磁盘阵列基本知识.doc

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1、第二章磁盘阵列什么是磁盘阵列（RAID）所谓磁盘阵列(RAID)是指将多块磁盘连成一个阵列，并以某种方式读写磁盘，该读写方式可以保证一块或多块磁盘失效时能有效地防止数据丢失。冗余磁盘阵列RAID(RedundantArrayofIndependentDisks)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RedundantArrayofInexpensiveDisks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

2、保护技术。RAID的具体实现可以靠硬件也可以靠软件，WindowsNT（WIN2000）操作系统就提供软件RAID功能，但硬件和软件两者的性能差别较大。RAID级别的定义现在RAID的级别一般有RAID0、RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7，另外还有一些相应的组合，RAID（0＋1）、RAID30、RAID50。ØRAID0亦称为带区集。可以把多块硬盘（至少2块）连接在一起而组成一个容量更大的存储设备。处理数据时把数据分块并且同时读写入组成RAID的磁盘，从而大大提高I/O速率。RAID0设计简单且实现成本较低，但RAID0

3、没有冗余或错误修复能力，并且只要组成RAID的磁盘中有一块出现故障，整个RAID系统的数据将丢失，无法进行任何补救。RAID0可以提供更多的可用空间和更好的性能，但是整个系统是非常不可靠的，所以，在所有的级别中，RAID0的速度是最快的。但是RAID0没有冗余功能的，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都无法使用。RAID0最少需要的硬盘数目2容量N备余NoØRAID1也称为磁盘镜像，至少需要2块硬盘。每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘。对任何一个磁盘的数据写入都会被复制到镜像盘中，并且系统可以从一组镜像盘中的任何一个磁盘读取数据。RAID1下，任何一块硬盘的故障都不会影

4、响到系统的正常运行，而且只要在任何一对镜像盘中有一块磁盘可以使用，系统便可以正常运行；当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用相应的镜像盘读写数据，RAID1甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时不间断地工作。在RAID1下，我们所能使用的空间只是所有磁盘容量总和的一半，增加了系统的成本，是所有RAID上磁盘利用率最低的一个级别。RAID1最少需要的硬盘数目2容量N/2备余YesØRAID3RAID3使用一个专门的独立磁盘存放所有的校验数据，而在剩余的磁盘中以与RAID0相似的方式分割并读写数据，即可视为“RAID3=RAID0+校验盘”。虽然RAID3具有容错能力，但整

5、个系统会因校验而受到影响，当一块磁盘失效时，该磁盘上的所有数据块必须使用校验信息重新建立；当我们更换了损坏的磁盘之后，系统必须一个数据块一个数据块地重建坏盘中的数据：整个过程包括读取带区，计算丢失的数据块和向新盘写入新的数据块等；所以，重建活动最好是在RAID系统空闲的时候进行，否则整个系统的性能就会受到严重的影响；鉴于这种原因，RAID3更加适用于那些写入操作较少，读取操作较多的应用环境，例如数据库和WEB服务器等。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高，但是硬盘利用率得到了很大的提高，为n-1。不过，如果校验盘（物理）损坏的话，则全部数据都无法使用，故为了解

6、决这一缺陷，产生了RAID5技术。RAID3最小需要的硬盘数3容量N-1备余YesØRAID5在运行机制上，RAID5和RAID3完全相同，也是由几个数据块共享一个校验块。RAID5和RAID3的最大区别在于RAID5不是把所有的校验块集中保存在一个专门的校验盘中，而是分散到所有的数据盘中。RAID5使用了一种特殊的算法，可以计算出任何一个校验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡，从而消除了产生瓶颈的可能，并避免了像RAID3那样因校验盘损坏而导致系统失去容错能力的严重故障。硬盘的利用率为n-1。RAID5Minimum

7、Disksrequired3CapacityN-1RedundancyYesRAID(0+1)结合了RAID0和RAID1–条块化读写的同时使用镜像操作。RAID(0+1)允许多个硬盘损坏，因为它完全使用硬盘来实现资料备余。如果有超过两个硬盘做RAID1，系统会自动实现RAID(0+1)。RAID(0+1)最少需要的硬盘数目4容量N/2备余YesØRAID30实施情况同Level0数据条阵列，其中，每一段都是一个RAID3阵列。它的冗余与容错能力同RAID3。这对需要具有高数据传输率的RAID3配置的IT系统有益，但是它价格较