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深入了解RAID

2013-11-11 13:58:00  來源: 電腦常識 

  RAID是由美國加州大學伯克利分校的DA Patterson教授在年提出的RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的縮寫直譯為廉價冗余磁盤陣列也簡稱為磁盤陣列後來RAID中的字母I被改作了IndependentRAID就成了獨立冗余磁盤陣列但這只是名稱的變化實質性的內容並沒有改變可以把RAID理解成一種使用磁盤驅動器的方法它將一組磁盤驅動器用某種邏輯方式聯系起來作為邏輯上的一個磁盤驅動器來使用一般情況下組成的邏輯磁盤驅動器的容量要小於各個磁盤驅動器容量的總和RAID的具體實現可以靠硬件也可以靠軟件Windows NT操作系統就提供軟件RAID功能RAID一般是在SCSI磁盤驅動器上實現的因為IDE磁盤驅動器的性能發揮受限於IDE接口(IDE只能接兩個磁盤驅動器傳輸速率最高MBps)IDE通道最多只能接個磁盤驅動器在同一時刻只能有一個磁盤驅動器能夠傳輸數據而且IDE通道上一般還接有光驅光驅引起的延遲會嚴重影響系統速度SCSI適配器保證每個SCSI通道隨時都是暢通的在同一時刻每個SCSI磁盤驅動器都能自由地向主機傳送數據不會出現像IDE磁盤驅動器爭用設備通道的現象
  
  RAID的優點
  
  成本低功耗小傳輸速率高在RAID中可以讓很多磁盤驅動器同時傳輸數據而這些磁盤驅動器在邏輯上又是一個磁盤驅動器所以使用RAID可以達到單個的磁盤驅動器幾倍幾十倍甚至上百倍的速率這也是RAID最初想要解決的問題因為當時CPU的速度增長很快而磁盤驅動器的數據傳輸速率無法大幅提高所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾RAID最後成功了
  
  可以提供容錯功能這是使用RAID的第二個原因因為普通磁盤驅動器無法提供容錯功能如果不包括寫在磁盤上的CRC(循環冗余校驗)碼的話RAID和容錯是建立在每個磁盤驅動器的硬件容錯功能之上的所以它提供更高的安全性
  
  RAID比起傳統的大直徑磁盤驅動器來在同樣的容量下價格要低許多
  
  RAID的分級
  
  RAID無冗余無校驗的磁盤陣列數據同時分布在各個磁盤驅動器上沒有容錯能力讀寫速度在RAID中最快但因為任何一個磁盤驅動器損壞都會使整個RAID系統失效所以安全系數反倒比單個的磁盤驅動器還要低一般用在對數據安全要求不高但對速度要求很高的場合
  
  RAID鏡象磁盤陣列每一個磁盤驅動器都有一個鏡像磁盤驅動器鏡像磁盤驅動器隨時保持與原磁盤驅動器的內容一致RAID具有最高的安全性但只有一半的磁盤空間被用來存儲數據主要用在對數據安全性要求很高而且要求能夠快速恢復被損壞的數據的場合
  
  RAID糾錯海明碼磁盤陣列磁盤驅動器組中的第一個第二個第四個……第n個磁盤驅動器是專門的校驗盤用於校驗和糾錯例如七個磁盤驅動器的RAID第一四個磁盤驅動器是糾錯盤其余的用於存放數據使用的磁盤驅動器越多校驗盤在其中占的百分比越少RAID對大數據量的輸入輸出有很高的性能但少量數據的輸入輸出時性能不好RAID很少實際使用
  
  RAID和RAID奇校驗或偶校驗的磁盤陣列不論有多少數據盤均使用一個校驗盤采用奇偶校驗的方法檢查錯誤任何一個單獨的磁盤驅動器損壞都可以恢復RAID和RAID的數據讀取速度很快但寫數據時要計算校驗位的值以寫入校驗盤速度有所下降RAID和RAID的使用也不多
  
  RAID無獨立校驗盤的奇偶校驗磁盤陣列同樣采用奇偶校驗來檢查錯誤但沒有獨立的校驗盤校驗信息分布在各個磁盤驅動器上RAID對大小數據量的讀寫都有很好的性能被廣泛地應用
  
  從RAID到RAID的幾種方案中不論何時有磁盤損壞都可以隨時拔出損壞的磁盤再插入好的磁盤(需要硬件上的熱插拔支持)數據不會受損失效盤的內容可以很快地重建重建的工作也由RAID硬件或RAID軟件來完成但RAID不提供錯誤校驗功能所以有人說它不能算作是RAID其實這也是RAID為什麼被稱為級RAID的原因——本身就代表沒有
  
  RAID的應用
  
  當前的PC機整個系統的速度瓶頸主要是硬盤雖然不斷有Ultra DMADMADMA等快速的標准推出但收效不大在PC中磁盤速度慢一些並不是太嚴重的事情但在服務器中這是不允許的服務器必須能響應來自四面八方的服務請求這些請求大多與磁盤上的數據有關所以服務器的磁盤子系統必須要有很高的輸入輸出速率為了數據的安全還要有一定的容錯功能RAID提供了這些功能所以RAID被廣泛地應用在服務器體系中
  
  RAID提供的容錯功能是自動實現的(由RAID硬件或是RAID軟件來做)它對應用程序是透明的即無需應用程序為容錯做半點工作要得到最高的安全性和最快的恢復速度可以使用RAID(鏡像)要在容量容錯和性能上取折衷可以使用RAID在大多數數據庫服務器中操作系統和數據庫管理系統所在的磁盤驅動器是RAID數據庫的數據文件則是存放於RAID的磁盤驅動器上
  
  有時我們看某些名牌服務器的配置單發現其CPU並不是很快內存也算不上是很大顯卡更不是最好但價格絕對不菲是不是服務器系統都是暴利產品呢?當然不是服務器的配置與一般的家用PC的著重點不在一處除去更高的穩定性外冗余與容錯是一大特點如雙電源帶電池備份的磁盤高速緩沖器熱插拔硬盤熱插拔PCI插槽等另一個特點就是巨大的磁盤吞吐量這主要歸功於RAID舉一個例子來說一台使用了SCSI RAID的奔騰與一台IDE硬盤的PⅢCopermine 都用做文件服務器奔騰會比PⅢ的事務處理能力高上幾十倍甚至上百倍因為PⅢ處理器的運算能力根本用不上反倒是奔騰的RAID起了作用
  
  RAID現在主要應用在服務器但就像任何高端技術一樣RAID也在向PC機上轉移也許所有的PC機都用上了SCSI磁盤驅動器的RAID的那一天才是PC機真正的出頭之日
  

From:http://tw.wingwit.com/Article/Common/201311/4889.html
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