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什么是RAID

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發表於 2009-11-10 21:12:37 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写,翻译成中文意思是“独立磁盘冗余阵列”,有时也简称磁盘阵列(Disk Array)。

    简单的说,RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别(RAID Levels)。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后,利用备份信息可以使损坏数据得以恢复,从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来,组成的磁盘组就像是一个硬盘,用户可以对它进行分区,格式化等等。总之,对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是,磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多,而且可以提供自动数据备份。

  RAID技术的两大特点:一是速度、二是安全,由于这两项优点,RAID技术早期被应用于高级服务器中的SCSI接口的硬盘系统中,随着近年计算机技术的发展,PC机的CPU的速度已进入GHz 时代。IDE接口的硬盘也不甘落后,相继推出了ATA66和ATA100硬盘。这就使得RAID技术被应用于中低档甚至个人PC机上成为可能。RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制器或电脑中的RAID卡来实现的。

     RAID技术经过不断的发展,现在已拥有了从 RAID 0 到 6 七种基本的RAID 级别。另外,还有一些基本RAID级别的组合形式,如RAID 10(RAID 0与RAID 1的组合),RAID 50(RAID 0与RAID 5的组合)等。不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。但我们最为常用的是下面的几种RAID形式。

RAID级别的选择有三个主要因素:可用性(数据冗余)、性能和成本。如果不要求可用性,选择RAID0以获得最佳性能。如果可用性和性能是重要的而成本不是一个主要因素,则根据硬盘数量选择RAID 1。如果可用性、成本和性能都同样重要,则根据一般的数据传输和硬盘的数量选择RAID3、RAID5。
(1) RAID 0
    RAID 0又称为Stripe(条带化)或Striping,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存取,这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。

    如图所示:系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘(RADI 0 磁盘组)发出的I/O数据请求被转化为3项操作,其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘。我们从图中可以清楚的看到通过建立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。从理论上讲,三块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写速度提升了3倍。 但由于总线带宽等多种因素的影响,实际的提升速率肯定会低于理论值,但是,大量数据并行传输与串行传输比较,提速效果显著显然毋庸置疑。
RAID 0的缺点是不提供数据冗余,因此一旦用户数据损坏,损坏的数据将无法得到恢复。

    RAID 0具有的特点,使其特别适用于对性能要求较高,而对数据安全不太在乎的领域,如图形工作站等。对于个人用户,RAID 0也是提高硬盘存储性能的绝佳选择。

(2) RAID 1
    RAID 1又称为Mirror或Mirroring(镜像),它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。 RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。

    如图所示:当读取数据时,系统先从RAID 0的源盘读取数据,如果读取数据成功,则系统不去管备份盘上的数据;如果读取源盘数据失败,则系统自动转而读取备份盘上的数据,不会造成用户工作任务的中断。当然,我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror,避免备份盘在发生损坏时,造成不可挽回的数据损失。

    由于对存储的数据进行百分之百的备份,在所有RAID级别中,RAID 1提供最高的数据安全保障。同样,由于数据的百分之百备份,备份数据占了总存储空间的一半,因而Mirror(镜像)的磁盘空间利用率低,存储成本高。

    Mirror虽不能提高存储性能,但由于其具有的高数据安全性,使其尤其适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域.

(3) RAID 0+1
    正如其名字一样RAID 0+1是RAID 0和RAID 1的组合形式,也称为RAID 10。

    以四个磁盘组成的RAID 0+1为例,其数据存储方式如图所示:RAID 0+1是存储性能和数据安全兼顾的方案。它在提供与RAID 1一样的数据安全保障的同时,也提供了与RAID 0近似的存储性能。

    由于RAID 0+1也通过数据的100%备份功能提供数据安全保障,因此RAID 0+1的磁盘空间利用率与RAID 1相同,存储成本高。

    RAID 0+1的特点使其特别适用于既有大量数据需要存取,同时又对数据安全性要求严格的领域,如银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管理等。

(4) RAID 3
    RAID 3是把数据分成多个“块”,按照一定的容错算法,存放在N+1个硬盘上,实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和,而第N+1个硬盘上存储的数据是校验容错信息,当这N+1个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时,从其它N个硬盘中的数据也可以恢复原始数据,这样,仅使用这N个硬盘也可以带伤继续工作(如采集和回放素材),当更换一个新硬盘后,系统可以重新恢复完整的校验容错信息。由于在一个硬盘阵列中,多于一个硬盘同时出现故障率的几率很小,所以一般情况下,使用RAID3,安全性是可以得到保障的。与RAID0相比,RAID3在读写速度方面相对较慢。使用的容错算法和分块大小决定RAID使用的应用场合,在通常情况下,RAID3比较适合大文件类型且安全性要求较高的应用,如视频编辑、硬盘播出机、大型数据库等.
(5) RAID 5
    RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 以四个硬盘组成的RAID 5为例,其数据存储方式如图4所示:图中,P0为D0,D1和D2的奇偶校验信息,其它以此类推。由图中可以看出,RAID 5不对存储的数据进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。
    RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较低。

評分

1

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發表於 2009-11-12 16:09:03 | 顯示全部樓層
PS:

JBOD
(Just a Bunch Of Disks)在某些分类上,JBOD并不算是RAID的等级。只是将多个磁盘空间合并成一个大的逻辑磁盘,不具有错误备援机制。数据的存放机制是由第一颗磁盘开始依序往后存放,即操作系统看到的是一个大磁盘(由许多小磁盘组成)。但如果磁盘损毁,则该颗硬盘上的所有数据将无法救回。若第一颗硬盘损坏,通常无法作救援(因大部分文件系统将文件表存在磁盘前端,即第一颗),失去文件表即失去一切数据。

RAID 2
这是RAID 0的改良版,以汉明码(Hamming Code)的方式将数据进行编码后分割为独立的位,并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正码(ECC,Error Correction Code),所以数据整体的容量会比原始数据大一些,RAID2最少要三台磁盘驱动器方能运作。

RAID 3
采用Bit-interleaving(数据交错存储)技术,它需要通过编码再将数据位分割后分别存在硬盘中,而将同位检查后单独存在一个硬盘中,但由于数据内的位分散在不同的硬盘上,因此就算要读取一小段数据资料都可能需要所有的硬盘进行工作,所以这种规格比较适于读取大量数据时使用。

RAID 4
它与RAID 3不同的是它在分割时是以区块为单位分别存在硬盘中,但每次的数据访问都必须从同位检查的那个硬盘中取出对应的同位数据进行核对,由于过于频繁的使用,所以对硬盘的损耗可能会提高。(Block interleaving)

RAID 6
      与RAID 5相比,RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间,相对于RAID 5有更大的“写损失”,因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实施方式使得RAID 6很少得到实际应用。
    同一数组中容许两个硬盘同时失效(或是当一个失效后还来不及更换便有第二个失效)后。更换新硬盘时再由另两个正常硬盘将备份的数据建立在新的硬盘中。所以至少必须具备四或四个以上硬盘才能生效。

RAID 7
这是一种新的RAID标准,其自身带有智能化即时操作系统和用于存储管理的软件工具,可完全独立于主机运行,不占用主机CPU资源。RAID 7可以看作是一种存储计算机(Storage Computer),它与其他RAID标准有明显区别。

RAID 50
RAID50也被称为镜象阵列条带,由至少六块硬盘组成,象RAID0一样,数据被分割成条带,在同一时间内向多块磁盘写入;象RAID5一样,也是以数据的校验位来保证数据的安全,且校验条带均匀分布在各个磁盘上。其目的在于提高RAID5的读写性能。
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 樓主| 發表於 2009-11-13 00:22:02 | 顯示全部樓層
喔!那些不常用的RAID也列出来喔!楼上的真细心啦`
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 樓主| 發表於 2009-11-14 21:33:25 | 顯示全部樓層
本帖最後由 sssoyy525 於 2009-11-14 21:36 編輯

(做系统的时候可能会需要按F6来加载这个Raid的驱动。)
三、NVIDIA芯片组BIOS设置和RAID设置简单介绍

nForce系列芯片组的BIOS里有关SATA和RAID的设置选项有两处,都在Integrated Peripherals(整合周边)菜单内。

SATA的设置项:Serial-ATA,设定值有[Enabled], [Disabled]。这项的用途是开启或关闭板载Serial-ATA控制器。使用SATA硬盘必须把此项设

置为[Enabled]。如果不使用SATA硬盘可以将此项设置为 [Disabled],可以减少占用的中断资源。

RAID的设置项在Integrated Peripherals/Onboard Device(板载设备)菜单内,光标移到Onboard Device,按进入如子菜单:RAID Config就是

RAID配置选项,光标移到RAID Config,按就进入如RAID配置菜单:

第一项IDE RAID是确定是否设置RAID,设定值有[Enabled], [Disabled]。如果不做RAID,就保持缺省值[Disabled],此时下面的选项是不可设

置的灰色。

如果做RAID就选择[Enabled],这时下面的选项才变成可以设置的黄色。IDE RAID下面是4个IDE(PATA)通道,再下面是SATA通道。nForce2芯片

组是2个SATA通道,nForce3/4芯片组是4个SATA通道。可以根据你自己的意图设置,准备用哪个通道的硬盘做RAID,就把那个通道设置为

[Enabled]。

设置完成就可退出保存BIOS设置,重新启动。这里要说明的是,当你设置RAID后,该通道就由RAID控制器管理,BIOS的Standard CMOS

Features里看不到做RAID的硬盘了。

BIOS设置后,仅仅是指定那些通道的硬盘作RAID,并没有完成RAID的组建,前面说过做RAID的磁盘由RAID控制器管理,因此要由 RAID控制器的

RAID BIOS检测硬盘,以及设置RAID模式。BIOS启动自检后,RAID BIOS启动检测做RAID的硬盘,检测过程在显示器上显示,检测到硬盘后留给

用户几秒钟时间,以便用户按F 1 0 进入RAID BIOS Setup。

nForce芯片组提供的RAID(冗余磁盘阵列)的模式共有下面四种:

RAID 0:硬盘串列方案,提高硬盘读写的速度。

RAID 1:镜像数据的技术。

RAID 0+1:由RAID 0和RAID 1阵列组成的技术。

Spanning (JBOD):不同容量的硬盘组成为一个大硬盘。

四、 操作系统安装过程介绍

按F10进入RAID BIOS Setup,会出现NVIDIA RAID Utility -- Define a New Array(定义一个新阵列)。默认的设置是:RAID Mode(模式)--

Mirroring(镜像),Striping Block(串列块)--Optimal(最佳)。

通过这个窗口可以定义一个新阵列,需要设置的项目有:选择RAID Mode(RAID模式):Mirroring(镜像)、Striping(串列)、Spanning(捆绑)、

Stripe Mirroring(串列镜像)。

设置Striping Block(串列块):4 KB至128 KB/Optimal

指定RAID Array(RAID阵列)所使用的磁盘

用户可以根据自己的需要设置RAID模式,串列块大小和RAID阵列所使用的磁盘。其中串列块大小最好用默认的Optimal。RAID阵列所使用的磁盘

通过光标键→添加。

做RAID的硬盘可以是同一通道的主/从盘,也可以是不同通道的主/从盘,建议使用不同通道的主/从盘,因为不同通道的带宽宽,速度快。Loc(

位置)栏显示出每个硬盘的通道/控制器(0-1)/主副状态,其中通道0是PATA,1是SATA;控制器0是主,1是从;M是主盘,S是副盘。分配完 RAID

阵列磁盘后,按F7。出现清除磁盘数据的提示。按Y清除硬盘的数据,弹出Array List窗口:如果没有问题,可以按Ctrl-X保存退出,也可以重

建已经设置的RAID阵列。至此RAID建立完成,系统重启,可以安装OS了。

安装Windows XP系统,安装系统需要驱动软盘,主板附带的是XP用的,2000的需要自己制作。从光驱启动Windows XP系统安装盘,在进入蓝色

的提示屏幕时按F6键,告诉系统安装程序:需要另外的存储设备驱动。当安装程序拷贝一部分设备驱动后,停下来提示你敲S键,指定存储设备

驱动:

系统提示把驱动软盘放入软驱,按提示放入软盘后,敲回车。系统读取软盘后,提示你选择驱动。nForce的RAID驱动与Intel和VIA的不同,有

两个:NVIDIA RAID CLASS DRIVER和NVIDIA Nforce Storage Controller都要安装。

第一次选择NVIDIA RAID CLASS DRIVER,敲回车系统读入,再返回敲S键提示界面,此时再敲S键,然后选择NVIDIA Nforce Storage

Controller,敲回车,系统继续拷贝文件,然后返回到下面界面。

在这个界面里显示出系统已经找到NVIDIA RAID CLASS DRIVER和NVIDIA Nforce Storage Controller,可以敲回车继续。

系统从软盘拷贝所需文件后重启,开始检测RAID盘,找到后提示设置硬盘。此时用户可以建立一个主分区,并格式化,然后系统向硬盘拷贝文

件。在系统安装期间不要取出软盘,直到安装完成。

剩余的磁盘分区等安装完系统后,我们可以用XP的磁盘管理器分区格式化。用XP的磁盘管理器分区,等于/小于20GB的逻辑盘可以格式化为

FAT32格式。大于20GB的格式化为NTF格式。
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 樓主| 發表於 2009-11-14 21:39:32 | 顯示全部樓層
總結:两块硬盘空间合成一个,两种选择.
1.做成raid0,
优点:速度较块.容量没有损失.容量还是2块硬盘的总和.
缺点:安全性差,任一硬盘损坏数据都会丢失.
RAID0 的数据本身就不太安全 只是速度提升了  找原型号的主板吧(这样比较安全)  一般主板加阵列卡 数据丢失的可能性很大(不推荐加
卡太危险)
2.做成raid1,镜象模式.
缺点:容量等于1块硬盘.
优点:安全性比1要好很多.允许一个硬盘损坏,数据不丢失.
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發表於 2010-1-30 09:36:47 | 顯示全部樓層
LZ介绍很详细,下次要是能来个操作实例就好了。
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發表於 2010-2-21 21:04:34 | 顯示全部樓層
整的很详细。我也晓得这个东西说起来其实很简单。但是用起来的时候就不样了。所以楼主该举个列子说明下的
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發表於 2010-2-23 08:48:27 | 顯示全部樓層
这个还真不知道,学习了
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發表於 2010-2-26 01:25:22 | 顯示全部樓層
很捧 很捧
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發表於 2010-4-29 10:34:17 | 顯示全部樓層
知识很老。但可靠。学习了。
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