磁盘阵列 and RAID技术简介

磁盘阵列简述：

        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。

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。

磁盘阵列优点：
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；...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。

阵列技术的介绍：
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。
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。
2) 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”。
3) 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。

常见的阵列卡芯片有三种：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。我们主要用到的是Promise阵列卡，经过测试在无盘中稳定，并且不容易坏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,TX4000.Highpoint常见的阵列芯片有：highpoint 370、370a、372、372a。AMI / LSI Logic MegaRAID 这种芯片的产品我们用得很少，现在知道的有艾崴 WO2-R主板上集成了American Megatrends MG80649 控制器，其阵列卡的产品也没有使用过。

注意事项：
1) 用来创建磁盘阵列的硬盘一般需成对使用。
2) 强烈建议使用型号、容量、品牌均一致的四个硬盘来做阵列。
3) 阵列卡和一部分集成的阵列芯片支持双阵列，当您使用四个硬盘来做阵列时，建议设置为双阵列。但如果主板集成的是Promise类芯片，几乎都不支持创建双阵列。(4)、没有安装对应的阵列驱动程序或驱动程序不对，而又设置为由阵列启动时，NT服务器启动时将会蓝屏。任何创建阵列或者重建阵列的操作都将清除硬盘或者阵列上的所有现有数据!

阵列卡的作用，简单的一句话就是加快网吧的速度，本为一个IDE的硬盘在带30以上就会造成瓶颈，速度就会慢下来，想提高速度一定得做阵列，这样不但速度快，以后加机器也不会有太大的影响。

做阵列注意的是：
阵列的一个误区就是大家还是把磁盘分开来看，作为阵列，你只能把做阵列的硬盘当成一个大的硬盘！在拷盘前我们用SFDISK（或者用其它分区软件，不用FDISK.EXE，因为FDISK.EXE只认80G，而一般做阵列后，硬盘都大于80G）对其进行分区，然后用GHOST将盘刻到阵列硬盘上面！
只要硬盘的位置与数据线不脱离，阵列卡如果换同名的阵列卡，其内容是不会改变的，因为阵列卡中相关参数设置保存在了硬盘当中

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RAID技术简介常见的RAID形式有下面几种：

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• RAID 1－是不是担心你的硬盘会损坏从而导致你辛辛苦苦忘了备份的所有数据都会丢失掉？RAID 1能帮你解决问题。RAID 1至少需要两块相同容量的硬盘，这两个硬盘互为镜像，如果其中任何一个硬盘损坏了，你还有另外一个完整的备份――两块硬盘同时损坏的几率比一块硬盘小的多。当然，RAID 1 不能保护你硬盘上的正常数据不受病毒感染或者其他威胁，RAID 1只能延长存储设备平均故障间隔时间(MTBF，Mean Time Between Failure)。如果硬盘发生损坏，只需将被损坏的盘片换成一片新的，而RAID 控制卡将复原镜像阵列。

尽管事实上RAID 1使用了两个物理硬盘，操作系统却只能分辨出一个逻辑硬盘。因为一个盘上的数据是复制的另一张盘上的，所以一个双硬盘的RAID 1磁盘阵列的存储能力只能达到一张单独盘片的存储能力。

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• RAID 0 －RAID 0控制器将数据分成许多小块，然后并行地将它们写到磁盘阵列中的各个硬盘上，并且磁盘阵列中存储空间没有冗余。数据块并行的写到阵列中的各个硬盘上，这提高了性能，但是极大的降低了可靠性。一个striped逻辑驱动器如果阵列当中的任何一个物理硬盘损坏的话就会导致系统无法恢复。举例来说，你有一个双硬盘组成RAID 0磁盘阵列，你的平均故障间隔时间（MTBF）减小为一半。RAID 0磁盘阵列中的任何一个硬盘的故障都将毁掉整个磁盘阵列系统，并使得逻辑硬盘上的所有数据丢失。

尽管striping模式不存在冗余，但它至少使得整个磁盘阵列的物理驱动器的存储能力最大化。因为采用RAID 0 排列的逻辑驱动器覆盖着每个物理驱动器，磁盘阵列的总存储能力是物理驱动器的存储能力的总和。

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• RAID 1+0/0+1 - RAID 1+0和0+1模式是相似的，它们试图同时达到更好的性能和冗余，即综合RAID 0和 RAID 1两种磁盘阵列之长。但是RAID 1+0 和0+1在处理镜像和冗余上是有区别的。RAID 1＋0是先分别利用两个硬盘组成RAID 1阵列，然后再把这两个阵列以RAID 0模式组合在一起，而RAID 0+1则刚好相反。

无论是RAID 1+0模式还是0+1模式其得到的存储能力是一样的。不管是RAID 1+0 还是0+1，其总的存储能力都是阵列中所有硬盘的存储能力之和的一半。同样是对各自组合方式下的逻辑盘做了镜像副本，因此所有硬盘总的存储能力只有一半是可用的。

RAID 1+0和0+1 磁盘阵列拥有相同的存储能力，同时它们都具备充分的冗余来预防其中一个单独的硬盘故障，但是一旦其中一个硬盘出现故障之后，两种模式的冗余能力就变得不同了：对于RAID 0+1磁盘阵列而言，如果故障硬盘所在的RAID 0模式的另外一个硬盘故障，当然对于这个磁盘镜像没有什么影响，不过如果出现在另外一个RAID 0阵列上，整个磁盘阵列就崩溃了；对于RAID 1+0模式，如果一个RAID 1阵列中的两块硬盘都故障了，那么整个磁盘阵列都会崩溃。因此，对于这两种模式，只要有一个硬盘故障，最好尽快的更换。

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• RAID 5 - RAID 5不是利用镜像而是利用分散奇偶校验冗余数据。在RAID 0阵列中，数据是分散在阵列中的每块硬盘上，而在RAID 5阵列中，奇偶校验数据也是有序排列的。这些奇偶检验数据的索引是交叉分布在阵列中的每块硬盘上。维护这些奇偶检验数据的索引导致RAID 5阵列的性能慢下来，但给了它striped RAID 0阵列所不具备的冗余水平。如果一个硬盘失效，RAID 5磁盘阵列能利用其他物理驱动器的数据、奇偶校检数据和一些简单的二元数学算法来复原。

RAID 5磁盘阵列的存储能力取决于阵列中硬盘的个数。奇偶校检数据索引要求RAID 5阵列中的每个物理硬盘的容量大小是一致的。RAID 5 磁盘阵列中拥有的物理硬盘个数越多，总的存储能力越低，很明显，这是因为奇偶校检数据索引的缘故。我们采用了四块硬盘组成了RAID 5磁盘阵列来做对照试验，所以这个阵列的总容量是其中三块硬盘的容量之和。（不如就放上：RAID 5模式的有效容量是阵列中容量最小的硬盘容量乘上阵列中硬盘数目减去一以后的数，这里硬盘数目要减去一是因为其中有一块硬盘用来存放校验信息。）

最后，RAID 0 阵列提供最高的性能和最有效的可用容量，但是它降低了数据可靠性，这也许使得你在使用多块硬盘组成你的RAID 0 阵列后却还不如单独使用一块硬盘的情况好。RAID 1阵列通过镜像能提供冗余，但是它不能提供任何扩展的性能优势，因为镜像将占去你阵列中硬盘总容量的一半。