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RAID磁碟陣列原理及應用

發佈時機:2015-10-30 15:21:09  瀏覽:

 RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的縮寫,中文簡稱為獨立冗余磁碟陣列。簡單的說,RAID是一種把多塊獨立的硬碟(物理硬碟)按不同的方式組合起來形成一個硬碟組(邏輯硬碟),從而提供比單個硬碟更高的存儲性能和提供數據備份技術。組成磁碟陣列的不同方式成為RAID級別(RAID Levels)。在用戶看起來,組成的磁碟組就像是一個硬碟,用戶可以對它進行分區,格式化等等。總之,對磁碟陣列的操作與單個硬碟一模一樣。不同的是,磁碟陣列的存儲速度要比單個硬碟高很多,而且可以提供自動數據備份。數據備份的功能是在用戶數據一旦發生損壞後,利用備份信息可以使損壞數據得以恢復,從而保障了用戶數據的安全性。


雖然RAID包含多塊硬碟,但是在操作系統下是作為一個獨立的大型存儲設備出現。利用RAID技術於存儲系統的好處主要有以下三種:

1. 通過把多個磁碟組織在一起作為一個邏輯卷提供磁碟跨越功能;

2. 通過把數據分成多個數據塊(Block)並行寫入/讀出多個磁碟以提高訪問磁碟的速度;

3. 通過鏡像或校驗操作提供容錯能力;

最初開發RAID的主要目的是節省成本,當時幾塊小容量硬碟的價格總和要低於大容量的硬碟。目前來看RAID在節省成本方面的作用並不明顯,但是 RAID可以充分發揮出多塊硬碟的優勢,實現遠遠超出任何一塊單獨硬碟的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外,RAID還可以提供良好的容錯能力,在任何一塊硬碟出現問題的情況下都可以繼續工作,不會受到損壞硬碟的影響。

RAID技術分為幾種不同的等級,分別可以提供不同的速度,安全性和性價比。根據實際情況選擇適當的RAID級別可以滿足用戶對存儲系統可用性、性能和容量的要求。常用的RAID級別有以下幾種:NRAID,JBOD,RAID0,RAID1,RAID1+0,RAID3,RAID5等。目前經常使用的是RAID5和RAID(1+0)。

磁碟陣列(Disk Array)是由一個硬碟控制器來控制多個硬碟的相互連接,使多個硬碟的讀寫同步,減少錯誤,增加效率和可靠度的技術。磁碟陣列卡則是實現這一技術的硬件產品,磁碟陣列卡擁有一個專門的處理器,還擁有專門的存貯器,用於高速緩衝數據。使用磁碟陣列卡服務器對磁碟的操作就直接通過陣列卡來進行處理,因此不需要大量的CPU及系統內存資源,不會降低磁碟子系統的性能。陣列卡專用的處理單元來進行操作,它的性能要遠遠高於常規非陣列硬碟,並且更安全更穩定。

RAID技術的兩大特點:一是速度、二是安全,由於這兩項優點,RAID技術早期被應用於高級服務器中的SCSI接口的硬碟系統中,隨著近年計算機技術的發展,PC機的CPU的速度已進入GHz 時代。IDE接口的硬碟也不甘落後,相繼推出了ATA66和ATA100硬碟。這就使得RAID技術被應用於中低檔甚至個人PC機上成為可能。RAID通常是由在硬碟陣列塔中的RAID控制器或電腦中的RAID卡來實現的。

 

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