAID芯片也不断地更新换代，芯片市场上的主流芯片已经全部支持ATA 100标准，而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise最新的PDC20276芯片，甚至已经可以支持ATA 133标准的IDE硬盘。在主板厂商竞争加剧、个人电脑用户要求逐渐进步的今天，在主板

21、上板载RAID芯片的厂商已经不在少数，用户完全可以不用购置RAID卡，直接组建自己的磁盘阵列，感受磁盘狂飙的速度。Matrix RAID：Matrix RAID即所谓的"矩阵RAID"，是ICH6R南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术，是一种经济性高的新颖RAID解决方案。Matrix RAID技术的原理相当简单，只需要两块硬盘就能实现了RAID 0和RAID 1磁盘阵列，并且不需要添加额外的RAID控制器，这正是我们普通用户所期望的。Matrix RAID需要硬件层和软件层同时支持才能实现，硬件方面目前就是ICH6R南桥以及更高阶的ICH6RW南桥，而Intel Appli

22、cation Acclerator软件和Windows操作系统均对软件层提供了支持。Matrix RAID的原理就是将每个硬盘容量各分成两部分即：将一个硬盘虚拟成两个子硬盘，这时子硬盘总数为4个，其中用两个虚拟子硬盘来创立RAID0形式以进步效能，而其它两个虚拟子硬盘那么透过镜像备份组成RAID 1用来备份数据。在Matrix RAID形式中数据存储形式如下：两个磁盘驱动器的第一部分被用来创立RAID 0阵列，主要用来存储操作系统、应用程序和交换文件，这是因为磁盘开场的区域拥有较高的存取速度，Matrix RAID将RAID 0逻辑分割区置于硬盘前端外圈的主因，是可以让需要效能的模块得到最好的

23、效能表现；而两个磁盘驱动器的第二部分用来创立RAID1形式，主要用来存储用户个人的文件和数据。例如，使用两块120GB的硬盘，可以将两块硬盘的前60GB组成120GB的逻辑分割区，然后剩下两个60GB区块组成一个60GB的数据备份分割区。像需要高效能、却不需要平安性的应用，就可以安装在RAID 0分割区，而需要平安性备份的数据，那么可安装在RAID 1分割区。换言之，使用者得到的总硬盘空间是180GB，和传统的RAID 0+1相比，容量使用的效益非常的高，而且在容量配置上有着更高的弹性。假设发僵硬盘损毁，RAID 0分割区数据自然无法复原，但是RAID 1分割区的数据却会得到保全。可以说，利用

24、Matrix RAID技术，我们只需要2个硬盘就可以在获取高效数据存取的同时又能确保数据平安性。这意味着普通用户也可以低本钱享受到RAID 0+1应用形式。NV RAID：NV RAID是nVidia自行开发的RAID技术，随着nForce各系列芯片组的开展也不断推陈出新。相对于其它RAID技术而言，目前最新的nForce4系列芯片组的NV RAID具有自己的鲜明特点，主要是以下几点：1交织式RAIDCross-Controller RAID：交织式RAID即俗称的混合式RAID，也就是将SATA接口的硬盘与IDE接口的硬盘结合起来组成一个RAID形式。交织式RAID在nForce3 250系

25、列芯片组中便已经出现，在nForce 4系列芯片组身上该功能得到延续和增强。2热冗余备份功能：在nForce 4系列芯片组中，因支持Serial ATA 2.0的热插拔功能，用户可以在使用过程中更换损坏的硬盘，并在运行状态下重新建立一个新的镜像，确保重要数据的平安性。更为可喜的是，nForce 4的nVIDIA RAID控制器还允许用户为运行中的RAID系统增加一个冗余备份特性，而不必理睬系统采用哪一种RAID形式，用户可以在驱动程序提供的"管理工具"中指派任何一个多余的硬盘用作RAID系统的热备份。该热冗余硬盘可以让多个RAID系统如一个RAID 0和一个RAID1共享，也可以为其中一个RAID系统所单独占有，功能类似于时下的高端RAID系统。3简易的RAID形式迁移：nForce 4系列芯片组的NV RAID模块新增了一个名为"Morphing"的新功能，用户只需要选择转换之后的RAID形式，而后执行"Morphing"操作，RAID删除和形式重设的工作可以自动完成，无需人为干预，易用性明显进步。NV RAID的设置方式nForce系列芯片组的BIOS里有关SATA和RAID的设置选项有两处，都在I