獨立磁盤(pán)冗余陣列（RAID——Redundant Arrays of Independent Disks）是一種使用多硬盤(pán)驅動(dòng)器來(lái)存儲數據的數據存儲系統?？梢允褂枚喾N不同的存儲技術(shù)來(lái)實(shí)現不同等級的冗余、錯誤恢復和性能。
過(guò)去，高可用計算機的安裝都要求有足夠的數據冗余，即一套復雜的數據鏡像備份在出現問(wèn)題時(shí)可以馬上替代當前的數據。隨著(zhù)數據量的不斷增長(cháng)，這種解決方案的花費令人難以接受，于是，IT開(kāi)發(fā)人員用RAID（獨立磁盤(pán)冗余陣列）來(lái)解決這一問(wèn)題。不像磁盤(pán)鏡像，一個(gè)RAID系統并不一定要具備兩倍于數據量的磁盤(pán)空間，如一個(gè)RAID 5系統為了保證數據的使用和安全可以只增加數據量20％的磁盤(pán)空間。
磁盤(pán)陣列分類(lèi)
根據磁盤(pán)陣列的結構、要求及數據處理特點(diǎn)，一般分為六個(gè)級別（也叫標準），即RAID 0、1、2、3、4、5，若另加一個(gè)派生的RAID 0＋1，實(shí)際上有七個(gè)。其中RAID 2、3、4已基本淘汰，而RAID 5雖然最完備，但因至少由3塊硬盤(pán)組成使其價(jià)格較高，往往應用于高中端網(wǎng)絡(luò )數據庫存儲系統，RAID 0、1、0＋1三種標準則主要應用于低中端網(wǎng)絡(luò )數據庫存儲系統之中。
被稱(chēng)為第二代磁盤(pán)陣列系統的RD20，因其采用了新型體系結構，具有高可用性、高性能和大數據量存儲處理能力，具有靈活的計算能力和低廉的價(jià)格特點(diǎn)。RD20采用了先進(jìn)的冗余設計技術(shù)與軟件，有效地保證了數據的最大可用性。其冗余體系結構及標準組件設計使其具有很強的靈活性，主機接口設計為獨立的可添加的夾層卡，用戶(hù)可自由選擇異端或單端寬Ultra SCSI接口，大大方便了用戶(hù)的自行設計外形結構和升級。單槽或雙槽1.0625Gbps光纖接口，還允許用戶(hù)直接與有光纖接口的主機、光纖交換機、網(wǎng)絡(luò )集線(xiàn)器或其他冗余設備直接連接。RD20一般采用兩個(gè)控制器，由RAID子系統進(jìn)行雙重控制，并由裝在控制器中的溫度傳感器隨時(shí)報告各扇區物理環(huán)境的異?，F象，從而保證了系統的安全運行。
RAID標準的意義
基于RAID標準的磁盤(pán)陣列，之所以具有性能可靠和容量極大的技術(shù)優(yōu)勢，其主要原因是由于：首先，RAID控制器通過(guò)并行數據讀寫(xiě)克服了磁盤(pán)機電設計的限制，可大大提高存取速度。RAID可以同時(shí)操作多張磁盤(pán)的讀寫(xiě)，如四張磁盤(pán)組成的陣列的讀寫(xiě)速度幾乎是單張磁盤(pán)的四倍。所以，RAID的高速讀寫(xiě)能力既可用來(lái)完成象高速的實(shí)時(shí)圖像編輯，也可用于大量數據的高速存儲備份；其次，RAID系統提供了大容量的數據存儲，而且多張磁盤(pán)上的數據對于主機來(lái)說(shuō)是隨時(shí)可用的。復雜的RAID系統甚至允許用戶(hù)通過(guò)控制器所發(fā)出的數據途徑來(lái)組成多盤(pán)菊鏈，使得高性能的RAID控制器可同時(shí)進(jìn)行多達90多張盤(pán)片的尋址操作；最后，RAID系統運用了奇偶校驗技術(shù)，極大地提高了數據的可靠性。因為當RAID控制器在磁盤(pán)上寫(xiě)數據時(shí)，RAID系統會(huì )記錄相應的奇偶位冗余數據，若該磁盤(pán)失效，該奇偶信息可使RAID控制器在不降低性能的情況下，重新計算丟失的信息。下面我們來(lái)總結一下RAID標準的意義。
標準RAID：如前所述，傳統RAID標準一般分為七級，其區別主要是陣列中的磁盤(pán)數與數據寫(xiě)入磁盤(pán)方式不同，但廣泛應用的標準只有RAID 0、1、5和0＋1四種，下面我們就來(lái)介紹這四種標準的意義。
但這種工作方式使得鏡像和冗余的成本較高，將浪費一半的磁盤(pán)空間，而且也影響了陣列的數據讀寫(xiě)速度。雖然RAID 1還可以在讀取數據時(shí)，保證同步在兩個(gè)磁盤(pán)上搜索，并且能把先找到的數據傳輸回來(lái)，從而可改善陣列系統的調用效率，但因消耗主機CPU資源，幾乎沒(méi)有提高陣列系統的整體性能。所以RAID 1陣列只對緊要任務(wù)數據存儲才有意義。
符合RAID 0＋1標準的磁盤(pán)陣列，實(shí)際上已考慮了上述兩類(lèi)標準的因素，吸收了上述兩種標準的優(yōu)點(diǎn)，即在RAID 0標準上把寫(xiě)往兩個(gè)硬盤(pán)的數據同時(shí)做兩個(gè)鏡像，既保證了數據傳輸的高速率，又保證了系統數據的高安全性，但需提供4塊硬盤(pán)，所以成本也要大大高出前兩者。
符合RAID 3標準的磁盤(pán)陣列包括數據分割，另外，它還指定一個(gè)驅動(dòng)器來(lái)存儲奇偶信息。這就提供了某種容錯功能，在數據密集型環(huán)境或單一用戶(hù)環(huán)境中尤其有益于訪(fǎng)問(wèn)較長(cháng)的連續記錄。RAID 3需要同步主軸驅動(dòng)器來(lái)預防較短記錄的性能下降。
奇偶校驗塊可以降低RAID 3和5數據存儲的開(kāi)銷(xiāo)。例如RAID 5用一塊磁盤(pán)來(lái)為4塊磁盤(pán)提供數據冗余，那就意味著(zhù)用5塊磁盤(pán)來(lái)存儲4塊磁盤(pán)容量的數據并為那些數據提供完全備份。
軟硬件RAID：RAID還有基于軟件的RAID和基于硬件的RAID，兩者在性能方面有較大區別，且能在不同領(lǐng)域各領(lǐng)風(fēng)騷。其中，基于軟件的RAID只能利用主機CPU和存儲器來(lái)實(shí)現磁盤(pán)陣列的存儲備份，根據操作系統又可分為基于Novell平臺、Windows NT平臺和Unix平臺的軟件RAID，軟件RAID存儲備份級別較低，由于高速緩沖存儲器可以使得簡(jiǎn)單的分段和鏡像完成得更快，可大大提高讀寫(xiě)速度，因而任務(wù)較少時(shí)有明顯優(yōu)勢。尤其是各類(lèi)新版操作系統、容錯軟件和群集技術(shù)的普遍應用，又使得軟件RAID在性能和功能方面到了充分的發(fā)揮。
RAID 7存儲計算機操作系統（Storage Computer Operating System）是一套實(shí)時(shí)事件驅動(dòng)操作系統，主要用來(lái)進(jìn)行系統初始化和安排RAID 7磁盤(pán)陣列的所有數據傳輸，并把它們轉換到相應的物理存儲驅動(dòng)器上。通過(guò)自身系統中的陣列電腦板來(lái)設定和控制讀寫(xiě)速度，存儲計算機操作系統可使主機I/O傳遞性能達到最佳。如果一個(gè)磁盤(pán)出現故障，還可自動(dòng)執行恢復操作，并可管理備份磁盤(pán)的重建過(guò)程。
選購RAID小技巧
市場(chǎng)上的RAID產(chǎn)品豐富多彩，每個(gè)產(chǎn)品又含有一大堆的技術(shù)指標，令用戶(hù)眼花繚亂。那么用戶(hù)在選購RAID的時(shí)候應該考慮哪些因素呢？
首先，最重要的就是要搞清楚用RAID來(lái)做什么，也就是從應用角度出發(fā)來(lái)選擇。因為RAID有很多標準，每種標準有不同的特長(cháng)，所對應的應用也不同。如果用戶(hù)要求快速地存取數據，而對可靠性沒(méi)有過(guò)高要求，可以選擇RIAD 0標準的產(chǎn)品。如前所述，RAID 0的數據傳輸率高，而安全性低。
RAID 1標準磁盤(pán)陣列的基本標準是數據傳輸率低和安全性高，正好與RAID 0相反，因此如果用戶(hù)對速度沒(méi)有需求，而要求可靠性的話(huà)，RAID 1是最好的選擇。但是RAID的花費很高。
那么有沒(méi)有一種產(chǎn)品速度又快、可靠性高呢？RAID 0和1的完美結合將這兩種優(yōu)點(diǎn)集成在一起，但是成本也不比RAID 1低。因為RAID 0/1的這種配置要求至少4塊磁盤(pán)。數據塊1寫(xiě)到磁盤(pán)1，數據鏡像寫(xiě)到磁盤(pán)2；數據塊2寫(xiě)到磁盤(pán)3，數據鏡像寫(xiě)到磁盤(pán)4；數據塊3寫(xiě)到磁盤(pán)1，數據鏡像寫(xiě)到磁盤(pán)2……依此類(lèi)推。因為數據被分割后存儲在多個(gè)磁盤(pán)上，所以RAID 0/1既有RAID 0速度快的優(yōu)點(diǎn)，又有RAID 1高可用性的優(yōu)點(diǎn)。但是RAID 0/1也和RAID 1一樣要求一組完全備份磁盤(pán)。所以也不能稱(chēng)之為經(jīng)濟高效的方案。
對于管理數據庫操作和關(guān)鍵型業(yè)務(wù)的用戶(hù)，其數據庫的查詢(xún)活動(dòng)頻繁，但數據量不大，RAID 5 的存儲結構非常適合于電子郵件、電子表格和數據庫應用等數據傳輸和事務(wù)處理。RAID 5陣列讀磁盤(pán)的速度較快、數據可靠性高，有效容量達到66％～87％之間，因此性?xún)r(jià)比較高，是現在應用最廣泛的磁盤(pán)陣列。而RAID 3較適合于視頻系統。互聯(lián)網(wǎng)上的數據傳輸安全問(wèn)題一直是用戶(hù)所擔心的，新標準RAID 7可保證數據傳輸的安全性，防止數據丟失。
除了考慮這些標準外，軟硬件RAID也關(guān)系到成本和性能問(wèn)題。硬RAID，速度快，但價(jià)格高；軟件RAID便宜，但速度慢,主要應用于基于IDE接口的中低檔磁盤(pán)陣列中。
第二，RAID的冗余性、可靠性和可維護性也是需要考慮的因素。
冗余性主要表現在RAID控制器、電源、風(fēng)扇、磁盤(pán)的冗余性。如RAID控制器冗余就有兩種方式，一種是一個(gè)控制器做備份，另一個(gè)工作，當工作控制器出故障后，備份控制器會(huì )接替其工作；另一種是兩個(gè)控制器都是工作控制器，同時(shí)工作，當一個(gè)出故障，另一個(gè)會(huì )繼續工作，只是帶寬也會(huì )減半。
可靠性主要表現在電源、風(fēng)扇、磁盤(pán)等是否能夠熱插拔。它們的這些性能體現在數據的可靠性方面?？删S護性即是否有單點(diǎn)故障出現等。
此外，用戶(hù)還應根據自己的需求選擇是SCSI接口還是光纖通道接口的RAID，這些都對性能和價(jià)格有很大的影響。
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