磁盘阵列:RAID

Edvis

                    我们可能经常听到SAN（Storage Area Networks，存储区域网络）和NAS（Network Attached Storage，网络连接存储）这两个术语，NAS就是专门用一台主机存储数据，以TCP/IP协议来提供类似文件服务器的功能。它可以直接放在网络上，供用户访问数据。SAN则类似一台存储设备，通过光纤信道供某几台主机进行数据访问。它们价格昂贵，维护成本很高，但是存储性能安全性能都很好。不管哪种架构，它们都使用的是磁盘阵列RAID来作为基础的。
一、RAID是什么?
    RAID的基本目的就是把多个小型的廉价的磁盘驱动器合并成一组阵列来达到大型昂贵的驱动器所无法达到的性能或冗余性，这个驱动器阵列在计算机眼中就如同一个单一的逻辑贮存单元或驱动器。
二、RAID技术简介
    RAID 是一种在多个磁盘上分散信息的存储方法，它使用磁盘分条（disk striping，RAID 级别 0）、磁盘镜像（disk mirroring，RAID 级别 1）、和带有奇偶校验的磁盘分条（disk striping with parity，RAID 级别 5）之类的技术来达到冗余性，减低潜伏时间，并且（或者）增加磁盘读写的带宽，提高从硬盘崩溃中恢复数据的能力。
    RAID 的基本原理是，数据必须使用一致的形式被分散到阵列中的驱动器上。要达到这个目的，数据必须被分割成大小一致的“块”（大小通常是 32K 或 64K，也可使用不同大小）。每一块都会根据所用的 RAID 级别而写入其中的一个硬盘驱动器。当数据要被读取时，这个进程就会反过来进行，造成一个多个驱动器好象是一个大驱动器的假象。
三、RAID分类
1、硬件RAID
    基于硬件独立于主机之外地来管理RAID子系统，并且它在主机中只用一个磁盘来代表每一组 RAID阵列。
    连接到SCSI控制器的，把RAID阵列表示为单个SCSI驱动器的设备就是一个硬件RAID的例子。一个外部的RAID系统把所有RAID处理“智能”都转移到位于内部磁盘子系统中的控制器中。整个子系统都是通过一个普通的SCSI控制器连接到主机上，对主机而言，它就象一个单一的磁盘。
    RAID控制器还以卡的形式出现。它充当操作系统的SCSI控制器，但却控制所有驱动器本身的实际通讯。在这些情况下，你把驱动器插入到RAID控制器中，就如同SCSI控制器一般，但是，在这之后，你把它们添加到RAID控制器的配置里，操作系统决不会知道其中的区别。
2、软件RAID
    软件RAID在内核磁盘（块设备）编码中实现各类RAID级别。因为它不需要昂贵的磁盘控制器卡或热交换底盘，软件RAID提供了最廉价的解决方法。它还可以用在较便宜的IDE磁盘以及SCSI磁盘。使用今日的快速CPU，软件RAID的性能能够超出硬件RAID。
    Linux内核的MD驱动程序是RAID解决方案的一个例子。它完全独立于硬件。基于软件的阵列的性能独立于服务器CPU的性能和载量之外。
四、RAID级别和线形支持
RAID支持各类配置，包括级别 0、1、4、5、和线形，这些RAID类型的定义如下：
   级别0：经常被称作“分条”，它是面向性能的分条数据映射技术。这意味着被写入阵列的数据被分割成条，然后被写入阵列中的其它磁盘成员，从而允许低费用的高度I/O性能，但是它不提供冗余性。级别0阵列的贮存能力等于硬件RAID所有成员磁盘的总能力或软件RAI 中所有成员分区的总能力。
   级别1：被使用的时期长于任何其它形式的RAID。级别1通过在阵列中的每个成员磁盘上写入相同的数据（在磁盘上留一个“镜像”副本）来提供冗余性。由于镜像的简单性和高度的数据可用性，它目前仍然很流行。使用两个以上磁盘操作的级别1可能会在读取时使用并行访问来获得高速数据传输，但是它更常用的是独立操作以提供高速I/O传输率。级别1提供了极佳的数据可靠性，并提高了读取任务繁重的程序的执行性能，但是它相对的费用也较高。
   级别4:使用集中到单个磁盘驱动器上的奇偶校验来保护数据。它更适合于事务性的I/O而不是大型文件传输。由于专职的奇偶校验磁盘代表了固有瓶颈，级别4极少在没有写回缓存之类的技术陪同的情况下使用。虽然级别4在某些分区方案中是一种可选项目，它在 Red Hat Linux RAID安装中却不是一个允许的选项。
  级别5:这是最普遍的RAID类型。通过在某些或全部阵列成员磁盘驱动器中分布奇偶校验RAID 5避免了级别4中固有的写入瓶颈。唯一的性能瓶颈是奇偶计算进程。使用现代的CPU和软件RAID，这种情况通常不是什么大问题。与级别4一样，其结果是非对称性能，读取大大地超过了写入性能。级别5经常与写回缓存一起使用来减低这种非对称性。硬件级别5的贮存能力相当于所有成员磁盘去掉一个后的贮存能力。软件RAID级别5的贮存能力相当于所有成员分区去掉一个后的贮存能力（如果它们的大小相同）。
  线形RAID:是一种简单的驱动器聚组以便创建一个较大的虚拟驱动器。在线形RAID中，区块从一个成员驱动器到另一个成员驱动器被依次分配，只有在第一个驱动器被完全填充后，才转到下一个驱动器。这种聚组没有提供任何性能方面的利益，因为I/O操作不太可能在成员驱动器间被分开。线形RAID也没有提供任何冗余性，事实上，它降低了可靠性，如果任何一个成员驱动器失效了，整个阵列都不能被使用，但是它的贮存能力是所有成员磁盘的总和。
               
               
               

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