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[RAID与磁盘阵列] 教您用RAID和磁盘配额技术管理教学资源 [复制链接]

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发表于 2008-05-31 19:47 |显示全部楼层
 在多媒体教学环境中,为了管理和维护的方便,学校计算机实验室中的计算机都采用了硬件或软件的保护系统,系统一旦被重新启动,教师和学生课堂上的工作成果都不会被保存。这样降低了教师教学资源的课后利用率,同时也给学生课后继续完成课堂上未完成的实验带来了不便。针对以上情况,该文提出专用教学资源文件服务器的概念,其中主要应用RAID和磁盘配额技术,教师的教学资料教案等可以在课后仍然被访问到,方便学生学习,而学生也可以把自己的作业文件存储到自己的空间中去,使教学资源利用率达到最大化,进而大幅度地提高教学效果。
  在现代化教学环境中,计算机实验室中的多媒体教学得到了广泛推广和应用。但为了便管理和维护,保障教学,计算机实验室中的计算机都采用了保护系统。这样,教师在下课后,教学课件和教学资料就不能被学生继续访问,每位教师再上课时就不得不重新安装。当学生没有完成课堂上的练习,机器被重新启动后,如果再次进入系统的时候,就必须要从头做起。这样既浪费时间,也不利于学习和教学的连续性。即使学生自己准备了U盘,但如果做大型的图画时也会遇到空间不够的情况。为了解决上述问题,提出了专用教学资源文件服务器的概念,专门存储教学资源,供学生和教师共同利用。由于教学资源文件器所需要的空间巨大,为了保障响应速度和性能,同时控制每个用户的磁盘空间使用容量,我们采用了RAID技术和磁盘配额技术。
  RAID技术回顾
  RAID:为Redundant Arrays of Independent Disks 的简称,中文为廉价冗余磁盘阵列。在1987年由美国柏克莱大学提出RAID(Redundant Arrays of Independent Disks)理论,作为高性能的存储系统,已经得到了越来越广泛的应用[2]。RAID的初衷主要是把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同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冗余的技术[2]。随着RAID技术的逐渐普及应用,RAID技术的各方面得到了很大的发展。现在,RAID从最初的RAID0-RAID5,又增加了RAID0+1和RAID0+5等不同的阵列组合方式。但常用的RAID阵列主要有RAID0,RAID1,RAID5和RAID0+1。
  常用RAID技术介绍
  RAID0又称为Stripe,为非冗余方式,I/O吞吐量高,它把连续的数据分散到多个磁盘上存取。但数据的容错度比单盘更低,安全性差,构成阵列的任何一块硬盘的损坏都将带来灾难性的损失。RAID1为镜像方式,数据传输率和容错度都很高,由于一半的磁盘容量作为备份,价格昂贵。RAID3和RAID4都具有专门的数据校验盘,有很高的数据传输速率,但每次写数据的时候,都必须向校验盘中进行写操作,工作负载不平衡,不仅容易导致专用校验盘造成损坏,而且还容易造成瓶颈。与RAID3和RAID4不同的是,RAID5被认为是一种较好的方式,校验数据分散放置,避免了专用数据校验盘的瓶颈,即使阵列中的一块硬盘发生故障,系统也可以使用保存在其它硬盘上的奇偶校验信息恢复故障硬盘的数据,继续进行正常工作。RAID0+1是对RAID0阵列做镜像,这是一种Dual Level Raid ,有人也称为RAID10,是两组硬盘先做RAID0,组成两个大容量的逻辑硬盘,再互相镜像。
  如何选择RAID
  由于RAID的存储方式多种多样,某些RAID强调速度,而有一些则强调性能和可靠性,必须要根据所要完成的任务科学合理地选择,在满足工作需要的情况下得到最高的性价比。王宇[3]在廉价磁盘冗余阵列RAID的技术策略[3]一文中提出,在实际选择RAID时,通常要考虑以下五个因素:容纳的用户数量,数据预期的最大传输数率,数据块的大小,数据块所需要的访问类型(直接或间接),I/O读和写的比例,给出了如下的决策树[3]:
图1 实际选择RAID时决策树
http://www.raidcn.com/upfiles/200733153458.jpg
  教学文件服务器选择RAID原则
  根据上面的决策树,在我们为教师和学生提供的教学资源文件服务器系统中,由于操作系统非常重要,一旦系统瘫痪,将导致教学资源不可用,所以存储文件服务器操作系统的磁盘系统应该采用RAID1,即如果一个硬盘发生了故障,另一个硬盘中仍然保留了一份完整的数据,系统仍然可以正常工作,为教学服务。另外,由于为存储教学资源需要很大的空间,用户数量较多,要求访问的速度快,并且需要一定的容错性和可靠性,随机地数据传输,读写是并行的,所以在为每位教师和学生分配的空间中,也就是真正存储教师和学生的教学资源的磁盘应该采用RAID5。磁盘配额

  运用磁盘配额原因
  在解决了存储教学资源的磁盘类型之后,管理员要面临的另外一个问题就是如何合理有效地分配空间,也就是根据需求限制用户一次性地访问服务器磁盘资源的卷空间数量。这样做的目的就是防止个别客户机过量地占用服务器和网络资源,甚至有可能几个人就把磁盘用尽,导致其他客户机无法访问服务器和存储文件。在WINDOWS2000中,运用磁盘配额管理,这样的问题非常容易解决,所有用户都可以公平地使用磁盘空间。
  WINDOWS2000中磁盘配额使用
  WINDOWS2000的磁盘配额限制了客户机用户对磁盘空间的无限使用,是基于用户和卷的,也就是说磁盘配额的设置是针对各个用户而不是组的,限额的磁盘是WINDOWS卷,而不是各个物理硬盘,其中卷可以跨越几个物理硬盘或者一个硬盘有几个卷。在WINDOWS2000中设置磁盘配额时,启用磁盘配额的卷必须是NTFS文件系统,配额是磁盘的配额而不是目录的配额,磁盘的用量是基于文件和文件夹的所有者来计算的,磁盘配额不检查文件的压缩状态,按照文件的非压缩状态计算,客户机用户所看到的剩余磁盘空间是基于配额限度计算的。
  实现方法
  实现RAID和在WINDOWS2000中运用磁盘配额
  通过软件或硬件都可以实现RAID,其中软件实现RAID需要操作系统的支持,而硬件实现就要使用专用的RAID卡来实现。在软件RAID中,由于是在操作系统下实现RAID的,软RAID并不能保护系统盘的,一旦系统崩溃重新安装时,RAID的信息也会随之丢失。在硬件RAID中,硬件RAID是采用集成的阵列卡或专用的阵列卡来控制硬盘驱动器,这样可以极大地节省服务器系统CPU和操作系统的资源,从而大大提高服务器的性能。基于上述原因,建议使用硬件实现RAID,然后在WINDOWS2000中应用磁盘配额。
  而在实际应用中,存储教学资源文件服务器操作系统的磁盘采用RAID1,存储教师和学生教学资源的磁盘采用RAID5,这就要求RAID卡至少是双通道的,其中一个支持RAID1,另外一个支持RAID5。
  具体实现的步骤如下:
  a)开机前,检查RAID卡对PCI的接插,与支持热插拔的SCSI线是否连接好。
  b)开机后,将硬盘中的两块设置成RAID1,供安装操作系统使用,将其余设置成RAID5,供存储教师和学生的教学资源使用。
  c)安装操作系统后,在WIDNOWS2000的用户和组的管理中,为每位教师和学生创建教师和学生账户。
  d)在设置为RAID5的磁盘空间中创建教师和学生文件夹,并将文件夹的名称分别与教师和学生账户名相对应。
  e)将学生文件夹分别共享给对应的学生账户,要删除共享权限中的Everyone组,添加与文件夹名同名的学生账户,权限应为更改和读取。
  f)将教师文件夹分别共享给对应的教师账户,共享权限中的Everyone组的权限为读取,添加与文件夹名同名的教师账户,权限应为更改和读取。至此共享文件夹与账户之间形成了一一对应的关系。这样学生账户只能访问他自己的空间,而教师账户可以访问自己的空间,并且教师资源可以被其它客户机用户浏览。
  g)找到磁盘为RAID5的逻辑盘符,配置WIDNOWS2000中的磁盘配额[4]。
  小结
  在现代化的教学环境中,针对现有管理和利用教学资源时存在的问题,提出了专用教学资源文件服务器概念,其中主要采用RAID和磁盘配额技术,使教师和学生充分利用了现代化的教学手段,教学资源利用率达到最大化,教师的教案教学资料在课后也可以被学生共享,供学生复习,而学生也可以在课后继续完成他们在课堂上未及时完成的任务,教与学连续而不中断,极大地提高了教学效果。

本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u2/69258/showart_721767.html

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发表于 2008-09-12 09:39 |显示全部楼层

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发表于 2008-09-12 09:48 |显示全部楼层

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发表于 2008-12-01 16:33 |显示全部楼层

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发表于 2008-12-01 16:38 |显示全部楼层
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