| RAID是什么？ | 出處：PConline 責任編輯：sfman |
| [02-6-4 9:07] | 作者：馬杰 |
| RAID代表Redundant Array of Inexpensive (or Independent) Drive。RAID的優(yōu)點(diǎn)在于三個(gè)方面即可用性（Availability）、容量(Capacity)及性能(Performance)。利用RAID技術(shù)于存儲系統的好處主要有以下三種 通過(guò)把多個(gè)磁盤(pán)組織在一起作為一個(gè)邏輯卷提供磁盤(pán)跨越功能 通過(guò)把數據分成多個(gè)數據塊（Block）并行寫(xiě)入/讀出多個(gè)磁盤(pán)以提高訪(fǎng)問(wèn)磁盤(pán)的速度 通過(guò)鏡像或校驗操作提供容錯能力 根據實(shí)際情況選擇適當的RAID級別可以滿(mǎn)足用戶(hù)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，RAID0+1，RAID3，RAID5等。為提高可靠性和性能，常使用RAID5和RAID（0+1）。下面分別簡(jiǎn)要介紹各自的原理及特點(diǎn)： NRAID即Non-RAID，所有磁盤(pán)的容量組合成一個(gè)邏輯盤(pán)，沒(méi)有數據塊分條（no block stripping）。NRAID不提供數據冗余。要求至少一個(gè)磁盤(pán)。 JBOD代表Just a Bunch of Drives，磁盤(pán)控制器把每個(gè)物理磁盤(pán)看作獨立的磁盤(pán)，因此每個(gè)磁盤(pán)都是獨立的邏輯盤(pán)。JBOD也不提供數據冗余。要求至少一個(gè)磁盤(pán)。 RAID0即Data Stripping數據分條技術(shù)。整個(gè)邏輯盤(pán)的數據是被分條（stripped）分布在多個(gè)物理磁盤(pán)上，可以并行讀/寫(xiě)，提供最快的速度，但沒(méi)有冗余能力。要求至少兩個(gè)磁盤(pán)。我們通過(guò)RAID 0可以獲得更大的單個(gè)磁盤(pán)的容量，且通過(guò)對多個(gè)磁盤(pán)的同時(shí)讀取獲得更高的存取速度。RAID 0首先考慮的是磁盤(pán)的速度和容量，忽略了安全，只要其中一個(gè)磁盤(pán)住了問(wèn)題，那么整個(gè)陣列的數據都會(huì )不保了。 RAID 1，又稱(chēng)鏡像方式，也就是數據的冗余。在整個(gè)鏡像過(guò)程中，只有一半的磁盤(pán)容量是有效的(另一半磁盤(pán)容量用來(lái)存放同這一半完全一樣的數據)。同RAID 0相比，RAID 1首 先考慮的是安全性，容量減半、速度不變。為了達到既高速又安全，出現了RAID 10(或者叫RAID 0+1)，可以把RAID 10簡(jiǎn)單地理解成由多個(gè)磁盤(pán)組成的RAID 0陣列再進(jìn)行鏡像。 RAID 3和RAID 5都是校驗方式。RAID 3的工作方式是用一塊磁盤(pán)存放校驗數據。由于任何數據的改變都要修改相應的數據校驗信息，存放數據的磁盤(pán)有好幾個(gè)且并行工作，而存放校驗數據的磁盤(pán)只有一個(gè)，這就帶來(lái)了校驗數據存放時(shí)的瓶頸。RAID 5的工作方式是將各個(gè)磁盤(pán)生成的數據校驗切成塊，分別存放到組成陣列的各個(gè)磁盤(pán)中去，這樣就緩解了校驗數據存放時(shí)所產(chǎn)生的瓶頸問(wèn)題，但是分割數據及控制存放都要付出速度上的代價(jià)。RAID 30、RAID 50相對應的工作方式可以像RAID 10那樣去理解。 由此可見(jiàn)，使用RAID功能組成陣列，總能做到單個(gè)磁盤(pán)無(wú)法做到的功能，所以說(shuō)RAID卡+多磁盤(pán)對我們來(lái)說(shuō)是充滿(mǎn)誘惑的。 |
RAID ，為 Redundant Arrays of Independent Disks 的簡(jiǎn)稱(chēng)，中文為廉價(jià)冗余 磁盤(pán)陣列 。 磁盤(pán)陣列 其實(shí)也分為軟陣列 (Software Raid) 和硬陣列 (Hardware Raid) 兩種 . 軟陣列即通過(guò)軟件程序并由計算機的 CPU 提供運行能力所成 . 由于軟件程式不是一個(gè)完整系統故只能提供最基本的 RAID 容錯功能 . 其他如熱備用硬盤(pán)的設置 , 遠程管理等功能均一一欠奉 . 硬陣列是由獨立操作的硬件提供整個(gè) 磁盤(pán)陣列 的控制和計算功能 . 不依靠系統的 CPU 資源 .
由于硬陣列是一個(gè)完整的系統 , 所有需要的功能均可以做進(jìn)去 . 所以硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好 . 而且 , 如果你想把系統也做到 磁盤(pán)陣列 中 , 硬陣列是唯一的選擇 . 故我們可以看市場(chǎng)上 RAID 5 級的磁盤(pán)陣列均為硬陣列 . 軟 陣列只適用于 Raid 0 和 Raid 1. 對于我們做鏡像用的鏡像塔 , 肯定不會(huì )用 Raid 0 或 Raid 1 。作為高性能的存儲系統，巳經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應用。 RAID 的級別從 RAID 概念的提出到現在，巳經(jīng)發(fā)展了六個(gè)級別， 其級別分別是 0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 等。但是最常用的是 0 、 1 、 3 、 5 四個(gè)級別。下面就介紹這四個(gè)級別。
RAID 0 ：將多個(gè)較小的磁盤(pán)合并成一個(gè)大的磁盤(pán)，不具有冗余，并行 I/O ，速度最快。 RAID 0 亦稱(chēng)為帶區集。它是將多個(gè) 磁盤(pán)并列起來(lái)，成為一個(gè)大硬盤(pán)。在存放數據時(shí)，其將數據按磁盤(pán)的個(gè)數來(lái)進(jìn)行分段，然后同時(shí)將這些數據寫(xiě)進(jìn)這些盤(pán)中。 所以，在所有的級別中， RAID 0 的速度是最快的。但是 RAID 0 沒(méi)有冗余功能的，如果一個(gè)磁盤(pán)（物理）損壞，則所有的數 據都無(wú)法使用。
RAID 1 ：兩組相同的磁盤(pán)系統互作鏡像，速度沒(méi)有提高，但是允許單個(gè)磁盤(pán)錯，可靠性最高。 RAID 1 就是鏡像。其原理為 在主硬盤(pán)上存放數據的同時(shí)也在鏡像硬盤(pán)上寫(xiě)一樣的數據。當主硬盤(pán)（物理）損壞時(shí)，鏡像硬盤(pán)則代替主硬盤(pán)的工作。因 為有鏡像硬盤(pán)做 數據備份 ，所以 RAID 1 的數據安全性在所有的 RAID 級別上來(lái)說(shuō)是最好的。但是其磁盤(pán)的利用率卻只有 50% ， 是所有 RAID 上磁盤(pán)利用率最低的一個(gè)級別。
RAID 3： RAID 3 存放數據的原理和 RAID0 、 RAID1 不同。 RAID 3 是以一個(gè)硬盤(pán)來(lái)存放數據的奇偶校驗位，數據則分段存儲于其余硬盤(pán) 中。它象 RAID 0 一樣以并行的方式來(lái)存放數，但速度沒(méi)有 RAID 0 快。如果數據盤(pán)（物理）損壞，只要將壞硬盤(pán)換掉， RAID
控制系統則會(huì )根據校驗盤(pán)的數據校驗位在新盤(pán)中重建壞盤(pán)上的數據。不過(guò)，如果校驗盤(pán)（物理）損壞的話(huà)，則全部數據都 無(wú)法使用。利用單獨的校驗盤(pán)來(lái)保護數據雖然沒(méi)有鏡像的安全性高，但是硬盤(pán)利用率得到了很大的提高，為 n-1 。
RAID 5 ：向陣列中的磁盤(pán)寫(xiě)數據，奇偶校驗數據存放在陣列中的各個(gè)盤(pán)上，允許單個(gè)磁盤(pán)出錯。 RAID 5 也是以數據的校驗 位來(lái)保證數據的安全，但它不是以單獨硬盤(pán)來(lái)存放數據的校驗位，而是將數據段的校驗位交互存放于各個(gè)硬盤(pán)上。這樣， 任何一個(gè)硬盤(pán)損壞，都可以根據其它硬盤(pán)上的校驗位來(lái)重建損壞的數據。硬盤(pán)的利用率為 n-1 。
RAID 0 － 1 ：同時(shí)具有 RAID 0 和 RAID 1 的優(yōu)點(diǎn)。
說(shuō)到磁盤(pán)陣列(RAID，Redundant Array of Independent Disks)，現在幾乎成了網(wǎng)管員所必須掌握的一門(mén)技術(shù)之一，特別是中小型企業(yè)，因為磁盤(pán)陣列應用非常廣泛，它是當前數據備份的主要方案之一。然而，許多網(wǎng)管員只是在各種媒體上看到相關(guān)的理論知識介紹，卻并沒(méi)有看到一些實(shí)際的磁盤(pán)陣列配置方法，所以仍只是一知半解，到自己真正配置時(shí)，卻無(wú)從下手。
本文要以一個(gè)具體的磁盤(pán)陣列配置方法為例向大家介紹磁盤(pán)陣列的一些基本配置方法，給出一些關(guān)鍵界面，使各位對磁盤(pán)陣列的配置有一個(gè)理性認識。當然為了使各位對磁盤(pán)陣列有一個(gè)較全面的介紹，還是先來(lái)簡(jiǎn)要回顧一下有關(guān)磁盤(pán)陣列的理論知識，這樣可以為實(shí)際的配置找到理論依據。
一、磁盤(pán)陣列實(shí)現方式
磁盤(pán)陣列有兩種方式可以實(shí)現，那就是“軟件陣列”與“硬件陣列”。
軟件陣列是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò )操作系統自身提供的磁盤(pán)管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤(pán)配置成邏輯盤(pán)，組成陣列。如微軟的Windows NT/2000 Server/Server 2003和NetVoll的NetWare兩種操作系統都可以提供軟件陣列功能，其中Windows NT/2000 Server/Server 2003可以提供RAID 0、RAID 1、RAID 5;NetWare操作系統可以實(shí)現RAID 1功能。軟件陣列可以提供數據冗余功能，但是磁盤(pán)子系統的性能會(huì )有所降低，有的降代還比較大，達30%左右。
硬件陣列是使用專(zhuān)門(mén)的磁盤(pán)陣列卡來(lái)實(shí)現的，這就是本文要介紹的對象?，F在的非入門(mén)級服務(wù)器幾乎都提供磁盤(pán)陣列卡，不管是集成在主板上或非集成的都能輕松實(shí)現陣列功能。硬件陣列能夠提供在線(xiàn)擴容、動(dòng)態(tài)修改陣列級別、自動(dòng)數據恢復、驅動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數據保護、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。
磁盤(pán)陣列卡擁有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的處理器，如Intel的I960芯片，HPT370A/372 、Silicon Image SIL3112A等，還擁有專(zhuān)門(mén)的存貯器，用于高速緩沖數據。這樣一來(lái)，服務(wù)器對磁盤(pán)的操作就直接通過(guò)磁盤(pán)陣列卡來(lái)進(jìn)行處理，因此不需要大量的CPU及系統內存資源，不會(huì )降低磁盤(pán)子系統的性能。陣列卡專(zhuān)用的處理單元來(lái)進(jìn)行操作，它的性能要遠遠高于常規非陣列硬盤(pán)，并且更安全更穩定。
二、幾種磁盤(pán)陣列技術(shù)
RAID技術(shù)是一種工業(yè)標準，各廠(chǎng)商對RAID級別的定義也不盡相同。目前對RAID級別的定義可以獲得業(yè)界廣泛認同的有4種，RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和RAID 5。
RAID 0是無(wú)數據冗余的存儲空間條帶化，具有成本低、讀寫(xiě)性能極高、存儲空間利用率高等特點(diǎn)，適用于音、視頻信號存儲、臨時(shí)文件的轉儲等對速度要求極其嚴格的特殊應用。但由于沒(méi)有數據冗余，其安全性大大降低，構成陣列的任何一塊硬盤(pán)的損壞都將帶來(lái)災難性的數據損失。這種方式其實(shí)沒(méi)有冗余功能，沒(méi)有安全保護，只是提高了磁盤(pán)讀寫(xiě)性能和整個(gè)服務(wù)器的磁盤(pán)容量。一般只適用磁盤(pán)數較少、磁盤(pán)容易比較緊缺的應用環(huán)境中，如果在RAID 0中配置4塊以上的硬盤(pán)，對于一般應用來(lái)說(shuō)是不明智的。
RAID 1是兩塊硬盤(pán)數據完全鏡像，安全性好，技術(shù)簡(jiǎn)單，管理方便，讀寫(xiě)性能均好。因為它是一一對應的，所以它無(wú)法單塊硬盤(pán)擴展，要擴展，必須同時(shí)對鏡像的雙方進(jìn)行同容量的擴展。因為這種冗余方式為了安全起見(jiàn)，實(shí)際上只利用了一半的磁盤(pán)容量，數據空間浪費大。
RAID 0+1綜合了RAID 0和RAID 1的特點(diǎn)，獨立磁盤(pán)配置成RAID 0，兩套完整的RAID 0互相鏡像。它的讀寫(xiě)性能出色，安全性高，但構建陣列的成本投入大，數據空間利用率低。
RAID 5是目前應用最廣泛的RAID技術(shù)。各塊獨立硬盤(pán)進(jìn)行條帶化分割，相同的條帶區進(jìn)行奇偶校驗(異或運算)，校驗數據平均分布在每塊硬盤(pán)上。以n塊硬盤(pán)構建的RAID 5陣列可以有n-1塊硬盤(pán)的容量，存儲空間利用率非常高。任何一塊硬盤(pán)上的數據丟失，均可以通過(guò)校驗數據推算出來(lái)。它和RAID 3最大的區別在于校驗數據是否平均分布到各塊硬盤(pán)上。RAID 5具有數據安全、讀寫(xiě)速度快，空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)，應用非常廣泛，但不足之處是如果1塊硬盤(pán)出現故障以后，整個(gè)系統的性能將大大降低。
RAID 1、RAID 0+1、RAID 5陣列配合熱插拔(也稱(chēng)熱可替換)技術(shù)，可以實(shí)現數據的在線(xiàn)恢復，即當RAID陣列中的任何一塊硬盤(pán)損壞時(shí)，不需要用戶(hù)關(guān)機或停止應用服務(wù)，就可以更換故障硬盤(pán)，修復系統，恢復數據，對實(shí)現高可用系統具有重要的意義。
三、磁盤(pán)陣列配置實(shí)例
當硬盤(pán)連接到陣列卡(RAID)上時(shí)，操作系統將不能直接看到物理的硬盤(pán)，因此需要創(chuàng )建成一個(gè)一個(gè)的被設置為RAID0、1或者5等的邏輯磁盤(pán)(也叫容器)，這樣系統才能夠正確識別它。當然，邏輯磁盤(pán)(Logic Drive)、容器(Container)或虛擬磁盤(pán)(Virtual Drive)均表示一個(gè)意思，只是不同陣列卡產(chǎn)商的不同叫法?？蓞⒁?jiàn)以下配置的服務(wù)器有Dell Power Edge 7x0系列和Dell PowerEdge 1650服務(wù)器。
磁盤(pán)陣列的配置通常是利用磁盤(pán)陣列卡的BIOS工具進(jìn)行的，也有使用第三方提供的配置工具軟件去實(shí)現對陣列卡的管理，如Dell Array Manager。本文要介紹的是在DELL服務(wù)器中如何利用陣列卡的BIOS工具進(jìn)行磁盤(pán)陣列配置的方法。
如果在您的DELL服務(wù)器中采用的是Adaptec磁盤(pán)陣列控制器(PERC2、PERC2/SI、PERC3/SI和PERC3/DI)，在系統開(kāi)機自檢時(shí)將看到以下信息:
Dell PowerEdge Expandable RAID Controller 3/Di, BIOS V2.7-x [Build xxxx](c) 1998-2002 Adaptec, Inc. All Rights Reserved. <<< Press CTRL+A for Configuration Utility! >>>
如果您的DELL服務(wù)器配置的是一塊AMI/LSI磁盤(pán)陣列控制器(PERC2/SC、PERC2/DC、PERC3/SC、PERC3/DC、PERC4/DI和PERC4/DC)，則在系統開(kāi)機自檢的時(shí)候將看到以下信息:
Dell PowerEdge Expandable RAID Controller BIOS X.XX Jun 26.2001 Copyright (C) AMERICAN MEGATRENDS INC.
Press CTRL+M to Run Configuration Utility or Press CTRL+H for WebBios或者
PowerEdge Expandable RAID Controller BIOS X.XX Feb 03,2003 Copyright (C) LSI Logic Corp.
Press CTRL+M to Run Configuration Utility or Press CTRL+H for WebBios
下面對以上兩種情況分別予以介紹。
1. 在A(yíng)daptec磁盤(pán)陣列控制器上創(chuàng )建Raid(容器)
在這種陣列卡上創(chuàng )建容器的步驟如下(注意:請預先備份您服務(wù)器上的數據，配置磁盤(pán)陣列的過(guò)程將會(huì )刪除服務(wù)器硬盤(pán)上的所有數據!):
第1步，首先當系統在自檢的過(guò)程中出現如(圖1)提示時(shí)，同時(shí)按下“Ctrl+A”組合鍵。進(jìn)入如(圖2)所示的磁盤(pán)陣列卡的配置程序界面。
第2步，然后選擇“Container configuration utility”，進(jìn)入如(圖3)所示配置界面。
第3步，選擇“Initialize Drivers“選項去對新的或是需要重新創(chuàng )建容器的硬盤(pán)進(jìn)行初始化(注意: 初始話(huà)硬盤(pán)將刪去當前硬盤(pán)上的所有數據)，按回車(chē)后進(jìn)入如(圖4)所示界面。在這個(gè)界面中出現了RAID卡的通道和連接到該通道上的硬盤(pán)，使用“Insert”鍵選中需要被初始化的硬盤(pán)(具體的使用方法參見(jiàn)界面底部的提示，下同)。
第4步，全部選擇完成所需加入陣列的磁盤(pán)后，按加車(chē)鍵，系統鍵彈出如(圖5)所示警告提示框。提示框中提示進(jìn)行初始化操作將全部刪除所選硬盤(pán)中的數據，并中斷所有正在使用這些硬盤(pán)的用戶(hù)。
第5步，按“Y”鍵確認即可，進(jìn)入如(圖6)所示配置主菜單(Main Menu)界面。硬盤(pán)初始化后就可以根據您的需要，創(chuàng )建相應陣列級別(RAID1,RAID0等)的容器了。這里我們以RAID5為例進(jìn)行說(shuō)明。在主菜單界面中選擇“Create container”選項。
圖6
第6步，按回車(chē)鍵后進(jìn)入如(圖7)所示配置界面，用“insert”鍵選中需要用于創(chuàng )建Container(容器)的硬盤(pán)到右邊的列表中去。然后按回車(chē)鍵。在彈出來(lái)的如(圖8)所示配置界面中用回車(chē)選擇RAID級別，輸入Container的卷標和大小。其它均保持默認不變。然后在“Done”按鈕上單擊確認即可。
第7步，這是系統會(huì )出現如(圖9)所示提示，提示告訴用戶(hù)當所創(chuàng )建的容器沒(méi)有被成功完成“Scrub(清除)”之前，這個(gè)容器是沒(méi)有冗余功能的。
第8步，單擊回車(chē)后返回到如(圖6)所示主菜單配置界面，選中“Manage containers”選項，單擊回車(chē)后即彈出當前的容器配置狀態(tài)，如(圖10)所示。選中相應的容器，檢查這個(gè)容器的“Container Status”選項中的“Scrub”進(jìn)程百分比。當它變?yōu)?#8220;Ok”后，這個(gè)新創(chuàng )建的Container便具有了冗余功能。
第9步，容不得器創(chuàng )建好后，使用“ESC”鍵退出磁盤(pán)陣列配置界面，并重新啟動(dòng)計算機即可。
2. 在A(yíng)IM/LSI磁盤(pán)陣列控制器上創(chuàng )建Logical Drive(邏輯磁盤(pán))
注意:請預先備份您服務(wù)器上的數據，配置磁盤(pán)陣列的過(guò)程將會(huì )刪除您的硬盤(pán)上的所有數據!整個(gè)磁盤(pán)陣列配置過(guò)程與上面介紹的在A(yíng)daptec磁盤(pán)陣列控制器上創(chuàng )建容器的方法類(lèi)似。具體如下:
第1步，在開(kāi)機自檢過(guò)程中，出現如(圖11)所示提示時(shí)，按下“Control+M”組合鍵，進(jìn)入如(圖12)所示的RAID的配置界面。
第2步，按任意鍵繼續，繼續進(jìn)入如(圖13)所示管理主菜單(Management Menu)配置界面。選中“Configure”選項，然后按回車(chē)鍵，即彈出下級子菜單，如(圖14)所示。
第3步，如果需要重新配置一個(gè)RAID，請選中“New Configuration”;如果已經(jīng)存在一個(gè)可以使用的邏輯磁盤(pán)，請選中“View/Add Configuration”，并按回車(chē)鍵。在此，我們以新建磁盤(pán)陣列為例進(jìn)行介紹。選擇“New Configuration”選項。按回車(chē)鍵后，彈出一個(gè)小對話(huà)框，如(圖15)所示。
第4步，選擇“YES”項 ，并按回車(chē)鍵，進(jìn)入如(圖16)所示配置界面。使用空格鍵選中準備要創(chuàng )建邏輯磁盤(pán)的硬盤(pán)，當該邏輯磁盤(pán)里最后的一個(gè)硬盤(pán)被選中后，按回車(chē)鍵。
第5步，如果您的服務(wù)器中的陣列卡類(lèi)型是PERC4 DI/DC，此時(shí)在回車(chē)后，將顯示如(圖17)所示配置界面，否則請直接趕往第7步。
第6步，按空格鍵選擇陣列跨接信息，例如Span-1(跨接-1)，出現在陣列框內。 可以創(chuàng )建多個(gè)陣列，然后選擇將其跨接。
第7步，按“F10”鍵配置邏輯磁盤(pán)。選擇合適的RAID類(lèi)型，其余接受默認值。選中“Accept”，并按回車(chē)鍵確認，即彈出如(圖18)所示的最終配置信息提示框。
第8步，剛創(chuàng )建的邏輯磁盤(pán)需要經(jīng)過(guò)初始化才能使用。按ESC 鍵返回到如(圖13)所示的主菜單，選中“Initialize”選項，并按回車(chē)鍵，進(jìn)入如(圖19)所示初始化邏輯磁盤(pán)界面。
第9步，選中需要初始化的邏輯磁盤(pán)，按空格，彈出一個(gè)詢(xún)問(wèn)對話(huà)框，如(圖20)所示。選中“YES”，并按回車(chē)鍵，彈出初始化進(jìn)程(注意，初始化磁盤(pán)化損壞磁盤(pán)中的原有數據，需事先作好備份)。
第10步，初始化完成后，按任意鍵繼續，并重啟系統，RAID配置完成。
一、RAID介紹
RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的縮寫(xiě)，直譯為“廉價(jià)冗余磁盤(pán)陣列”，也簡(jiǎn)稱(chēng)為“磁盤(pán)陣列”。后來(lái)RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“獨立冗余磁盤(pán)陣列”，但這只是名稱(chēng)的變化，實(shí)質(zhì)性的內容并沒(méi)有改變?？梢园裄AID理解成一種使用磁盤(pán)驅動(dòng)器的方法，它將一組磁盤(pán)驅動(dòng)器用某種邏輯方式聯(lián)系起來(lái)，作為邏輯上的 一個(gè)磁盤(pán)驅動(dòng)器來(lái)使用。
RAID的優(yōu)點(diǎn)
1. 傳輸速率高。在部分RAID模式中，可以讓很多磁盤(pán)驅動(dòng)器同時(shí)傳輸數據，而這些磁盤(pán)驅動(dòng)器在邏輯上又是一個(gè)磁盤(pán)驅動(dòng)器，所以使用RAID可以達到單個(gè)的磁盤(pán)驅動(dòng)器幾倍的速率。因為CPU的速度增長(cháng)很快，而磁盤(pán)驅動(dòng)器的數據傳輸速率無(wú)法大幅提高，所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。
2. 更高的安全性。相較于普通磁盤(pán)驅動(dòng)器很多RAID模式都提供了多種數據修復功能，當RAID中的某一磁盤(pán)驅動(dòng)器出現嚴重故障無(wú)法使用時(shí)，可以通過(guò)RAID中的其他磁盤(pán)驅動(dòng)器來(lái)恢復此驅動(dòng)器中的數據，而普通磁盤(pán)驅動(dòng)器無(wú)法實(shí)現，這是使用RAID的第二個(gè)原因。
RAID的分類(lèi)
RAID 0，無(wú)冗余無(wú)校驗的磁盤(pán)陣列。數據同時(shí)分布在各個(gè)磁盤(pán)上，沒(méi)有容錯能力，讀寫(xiě)速度在RAID中最快，但因為任何一個(gè)磁盤(pán)損壞都會(huì )使整個(gè)RAID系統失效，所以安全系數反倒比單個(gè)的磁盤(pán)還要低。一般用在對數據安全要求不高，但對速度要求很高的場(chǎng)合，如：大型游戲、圖形圖像編輯等。此種RAID模式至少需要2個(gè)磁盤(pán)，而更多的磁盤(pán)則能提供更高效的數據傳輸。
RAID 1，鏡象磁盤(pán)陣列。每一個(gè)磁盤(pán)都有一個(gè)鏡像磁盤(pán)，鏡像磁盤(pán)隨時(shí)保持與原磁盤(pán)的內容一致。RAID1具有最高的安全性，但只有一半的磁盤(pán)空間被用來(lái)存儲數據。主要用在對數據安全性要求很高，而且要求能夠快速恢復被損壞的數據的場(chǎng)合。此種RAID模式每組僅需要2個(gè)磁盤(pán)
JBOD，JBOD(Just Bundle Of Disks)既簡(jiǎn)單磁盤(pán)捆綁。JBOD是在邏輯上把幾個(gè)物理磁盤(pán)一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)到一起，從而提供一個(gè)大的邏輯磁盤(pán)。JBOD上的數據簡(jiǎn)單的從第一個(gè)磁盤(pán)開(kāi)始存儲， 當第一個(gè)磁盤(pán)的存儲空間用完后， 再依次從后面的磁盤(pán)開(kāi)始存儲數據。JBOD存取性能完全等同于對單一磁盤(pán)的存取操作，也不提供數據安全保障。它只是簡(jiǎn)單的提供一種利用磁盤(pán)空間的方法，JBOD的存儲容量等于組成JBOD的所有磁盤(pán)的容量的總和。
Matrix RAID，矩陣磁盤(pán)陣列。是Intel 新近創(chuàng )立的一種針對SATA接口的專(zhuān)利RAID模式，特點(diǎn)是能在2個(gè)磁盤(pán)上同時(shí)實(shí)現RAID 0與RAID 1兩種模式，其工作原理是將2個(gè)磁盤(pán)中的每個(gè)磁盤(pán)的部分磁盤(pán)空間劃分出來(lái)組成RAID 0或1，而將剩余空間組成RAID1或0。Matrix RAID還有一個(gè)功能：支持RAID 1陣列分區的“熱備份”硬盤(pán)。通常支持Matrix RAID功能的主板具有四個(gè)SATA接口，而建立一組Matrix RAID只需要兩塊硬盤(pán)，使用兩個(gè)SATA接口。另外兩個(gè)閑置的SATA接口就可以插上硬盤(pán)，啟動(dòng)“熱備份”功能。當Matrix RAID系統中的一塊硬盤(pán)出現故障時(shí)，“熱備份”硬盤(pán)便會(huì )立刻接替它的工作，以保證RAID 1陣列分區中數據的安全。由于RAID 0陣列分區中的數據在一塊硬盤(pán)崩潰的時(shí)候就已經(jīng)損毀了，所以“熱備份”硬盤(pán)對RAID 0陣列是無(wú)效的。
以上是目前主流升技主板上搭載的RAID控制器所能支持的全部RAID模式，并且由于RAID控制器廠(chǎng)商和產(chǎn)品型號的不同，所能支持的RAID模式種類(lèi)也各不相同，只有極少數主板能夠全部支持上述的RAID模式，而每塊主板具體所支持的RAID模式種類(lèi)請至http://www.abit.com.cn 升技官方主頁(yè)的產(chǎn)品介紹當中核對查找。另有一些其他 RAID 模式基本用于專(zhuān)業(yè)服務(wù)器及工作站上使用，此處便不做介紹了。
RAID 模式下磁盤(pán)空間的使用
針對不同RAID 模式在實(shí)際運用中可以使用的磁盤(pán)空間分別有多少，在用列表舉例說(shuō)明：
* Matrix RAID由于其特殊的磁盤(pán)分配概念，所以在此單獨舉例說(shuō)明：
例如，使用2 塊 120G 的磁盤(pán)組成RAID 其總容量是240G，先建立一個(gè)RAID 0，并手動(dòng)指定一個(gè)1至238G之間的RAID 0模式的磁盤(pán)容量，然后利用剩余磁盤(pán)空間建立一個(gè)RAID 1模式。如：
100G（RAID 0）+ 70G（RAID 1）或
50G （RAID 0）+ 95G（RAID 1）等等
具體如何分配RAID 0與RAID 1的磁盤(pán)大小可按使用需求決定。
二、RAID 制作
如何制作RAID呢?
第一步：一般板載RAID控制器在主板BIOS中都會(huì )有控制器的開(kāi)啟與關(guān)閉選項，以及制作RAID所必備的 RAID BIOS的開(kāi)關(guān)選項，將他們設置開(kāi)啟并保存BIOS后，在開(kāi)機自檢時(shí)，在IDE設備檢測結束后，會(huì )有RAID BIOS自檢界面出現，按提示按特殊鍵進(jìn)入RAID BIOS 進(jìn)行創(chuàng )建、刪除、數據恢復等操作。設置Block Size（區塊大?。?，一般選64K至128K即可，區塊大對于大文件的讀取和大型游戲或程序的運行有益，而區塊小，對于小文件讀取或建立Web、BBS服務(wù)器等有益。然后保存RAID，要注意的是一擔磁盤(pán)被組建成RAID后磁盤(pán)上原有的數據將全部被抹除；
第二步：在安裝操作系統時(shí)要讓操作系統能夠正確識別已創(chuàng )建的RAID，并能在其上進(jìn)行系統的安裝，Windows 2000以前的操作系統由于架構關(guān)系在此及以下步驟就沒(méi)有相關(guān)設置了，而Windows 2000 / XP / 2003等操作系統在安裝一始就需要按提示按F6鍵告知安裝程序，有RAID設備需要手動(dòng)安裝驅動(dòng)程序。
第三步：按下F6后，系統沒(méi)有任何提示，也不會(huì )中斷系統的硬件檢測過(guò)程，而是在全部自檢完畢后，會(huì )進(jìn)入手動(dòng)驅動(dòng)安裝界面。此時(shí)，將主板附件中的軟盤(pán)驅動(dòng)程序放入軟驅內，按S鍵開(kāi)始手動(dòng)驅動(dòng)安裝；
提示軟驅內插入軟盤(pán)，按回車(chē)鍵確認；
安裝程序會(huì )讀取軟盤(pán)內的驅動(dòng)，并以列表形式列出。
由于受到安裝程序的限制，列表中的驅動(dòng)最多只能顯示四項，如驅動(dòng)大于四項的，可按上下鍵移動(dòng)顯示框，來(lái)顯示列表中的全部驅動(dòng)。
加載完成后，繼續操作系統安裝過(guò)程時(shí)就能正確識別RAID和正確的磁盤(pán)容量，利用Windows安裝程序自帶的分區及格式化工具可進(jìn)行分區及格式化并在RAID上安裝操作系統。
注意：在Windows全部安裝尚未完成時(shí)，切勿將軟盤(pán)從軟驅內取出，因為在安裝過(guò)程中還要多次讀取軟盤(pán)上的驅動(dòng)。
另外，如果出現以下畫(huà)面是請不要緊張，按確定即可，這是由于某些舊版本的驅動(dòng)程序尚未通過(guò)微軟的徽標認證，但是不會(huì )對使用造成任何影響的。
等到操作系統安裝全部完成并成功進(jìn)入Windows后，檢查磁盤(pán)盤(pán)符是否與分區設置時(shí)相符，相符即告成功。大部分RAID控制器在Windows 下可以通過(guò)該廠(chǎng)商推出的相應軟件程序，可以在Windows中對RAID進(jìn)行管理。以上就是制作RAID并在RAID上安裝Windows操作系統得大體步驟，而由于板載RAID控制器的廠(chǎng)牌不盡相同，所以在具體設置的項目名稱(chēng)和設置上有略微的差異。
目前升技主板上板載的RAID控制器的廠(chǎng)牌主要有HighPoint、SiliconImage、intel、VIA、nVIDIA、ULi、SiS等，下面就按照不同廠(chǎng)牌的常用型號對RAID制作過(guò)程中的相關(guān)細節作介紹。
HighPoint 374
使用的主板型號有AT7、IT7、AT7-MAX2、IT7-MAX2。
首先，將BIOS中的RAID開(kāi)關(guān)項開(kāi)啟并保存
隨后在RAID BIOS自薦畫(huà)面時(shí)按Ctrl+H鍵，進(jìn)入RAID BIOS設置：
選Create Array創(chuàng )建RAID；
進(jìn)入創(chuàng )建界面；
設置RAID 模式；
設置RAID 的名字（按自己喜好或RAID用戶(hù)隨便啦）；
設置區塊大小，然后保存設置；
RAID 組建后按操作系統對應加載驅動(dòng)程序
操作系統成功安裝完成即制作完成。
SiliconImage
升技主板使用過(guò)3112、3114、3132三種型號的控制器，對應型號如下：
雖然是三種不同的型號，但是BIOS設定和RAID BIOS界面大致相同，只是所支持的RAID 模式稍有不同，所以就一起來(lái)介紹了。
BIOS設定；
按Ctrl+S鍵進(jìn)入RAID BIOS主界面；
創(chuàng )建RAID；
自動(dòng)配置；
手動(dòng)配置，配置區塊大??；
選取磁盤(pán)；
確認磁盤(pán)容量；
保存退出；
驅動(dòng)加載
3112、3114的加載
3132 驅動(dòng)加載
操作系統成功安裝完成即制作完成。
intel
目前升技主板使用的intel RAID 控制器 分別是 intel ICH5R、ICH6R、ICH7R南橋芯片中集成的SATA RAID 控制器。主板型號對應有以下幾種：
它們的BIOS設定和RAID BIOS界面也大致相同，只是所支持的RAID 模式稍有不同，所以也一起來(lái)介紹了。
BIOS設定；
將On-Chip SATA 模式設定為 Enhanced Mode；
將On-Chip SATA Mode 設定為 RAID；
保存BIOS充啟后，按Ctrl+I 進(jìn)入RAID BIOS
創(chuàng )建RAID ；
確認創(chuàng )建；
RAID 0模式下磁盤(pán)信息；
Matrix RAID 模式下的磁盤(pán)信息（只有ICH6R、ICH7R能夠組建Matrix RAID）；
ICH5R（82801ER）與ICH6R（82801FR）軟盤(pán)驅動(dòng)加載；
ICH7R 軟盤(pán)驅動(dòng)加載；
組建成功Matrix RAID后，在安裝程序中識別出的磁盤(pán)容量；
操作系統成功安裝完成即制作完成。
VIA
由于VIA的8237及8237R南橋芯片集成了SATA RAID控制器，只要使用這兩種南橋芯片的主板都是支持SATA RAID的，型號如下：
Socket 478 平臺的 VI7、VT7；
Socket 462 平臺的 KV7、KV7-V、KW7，VA-20；
Socket 754 平臺的 KV8-MAX3、KV8、KV8PRO、KV8PRO-3rdEye、KV-80、KV-81、KV-85；
Socket 939 平臺的AV8、AV8-3rdEye、RocketBoy AV8、RocketBoy AV8-3rdEye、AX8、AX8-V、AX8 V2.0、AX8-3rdEye。
由于都是使用的8237及8237R南橋，所以設置基本相同，只是由于RAID BIOS版本不同會(huì )稍有變化。
BIOS中的OnChip IDE Device下將OnChip SATA MODE Select設定為RAID，有的主板BIOS選項為OnChip SATA RAID ROOM，將其設為Enabled，保存重啟即可；
按Tab鍵進(jìn)入RAID BIOS，選則Create Array創(chuàng )建RAID；
進(jìn)入RAID創(chuàng )建菜單；
選擇RAID 模式；
在選取磁盤(pán)和區塊大小后，選Start Create Process 進(jìn)行創(chuàng )建動(dòng)作，當提示Create New Array OK！時(shí)，表示創(chuàng )建成功；
退出RAID BIOS后，即可安裝操作系統，安裝時(shí)加載軟盤(pán)驅動(dòng)，絕大部分型號主板附帶的軟盤(pán)驅動(dòng)都是ABIT整合驅動(dòng)軟盤(pán)，在進(jìn)行下拉菜單項后即可選取VIA 的RAID 驅動(dòng)；
但也有如AX8系列主板附帶的軟盤(pán)驅動(dòng)稍有不同；
系統安裝成功后即告組建RAID成功。
nVIDIA
目前板載RAID主要有nForce2 MCP-RAID南橋與nForce3、nForce4系列單芯片中集成，對應主板如下:
它們的BIOS設定和RAID BIOS界面也大致相同，只是所支持的RAID 模式稍有差異，所以也一起來(lái)介紹。
BIOS設定：
將RAID Function設置為Enabled，然后將接有準備組建RAID的磁盤(pán)的端口RAID模式設置為Enabled，保存即可；
保存BIOS并重啟之后，按F10進(jìn)入RAID BIOS，設置RAID 模式；
設置區塊大??；
選取磁盤(pán)；
按F7結束，確認并保存后，按Ctrl+X退出；
加載驅動(dòng)；
在這里要注意的是nVIDIA系列的RAID控制器在加載軟盤(pán)驅動(dòng)時(shí)需要連續加載同系列的NVIDIA RAID CLASS DRIVER與NVIDIA nForce Storage Controller兩項驅動(dòng)，只加載其中任意一項都會(huì )導致磁盤(pán)無(wú)法正確識別，而無(wú)法完成操作系統安裝。
操作系統成功安裝完成即制作完成。
ULi
升技目前所使用的ULi RAID 控制器只有M1689單芯片中所集成的SATA RAID控制器，對應的主板有KU8和UL8兩款，RAID BIOS也完全相同。
BIOS設定；
保存BIOS重啟后，按Ctrl+A進(jìn)入RAID BIOS；
RAID BIOS相當簡(jiǎn)潔明了，幾乎沒(méi)有二、三級子菜單，前三項分別是組建不同的RAID模式，然后設定區塊大??；
用左右方向鍵進(jìn)行選擇,然后保存退出，并在安裝操作系統時(shí)加載軟盤(pán)驅動(dòng)；
操作系統成功安裝完成即制作完成。
SiS
目前升技板載有SiS SATA RAID 控制器的型號有SG-80一款。
BIOS設定開(kāi)啟RAID；
保存重啟后按Ctrl+S進(jìn)入RAID BIOS
按 R 鍵開(kāi)始編輯RAID；
按 A 鍵建立RAID；
按1 2 3 鍵選擇RAID模式；
選擇自動(dòng)創(chuàng )建與手動(dòng)創(chuàng )建；
設置區塊大??；
選取磁盤(pán)；
此處提示的意思是：“您是否要將源盤(pán)數據保存到其他硬盤(pán)？”
選 Y 保存的話(huà)所要占用的時(shí)間會(huì )相當長(cháng)，且如果是兩個(gè)新硬盤(pán)的話(huà)也沒(méi)有必要保存數據，所以一般不推薦用此種方法保存。而選 N 則可跳過(guò)此處。
通過(guò)以上步驟后創(chuàng )建操作已經(jīng)完成，按 Q 鍵退出，此時(shí)會(huì )彈出提示是否保存此次操作，按 Y 鍵保存即可。
加載軟盤(pán)驅動(dòng)
成功安裝操作系統后，安裝Windows下的軟件制作即告完成。
RAID系統架構概述
數據存儲的應用越來(lái)越廣泛。過(guò)去的單一設備現在容納或產(chǎn)生大量的數字信息。海量數據時(shí)代的到來(lái)加速了人們對信息安全存儲的需求。光陰荏苒，人們保存了大量的數據，但是重新獲得丟失的數據卻要耗資巨大。為此，人們部署了可靠的數據存取系統來(lái)保存或存儲數據。隨著(zhù)保護數據安全呼聲的高漲，對RAID解決方案的需求也日益增加。RAID解決方案提供有多種有助于提高數據檢索成功率的選擇方案。盡管RAID技術(shù)現在已可以應用于實(shí)現可靠檢索所需的任何數字存儲介質(zhì)上，當前人們還是普遍把數據存儲在物理介質(zhì)上。
在一個(gè)實(shí)施RAID技術(shù)的完備系統中，需要考慮下列事項：
● 帶一個(gè)或多個(gè)CPU的控制處理機。
● 需要將一些磁盤(pán)與控制處理機相連接。通常采用專(zhuān)門(mén)用于附加驅動(dòng)器的特殊協(xié)議實(shí)現磁盤(pán)連接。目前，有好幾種流行的磁盤(pán)協(xié)議。這里我們將重點(diǎn)介紹在大多數高端存儲陣列設計中使用的光纖通道協(xié)議。
● 驅動(dòng)器和處理器間無(wú)法直接實(shí)現高效連接。為此，人們使用了協(xié)議轉換器為一個(gè)接口上的處理器提供API，并實(shí)現與另一個(gè)接口上驅動(dòng)器的連接。
圖1：RAID控制器功能最簡(jiǎn)單架構的典型系統示例
圖1為典型系統示例，其中包括四個(gè)CPU，一個(gè)由內存控制器和接口設備組成的處理器組（Processor Complex）、一個(gè)協(xié)議控制器和多個(gè)光纖通道鏈路組成的陣列。對磁盤(pán)控制器架構的多樣性和利弊，本文不作討論。圖1所示系統為最簡(jiǎn)單的通用架構，我們將用它來(lái)介紹RAID控制器的一般功能。
RAID概述
RAID 實(shí)施方案這一概念并不僅僅包括以后檢索所需的儲存數據，它還涉及到采用下文介紹的一級或多機RAID架構。
RAID-0：數據分割（Striping）。數據分割不能增加系統安全性，但可以提高系統性能。一個(gè)文件被存儲在多個(gè)驅動(dòng)器上。文件被分成若干塊，并被依次寫(xiě)入連續的磁盤(pán)中，這樣就可以分攤單個(gè)驅動(dòng)器的寫(xiě)反應時(shí)間并使多個(gè)寫(xiě)操作重迭進(jìn)行。
RAID-1：磁盤(pán)鏡像（Mirroring）。將一個(gè)磁盤(pán)上的所有數據完全復制到另一個(gè)磁盤(pán)中。這需要將數據寫(xiě)入不同的磁盤(pán)中，涉及到兩個(gè)單獨的寫(xiě)操作。這兩個(gè)磁盤(pán)無(wú)主次之分，一個(gè)磁盤(pán)是另一個(gè)磁盤(pán)100%的備份。已完成的寫(xiě)操作，必須是已同時(shí)在兩個(gè)磁盤(pán)上完成了同樣的寫(xiě)操作。如果一個(gè)磁盤(pán)故障，與之鏡像的磁盤(pán)保持正常操作，不會(huì )造成中斷。RAID-1提供了較好的管理能力，而且在正常操作或系統恢復時(shí)不需要占用太多的CPU。但這種方式成本很大：磁盤(pán)上需要保護的每千兆字節都會(huì )需要一個(gè)完全一模一樣的千兆字節。換句話(huà)說(shuō)，RAID－1所需要的磁盤(pán)空間是無(wú)保護磁盤(pán)空間的兩倍。
RAID-2：漢明碼糾錯（Hamming code error correction）。與ECC內存一樣，RAID-2也使用了漢明碼方法校驗磁盤(pán)數據的正確性。
RAID-3、RAID-4和RAID-5都使用了不同的奇偶校驗方法。與RAID-1完全復制數據不同，這些等級的RAID通過(guò)添加一個(gè)附加磁盤(pán)將數據分散在幾個(gè)磁盤(pán)上。附加磁盤(pán)上的數據是用其它磁盤(pán)的數據計算出來(lái)（使用Boolean XORs）。當磁盤(pán)組中任一個(gè)丟失時(shí)，可以用磁盤(pán)組中其它磁盤(pán)上的數據通過(guò)計算來(lái)恢復丟失的數據。由于這幾種方法不需要RAID-1 100%磁盤(pán)備份的費用，因此它們所需成本比RAID-1要低。然而，由于磁盤(pán)上的數據是計算出來(lái)的，磁盤(pán)丟失后會(huì )影響與寫(xiě)操作和數據恢復相關(guān)的性能。
RAID-3：虛擬磁盤(pán)塊（Virtual disk blocks）。RAID 3會(huì )把數據寫(xiě)入操作分散到RAID陣列中的所有磁盤(pán)上進(jìn)行（數據分割）。因為每次寫(xiě)操作要接觸每個(gè)磁盤(pán)，陣列同時(shí)只能寫(xiě)入一塊數據，因此導致整個(gè)RAID系統性能下降。RAID-3的性能因寫(xiě)操作性質(zhì)的不同而不同：寫(xiě)入少量數據時(shí)因需要所有的磁盤(pán)工作，性能較差，而在寫(xiě)入大量數據時(shí)性能較好。
RAID-4：專(zhuān)用奇偶盤(pán)（Dedicated parity disk）。在RAID-4陣列中，有一組數據盤(pán)，通常是4~5個(gè)數據盤(pán)（可以有更多數據盤(pán)，但會(huì )大大影響性能）和一個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)管理其它磁盤(pán)上數據奇偶性的特殊磁盤(pán)。因為每次寫(xiě)操作都需要訪(fǎng)問(wèn)奇偶盤(pán)，奇偶盤(pán)成了系統性能的瓶頸，降低了整個(gè)陣列中所有寫(xiě)操作的速度。
RAID-5：磁盤(pán)分割（Striped parity）。RAID-5實(shí)際上與RAID－4一樣，唯一不同的是：在RAID-4中，所有奇偶校驗信息位于一個(gè)單一磁盤(pán)上，而在RAID-5中，對奇偶校驗信息進(jìn)行了分割，將其存放在陣列中各個(gè)磁盤(pán)上。這種共享可以均衡并減少RAID－4方法的性能影響。在常用的RAID-5軟件實(shí)施方案中，由于寫(xiě)操作占用了15%以上的磁盤(pán)空間，系統速度會(huì )變得很慢，令人難以接受。
要實(shí)施任意RAID組合，需要考慮幾個(gè)功能。在實(shí)施0級以上的RAID方案時(shí)，通常要連接多個(gè)磁盤(pán)。為了實(shí)現數據分割、鏡像和奇偶校驗，采用了多種磁盤(pán)存取方式或操作。例如，為了實(shí)現RAID-1，需要連續向兩個(gè)驅動(dòng)器寫(xiě)入數據。磁盤(pán)的讀或寫(xiě)操作通常被稱(chēng)之為磁盤(pán)輸入/輸出（I/O）。這可以是可與一個(gè)或多個(gè)驅動(dòng)器實(shí)現通信的任意協(xié)議。這個(gè)功能可通過(guò)系統中一個(gè)或多個(gè)處理器上運行的軟件實(shí)現。方法是在通過(guò)協(xié)議控制器API實(shí)現RAID技術(shù)和進(jìn)行通信時(shí)，實(shí)現高級磁盤(pán)寫(xiě)入功能。
最好使用一個(gè)可以管理多個(gè)磁盤(pán)通道的協(xié)議控制器，使處理控制機可以在RAID應用中和系統管理功能上工作。對于部署連接狀態(tài)和多個(gè)驅動(dòng)器通道的光纖通道等復雜協(xié)議而言，通常使用類(lèi)似于Tachyon系列產(chǎn)品的高端控制器為系統提供最高等級的性能。
Tachyon架構
Tachyon光纖通道協(xié)議控制器系列產(chǎn)品采用了1 Gb、2 Gb和4 Gb 光纖通道鏈路，并根據不同設備通過(guò)PCI、PCI-X或PCI Express接口與系統相連。
盡管不論是光纖通道技術(shù)，還是系統總線(xiàn)互連技術(shù)都取得了重大進(jìn)展，Tachyon協(xié)議引擎系統架構卻是隨著(zhù)半導體工藝技術(shù)的發(fā)展而拓展。這一架構以FSM（Finite State Machine）設計為基礎。在FSM設計中，采用了眾多獨立狀態(tài)機，這些狀態(tài)機并行運行，因此可以獲得比固件或軟件解決方案更高的性能。隨著(zhù)頻率增加，Tachyon的性能也相應提高，而在基于固件的解決方案中，電路頻率并不會(huì )直接改善算法的性能。
Tachyon架構支持入局和出局數據通路獨立和同步運行，因此可以在光纖通道鏈路全速率下實(shí)現全雙工操作。此外，由于在數據移動(dòng)的同時(shí)可以同步處理I/O操作的控制請求，Tachyon架構還可以實(shí)現數據移動(dòng)設備的最佳利用。 FSM 的性能與時(shí)鐘頻率密切相關(guān)。FSM設計不但可以決定每個(gè)時(shí)鐘周期，而且和嵌入式微處理器一樣在發(fā)布指令和數據找取時(shí)對內存存取速度沒(méi)有依賴(lài)性。除了隨鏈路性能工藝技術(shù)的發(fā)展而升級，Tachyon還利用系統接口總線(xiàn)的技術(shù)改進(jìn)來(lái)增加每秒I/O性能。
PCI Express的適用性
過(guò)去，雙向系統總線(xiàn)接口（如PCI和PCI-X）共享資源限制了Tachyon架構中的全雙工功能。Tachyon產(chǎn)品中兩個(gè)獨立的數據移動(dòng)設備爭相占用PCI或PCI-X系統接口。
帶有獨立Ingress和Egress數據通路鏈接的PCI Express非常適用于Tachyon架構。由于Express Ingress數據通路與Tachyon 出局數據通路以及Express Egress數據通路與Tachyon入局數據通路的結合使用，數據可以同時(shí)雙向自由傳輸，這與Tachyon架構的初衷一致。
從一個(gè)雙向系統總線(xiàn)轉變?yōu)橐粚蜗蜴溌愤€消除了與關(guān)聯(lián)交易相關(guān)的丟失總線(xiàn)周期，此時(shí)，在總線(xiàn)中有一個(gè)等待返回數據的請求（即寄存器讀）。此外，由于PCI Express 是一個(gè)串行鏈路技術(shù)，請求可以用管線(xiàn)技術(shù)處理。大量經(jīng)過(guò)管線(xiàn)技術(shù)處理的請求可以較好地利用目標設備的性能。
因為PCI Express與Tachyon 光纖通道控制器一樣，可以提供成對的雙向串行鏈路，所以可以用每秒每個(gè)鏈路方向傳遞的字節數來(lái)表示帶寬連接性能。一路（lane）PCI Express 由兩個(gè)速率為2.5Gb/s的單向串行鏈路組成，編解碼后每個(gè)方向每秒可以處理250 Mbytes。應用PCI-E技術(shù)的 Tachyon系列產(chǎn)品（QX4和QX2）可以配置為1路、4路或8路PCI Express，所以可以提供高達4 Gbytes的互傳帶寬或單向2 Gbytes的帶寬。表1所示為T(mén)achyon系列產(chǎn)品的帶寬需求與PCI Express性能的匹配情況：
表1：Tachyon帶寬要求與PCI Express性能的匹配情況
從上表可以看出，PCI Express接口的利用率達到了80%時(shí)，8路PCI Express理論上講可以支持QX4 （4個(gè)4 Gb光纖通道鏈路）全鏈路速率下的所有4個(gè)功能。支持多個(gè)4路Express鏈路的PCI Express 根聯(lián)合體（root complex）可以與兩個(gè)QX2設備相連（每個(gè)設備4路PCI Express）并可以在所有8個(gè)端口上獲得2 Gb/s的全光纖通道鏈路速率，利用率達到了80%。
正是由于PCI Express的串行鏈路屬性與Express的靈活性，PCI Express成為適用于Tachyon 光纖通道協(xié)議控制器系列產(chǎn)品的最佳系統接口總線(xiàn)。PCI Express 協(xié)議的向后兼容性因為可以實(shí)現驅動(dòng)器兼容而簡(jiǎn)化了從PCI 或PCI-X系統接口總線(xiàn)轉成PCI Express的決策過(guò)程。
使用像Tachyon這樣高度集成的設備，用現成的組件標準就可以構建高性能的RAID系統。利用處理器的可變性和內存設計，只要利用普通的系統軟件投資，就可以調整目標系統應用解決方案的性能，使其從一個(gè)低端的SMB轉變?yōu)楦叨藬祿行年嚵小?/p>
當前PCI Express的性能
在上表中介紹了PCI Express總線(xiàn)的原始位率性能。其中，沒(méi)有考慮與PCI Express相關(guān)的開(kāi)銷(xiāo)。PCI Express通信主要由處理層數據包（TLP）組成。每個(gè)處理層數據包（TLP）包含相關(guān)數據以及文件頭和其它順序跟蹤/檢錯信息。除了處理層數據包（TLP）外，還有數據鏈路層數據包（DLLP）。數據鏈路層數據包（DLLP）主要用于A(yíng)CK/NAK協(xié)議以及流控制機制（Flow Control Mechanisms）。此外，還有物理層數據包（PLP），但物理層數據包（PLP）主要用于低級功能和不良路徑操作，如鏈路培訓（link training）和省電模式。
每個(gè)處理層數據包（TLP）系統開(kāi)銷(xiāo)較大。它由文件頭、CRC和其它幀信息組成。由于每個(gè)處理層數據包（TLP）有固定的系統開(kāi)銷(xiāo)，較大的處理層數據包（TLP）可以較好地利用系統總線(xiàn)。如果假設與處理層數據包（TLP）的數量相比，數據鏈路層數據包（DLLP）和物理層數據包（PLP）的數量可以忽略不計，我們可以用處理層數據包（TLP）的大小計算PCI-Express的最大理論帶寬。在表2中，我們對用PCI Express理論帶寬所測得的QX4性能與即將可用（2005年1月）的PCI Express 根聯(lián)合體（Root Complex）支持的各種處理層數據包（TLP）進(jìn)行了對比。
表2：測得的QX4性能與各種不同大小處理層數據包的PCI-Express理論帶寬之比較
在表2中，假設沒(méi)有與FCP通信、Tachyon數據結構或Tachyon寄存器存取相關(guān)的開(kāi)銷(xiāo)。這些理論數值還假設PCI-Express根聯(lián)合體的等待時(shí)間為零。所測得的QX4 1.1數值包括FCP 流量開(kāi)銷(xiāo)、Tachyon 數據結構和寄存器存取開(kāi)銷(xiāo)以及PCI Express的等待時(shí)間。
在半雙工通信配置下（頂部的只向一個(gè)方向傳輸），鏈路控制數據鏈路層數據包（DLLP）被發(fā)送到數據處理層數據包（TLP）的相反方向，因此不會(huì )降低系統性能。引入全雙工后，流程控制數據鏈路層數據包（DLLP）和數據處理層數據包可以共享相同的PCI Express 單工通道；任何一個(gè)流程控制數據鏈路層數據包（DLLP）都會(huì )引起數據處理層數據包（TLP）的傳輸延遲。再次重申，所有理論帶寬都假設數據鏈路層數據包（DLLP）和物理層數據包（PLP）的影響忽略不計。
上述有關(guān)帶寬的討論，闡述了如何根據4 Gb 光纖通道設備對PCI Express進(jìn)行升級。并用一個(gè)設備在一秒鐘內可以完成的512 字節 I/0這一數值對IOPS（每秒I/O）進(jìn)行了定義。IOPS測量值也可隨著(zhù)PCI Express的升級而升級。
我們使用當前可用的PCI Express芯片集和單個(gè)安捷倫QX4，發(fā)現IOPS的數值超過(guò)1.3 MIOPS（圖3）。隨著(zhù)處理器速度變快以及可以支持更大的處理層數據包（TLP），預計我們可以看到更好的性能。
圖2：用PCI Express提供的獨立Ingress和Egress通路對PCI和PCI-X的雙向總線(xiàn)系統接口進(jìn)行對比。由于Express Ingress數據通路與Tachyon 出局數據通路以及Express Egress數據通路與Tachyon入局數據通路的結合使用，數據可以同時(shí)雙向自由傳輸。
何謂 RAID？
現今儲存業(yè)界所面臨的兩個(gè)主要挑戰為：藉由改善磁碟 I/O 的生產(chǎn)力以跟上電腦系統與日漸增之效能需求的腳步，以及在硬碟發(fā)生問(wèn)題時(shí)提供資料的存取度。
RAID (獨立磁碟多重陣列) 的構想最先是由加州柏克萊大學(xué)的 David A. Patterson、Garth Gibson 及 Randy H. Katz 在 1988 年所提出的。RAID 的目的在於將相同的資料儲存在多個(gè)磁碟機中不同的地方，並且改善儲存子系統的效能。RAID 的優(yōu)點(diǎn)為提供更好的生產(chǎn)力效能及/或資料錯誤容忍度。透過(guò)將工作量平行分散到多個(gè)實(shí)體磁碟機中可以達到較好的效能。而藉由資料多重操作，當一個(gè) (或多個(gè)) 磁碟機或磁區發(fā)生問(wèn)題時(shí)，可以在另一個(gè)磁碟機中找到資料的映射拷貝，則可達到錯誤容忍度。
RAID 在作業(yè)系統中顯示為一個(gè)單一的邏輯磁碟機。RAID 控制器控制資料如何在實(shí)體及邏輯陣列之間被儲存及存取。RAID 控制器協(xié)助使用者確保作業(yè)系統僅看得見(jiàn)邏輯磁碟機，同時(shí)使用者也不需要擔心如何管理此複雜的架構。
為了獲得最佳的結果，請選擇同一個(gè)磁碟機安裝在磁碟陣列。磁碟機的配對效能讓陣列能夠運作得比單一的磁碟機更好。
RAID 等級為何？
Striping / Span (RAID 0)
RAID 等級 0 是最快的磁碟陣列，它是一種效能導向的磁碟映射方法。陣列中的資料透過(guò)線(xiàn)性或不同的磁碟寫(xiě)入以獲得較快的傳輸。此技術(shù)將資料切割，但不會(huì )造成資料的重複。它提供最佳的效能，但不具錯誤容忍度。資料磁區的讀寫(xiě)在多個(gè)磁碟機之間進(jìn)行。當任何一個(gè)磁碟機發(fā)生問(wèn)題時(shí)，整個(gè)陣列皆會(huì )受到影響。它的效能優(yōu)於單一個(gè)磁碟機，因為工作量平均分配於每一個(gè)陣列。此種陣列類(lèi)型適用於需要高效能的系統。我們建議使用同一個(gè)磁碟機以獲得更好的效能及資料儲存效率。磁碟陣列容量等於磁碟機的數量乘以最小的磁碟機容量。例如：一個(gè) 40GB 及一個(gè) 60GB 的磁碟機將形成一個(gè) 80GB (40GBx2) 的磁碟陣列。
映射 (RAID 1)
RAID 等級 1 使用至少兩個(gè)相同的磁碟機並且在兩者中儲存完全相同的資訊區塊。此為錯誤容忍度最慢的類(lèi)型，因為同時(shí)必須將資料複製到兩個(gè)磁碟機中。然而，此為提供高可靠度最簡(jiǎn)單的方法。
如果其中一個(gè)映射磁碟機發(fā)生機械上的問(wèn)題或沒(méi)有回應，另一個(gè)磁碟機將繼續運作並提供正確的資料。如果一個(gè)磁碟機發(fā)生實(shí)體磁區的問(wèn)題，映射磁碟機將繼續運作。
因為重複的緣故，磁碟機的容量是整個(gè)磁碟機容量的一半。例如：總容量為 80GB 的兩個(gè) 40GB 的硬碟機擁有 40GB 的可用儲存量。因為有不同容量的磁碟機，在較大的磁碟機中可能會(huì )有未使用的容量。 RAID 1 在增加磁碟機建立陣列時(shí)，將會(huì )花費兩倍的成本。
使用映射進(jìn)行 Striping (RAID 0+1)
如同名稱(chēng)所建議的，RAID 0+1 是 striping 及映射的結合。此 RAID 結合了 RAID 0 及 RAID 1 最佳的優(yōu)點(diǎn)。它採用一個(gè)使用兩個(gè)磁碟機的磁碟 stripe，並將其映射到另一磁碟組作為錯誤容忍度使用。資料被切割到許多的磁碟機，每一個(gè)磁碟機都伴隨著(zhù)另一個(gè)擁有相同資料的磁碟機。您可以在 RAID 0 中獲得快速資料存取的效益，在 RAID 1 中獲得錯誤容忍度。此一類(lèi)型的組態(tài)提供最佳的速度及可靠度。您需要兩倍的磁碟機數目作為一個(gè) RAID 0，每一端的半數作為映射用。在執行 RAID 0+1 時(shí)至少需要 4 個(gè)磁碟機。除了上述介紹的 RAID 組態(tài)之外，還有其他的類(lèi)型，但這些是業(yè)界中最常被應用的類(lèi)型。
RAID 等級的硬碟機容量
磁碟陣列 RAID(Redundant Array of Independent Disks)簡(jiǎn)單的解釋?zhuān)褪菍⒍嗯_硬碟透過(guò)RAID Controller (分Hardware，Software )結合成虛擬單臺大容量的硬碟使用，其特色是多臺硬碟同時(shí)讀取速度加快及提供 容錯性Fault Tolerant，所以 RAID 是當成平時(shí)主要存取資料的Storage，不是 Backup Solution。
在RAID有一基本概念稱(chēng)為EDAP ( Extended Data Availability and Protection ) ，其強調擴充性及容錯機制， 也是各家廠(chǎng)商如: Mylex，IBM，HP，Compaq，Adaptec， Infortrend等訴求的重點(diǎn)，包括在不須停機情況下可處理以下動(dòng)作:
1. RAID 磁碟陣列-自動(dòng)偵測故障硬碟(RAID Auto Error Detection)
2. RAID 磁碟陣列-重建硬碟壞軌的資料(RAID Rebuild and Recovery)
3. RAID 磁碟陣列-支援不須停機的硬碟備援 Hot Spare(RAID Hot Spare)
4. RAID 磁碟陣列-支援不須停機的硬碟替換 Hot Swap(RAID Hot Swap)
5. RAID 磁碟陣列-擴充硬碟容量等(Raid Hot Expanding)
此文均以市面常用的 RAID 5 架構為討論主題。
磁碟陣列 RAID 的儲存原理是用Bit Striping及目前主流Block Striping的分割方式， 將資料分散儲存至各硬碟中，當硬碟有受損時(shí)則經(jīng)由XOR運算，再將存在其他各硬碟內的Parity Blocks及Data Stripe磁區的Data Blocks進(jìn)行計算而重建資料Rebuild。
RAID-5 其圖解如下﹕
通過(guò)Ultra ATA 技術(shù)深入了解基于服務(wù)器的 RAID
Steve Hogge 和 Bo Zhou (March 2002)
目前，在容錯和基于服務(wù)器的RAID（冗余獨立磁盤(pán)陣列）數據存儲領(lǐng)域，主要采用SCSI I/O 和驅動(dòng)器技術(shù)。隨著(zhù)ATA總線(xiàn)速度的提高和高密度、低成本驅動(dòng)器的推出，高級技術(shù)附加（ATA）RAID正在成為SCSI RADI之外的另一個(gè)可行的選擇。
Dell 公司現在推出了它第一個(gè)智能型外設部件互連（PCI）主機總線(xiàn)適配器（HBA）-- Dell® Cost-Effective RAID Controller（高成本效率的RAID控制器）,其四個(gè)ATA通道中，每個(gè)通道的吞吐率為 100 MB/秒 (CERC ATA100/4CH)。CERC HBA 包含了基于SCSI的Dell PowerEdge® 可擴展RAID控制器系列的許多特性，此外還具有低成本和高性能的優(yōu)點(diǎn)，因此易于部署和維護。
RAID 為什么要使用 ATA ?
在考慮用CERC ATA100/4CH 實(shí)現RAID時(shí)，雖然成本不是唯一的原因，但確實(shí)是一個(gè)重要的原因。首先部署在Dell PowerEdge 500SC 和 PowerEdge 1400SC 服務(wù)器上的CERC ATA100/4CH，最多可分別具有三個(gè)和四個(gè)驅動(dòng)器，它能夠提供與SCSI相似的功能（參見(jiàn)后面的"CERC ATA100/4CH 的重要特性"），但具有較低的成本。
大大減少數據丟失。 利用任何可用的RAID級 ( RAID-0 除外)，用戶(hù)能夠避免一個(gè)（RAID-1或RAID-5的情況下）或二個(gè)驅動(dòng)器（如果兩個(gè)故障的驅動(dòng)器都在不同的RAID-1組，在RAID-10的情況下 ）故障造成的數據丟失。
延長(cháng)服務(wù)器的正常運行時(shí)間。 采用RAID（RAID-0除外）進(jìn)行數據存儲，可以承受至少一個(gè)磁盤(pán)的數據丟失，而無(wú)需強制關(guān)閉服務(wù)器。因此，管理員可以在運行的非高峰時(shí)間安排停機檢修。熱備份功能進(jìn)一步提高了容錯性，因為管理員可以分配一個(gè)或多個(gè)驅動(dòng)器自動(dòng)替換故障的驅動(dòng)器。例如，對于 PowerEdge 1400SC，管理員可以為RAID-5陣列分配三個(gè)驅動(dòng)器，并將第四個(gè)驅動(dòng)器作為熱備份。
減少平均修復時(shí)間。 管理員可以通過(guò)終止服務(wù)器、更換故障驅動(dòng)器、然后重新啟動(dòng)服務(wù)器的方法，在CERC卡的控制下維修性能下降的磁盤(pán)陣列，而無(wú)需從磁帶或其它備份介質(zhì)上重新加載。該卡能夠在幾小時(shí)內重建磁盤(pán)陣列，并將其完全恢復到正常狀態(tài)。
挖掘潛能，提高系統的整體性能。 CERC 卡是一個(gè)智能型I/O控制器，其自身的微處理器能夠執行數據存儲到磁盤(pán)的 RAID 功能。通過(guò)將RAID任務(wù)交給一個(gè)專(zhuān)用的處理器， CERC 使主服務(wù)器的 CPU 能夠集中完成其它的任務(wù)，從而最大限度地提高了整個(gè)系統的性能。例如，RAID-5 奇偶校驗計算是CPU密集型運算，因為每個(gè)寫(xiě)磁盤(pán)操作都需要重新計算奇偶性。此外，RAID陣列通過(guò)將I/O操作分配到多個(gè)驅動(dòng)器，能夠每秒執行更多的I/O操作。
通常，SCSI硬盤(pán)驅動(dòng)器的平均使用壽命長(cháng)于A(yíng)TA驅動(dòng)器。例如， Seagate® Cheetah® X15 36LP 15K RPM 的平均故障間隔時(shí)間 (MTBF) 為120萬(wàn)小時(shí)，而 Seagate Barracuda® ATA IV 7.5K RPM 的平均故障間隔時(shí)間（ MTBF ）為60萬(wàn)小時(shí)。此外，SCSI 的優(yōu)良性能還表現在較高的I/O總線(xiàn)速度、快速的硬盤(pán)驅動(dòng)器存取及其它一些方面。
SCSI RAID 的一種替代解決方案
隨著(zhù) I/O技術(shù)的發(fā)展，將會(huì )為客戶(hù)繼續提供 RAID 的其它解決方案，從而優(yōu)化客戶(hù)的系統，提高性能，降低成本。目前，部署在Dell PowerEdge 500SC 和 PowerEdge 1400SC 上的 CERC ATA100/4CH，其容錯性和數據存儲性能已經(jīng)達到了SCSI技術(shù)的水平, 因此能夠使客戶(hù)以較低的價(jià)格獲得到高性能的解決方案。
Steve Hogge (steve_hogge@dell.com) 是 Dell公司一位基于服務(wù)器RAID的產(chǎn)品經(jīng)理，從事了五年的硬件和固件工程設計及全球產(chǎn)品的管理。Steve 獲得Old Dominion 大學(xué)的計算機工程學(xué)士學(xué)位。
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