RAID技术培训.ppt

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1、RAID技术技术郭郭 云云 什么是什么是 RAIDRAID？n RAID：Redundant Arrays of Inexpensive（Independent）Disksn廉价（独立）磁盘冗余阵列技术，是磁盘阵列所使用的主要技术。可廉价（独立）磁盘冗余阵列技术，是磁盘阵列所使用的主要技术。可将硬盘根据可靠性和性能要求的不同分成若干级别。将硬盘根据可靠性和性能要求的不同分成若干级别。n RAID 0，0+1，1，3，5，6n RAID 10，30，50，60 奇偶校验奇偶校验 parity parity 技术技术 n parity是应用于RAID中的另一种冗余技术 n 比如你的一个数据单位有x

2、位数字，那么你可以使用这x位数字产生一个奇偶校验位，并且把这个奇偶校验位作为这个数据单位的第x1位，如果这x1位中的任何一个丢失，剩下的x位仍能修复这个数据。奇偶校验奇偶校验 parity parity 技术技术 一般的这个额外的奇偶校验数据由异或逻辑运算(XOR,eXclusive OR)产生。如果你对异或逻辑运算不清楚。下表讲让你明白：很简单“真”“真”异或的结果是真,“假”“假”异或的结果也是真，“真”“假”异或结果是“假”,这里的“真”“假”分别等同于二进制的0、1。例如 10101010 xor 11111111=01010101 11111111 xor 01010101=1010

3、1010 10101010 xor 01010101=11111111 延展（延展（stripingstriping）技术）技术 striping技术通过把数据分布到磁盘阵列的所有驱动器上以提高性能而延展技术的主要原理是并行处理。Striping 写是将一个完整的数据文件分成若干块依次同时写入不同的硬盘，即增加了可靠性又充分利用了各个硬盘的读写能力将速度发挥到最大。Striping 读单块硬盘上有个非常大的文件，读时只能从头到尾的读取。而striping技术在读取的时候是从多个硬盘里同时读取。硬盘越多，性能提高越明显。RAID 0RAID 0 n技术：RAID-0只用到Data Stripin

4、g，就是把，就是把数据数据分散成以分散成以 sectorsector为单为单位位写写入入磁盘磁盘內。內。n优点：由由于于阵阵列列中中的的硬硬盘盘在在同同一一时时间间共共同同分分担担每每笔笔数数据据的的写写入入及及读读取取操操作作，所所以以RAID-0执行效率远超过一个硬盘或其它RAID形式。n缺点：RAID-0沒有容错功能(Fault-Tolerance)，也也就就是是说说当当阵阵列列中中的的任任一一个个硬硬盘盘故故障障，整整个个阵阵列列也也因因数数据据的的不不完整而造成完整而造成资资料料损损毀。毀。n应用：以：以 RAID-0 RAID-0 的的执执行效率來看行效率來看较适较适用用于顺序于顺

5、序且且大数据量大数据量的的连续存储环境连续存储环境，并对安全性要求低的环境并对安全性要求低的环境。n容量:RAID-0 RAID-0 磁磁盘阵盘阵列有效之列有效之数据数据容量容量为为 N x N x 单块硬盘单块硬盘容量容量 (N(N：硬：硬盘盘数数 )RAID 1RAID 1 n技术：就就是是大大家家熟熟悉悉的的“Disk Disk Mirroring”Mirroring”，使使用用两两块块相相同同容容量量的的硬硬盘盘，系系统统一一次次写写入入2 2份份相相同同的的数数据据到到这这两两个个硬硬盘盘內內，而而系系统统可可使使用用的的只只是是一一个个硬硬盘盘的的容容量量(RAID 1 基本上並沒

6、有用到“Data Striping”的技术)。n优点：RAID 1 RAID 1 提供了提供了相当好相当好的效率，因的效率，因为为 mirrored mirrored 的的两个两个硬硬盘数据盘数据皆相同，系统可以有效率的皆相同，系统可以有效率的选择从哪选择从哪一一个个硬硬盘来读取数据会盘来读取数据会比比较较快，另一方面，容錯快，另一方面，容錯 (Fault-Tolerance)(Fault-Tolerance)功能也是相功能也是相当当重要重要的原因的原因，由，由于两个硬盘数据于两个硬盘数据相同，故相同，故当当其中一其中一个硬盘损个硬盘损毀，另一毀，另一个个可以可以继续继续接著工作。接著工作。n

7、缺点：需要比需求容量多一倍的硬：需要比需求容量多一倍的硬盘盘，费费用用较较高。高。n容量:RAID1 RAID1 磁磁盘阵盘阵列有效列有效的数据的数据容量容量为为 (N/2)x 单块硬盘容量 (N(N：硬：硬盘数盘数)RAID 3RAID 3n技术：RAID-3 RAID-3 运运用用了了与与RAID-0RAID-0相相同同的的技技术术，最最大大的的差差別別是是它它多了一块硬盘来储存Parity的资料，目目地地是是为为了了系系统统的的容容错错功功能能(Fault-Tolerance Fault-Tolerance)。一一样样是是分分成成条条带带（Stripe Stripe）存存入入数数据据阵阵

8、列列中中 ，RAID-3RAID-3会会把把这这些些片片段段数数据据以以 XOR 的的逻逻辑辑运运算算方方式式计计算算出出一一个个值值-Parity-Parity DataData，然然后后再再將將此此ParityParity值值储储存存到到专专属属的的ParityParity硬硬盘盘內內，其其最最主主要要的的作作用用就就在在于于当当磁磁盘盘阵阵列列中中的的某某一一个个硬硬盘盘出出了了问问题题，系，系统统仍可依照仍可依照ParityParity的的计计算模式算模式继续工作继续工作。n优点：适适用用在在顺顺序序且且大大数数据据量量的的连连续续存存储储，以以及及Single-UserSingle-

9、User的的环环境境上上，如如 CAD/CAMCAD/CAM系系统统，Image Image ProcessingProcessing，Audio/Video Audio/Video Data Data.等等，通通过过 “Data Data Striping Striping”，在在转转速速相相同同的的硬硬盘盘阵阵列列中可以中可以达达到到相当好相当好的效率。的效率。n缺点：因因为为每每次次的的 I/O I/O 读读取取动动作作都都必必须须由由每每一一个个硬硬盘盘在在同同一一时时间间來來处处理理，所所以以以以效效率率來來看看並並不不适适用用于于 Multi-I/OMulti-I/O，Multi-

10、UsersMulti-Users的的环境中环境中。n容量:RAID 3 RAID 3 磁磁盘阵盘阵列有效列有效的数据的数据容量容量为为 (N-1)x (N-1)x 单块硬盘的单块硬盘的容量容量 (N(N：硬：硬盘数盘数)RAID 3RAID 3RAID 5RAID 5n技术：与与RAID-3RAID-3相相同同，关关键键之之处处是是把把条条带带改改成成了了“块块”。并并将将ParityParity分分散散于于所所有有RAIDRAID结结构构的的硬硬盘盘中中，不不需需要要专专门门的的 ParityParity硬硬盘盘，每每个个硬硬盘盘都都记记录录着着其其它它阵阵列列中中硬硬盘盘的的 Parity

11、Parity数数据据，若若当当阵阵列列中中某某一一个个硬硬盘盘损损坏坏时时，便便很很容容易易地地可可由由其其它它硬硬盘盘來來修修复复重重建建数数据据以以达达到到系系统统容容错错能能力力。可可在在同同一一时时间间內內执执行行多多个个 I/O I/O 动动作作，提提高高了了整整体体 Read Read/Write Write 的的效效率率，也也正正好好符符合合Multi-I/OMulti-I/O，Multi-Multi-User User 的的环环境。境。写入时把条带改成了数据块写入时把条带改成了数据块.n优点：RAID-5RAID-5的的技技术术可可以以说说是是综综合合了了以以上上所所有有不不同

12、同RAIDRAID技技术术的的优优点点。是是在在磁磁盘盘阵阵列列技技术术上上相相当当具具有有潜潜力力的的架架构构，越越來來越越多多的的使使用用者者将将他他们们的的网网络络主主机机或或数数据据库库系系统统架架构构在在 RAID-5 RAID-5 的的基基础础上上，因因为它为它将将是是储储存技术的主流。存技术的主流。n容量:RAID 5 RAID 5 磁盘阵列有效磁盘阵列有效的的数据数据容量容量为为 (N-1)x (N-1)x 单块硬盘容量单块硬盘容量 (N(N：硬盘：硬盘数数)RAID 5RAID 5RAID 5RAID 5RAID 5RAID 5nRAID 6 RAID 6 技术技术RAID

13、6Minimum Disks Required4CapacityN-2RedundancyYesWithstands two drive failures,or one disk failure and bad blocks on another drive承受两个驱动器故障，如果一个磁盘故障和坏块在另承受两个驱动器故障，如果一个磁盘故障和坏块在另一个驱动器一个驱动器 RAID 6RAID 6RAID 10/30RAID 10/30技术：RAID 10、30技技术术相相当当于于RAID 1或或3加加RAID 0组组合合而而成成，数数据据写写入入前前先先做做RAID 1或或RAID 3，再再藉藉

14、由由“Data Striping”技技术术，通过通过RAID 0将将逻辑磁盘組合成一个大容量之逻辑磁盘，逻辑磁盘組合成一个大容量之逻辑磁盘，达达到更高数据容到更高数据容错错保保护护机制机制，即为，即为RAID 10或或RAID 30。RAID 50RAID 50技术：RAID 50就是以就是以RAID 0技术技术将将两个两个(含含)以上相同容量之以上相同容量之RAID 5逻辑磁盘組合成另一个大容量之逻辑磁盘，当数据要写入時，会先將数逻辑磁盘組合成另一个大容量之逻辑磁盘，当数据要写入時，会先將数据做据做RAID 0“Data Striping”分散在各个分散在各个RAID 5逻辑磁盘，再由各个逻

15、辑磁盘，再由各个RAID 5逻辑磁盘依其技术特性写入逻辑磁盘依其技术特性写入实体硬实体硬盘內。盘內。优点：此种技术可以整合多个逻辑磁盘获此种技术可以整合多个逻辑磁盘获得得更大容量更大容量的的磁盘空间，亦可得到更高的数据磁盘空间，亦可得到更高的数据安安全机制。全机制。缺点：必必须须花費花費较较高的成本高的成本(每一个每一个RAID 5逻辑磁盘所能使用的磁盘空间为逻辑磁盘所能使用的磁盘空间为 N 1)。NRAIDNRAID技术：NRAID即即Non-RAID。此此技技术术只只是是將將所所有有硬硬盘盘虚虚拟拟成成一一个个大大容容量量逻逻辑辑磁磁盘盘机机(容容量量等等于于所所有有硬硬盘盘空间空间总总和

16、和)，且不，且不具备具备RAID或或“Data Striping”特性，因此也特性，因此也无无法法达达到容錯及提高效率等功能。到容錯及提高效率等功能。目录目录Raid卡主流厂商及技术介绍卡主流厂商及技术介绍Raid出现故障后的解决办法出现故障后的解决办法Raid阵列异常预警方式阵列异常预警方式RaidRaid卡厂商卡厂商长期以来，RAID卡市场一直是LSI、Adaptec、Highpoint、Promise等厂商的专区，LSI和Adaptec继承了在SCSI RAID控制器市场的优势，随着SAS时代的到来，在SAS RAID市场同样统领风骚。Highpoint和Promise则是以前在IDE

17、RAID市场上占据较明显的优势，如今也仍然以SATA RAID市场为主，但同样有较完备的中低端的SAS RAID产品线。AdaptecAdaptec公司1981年成立，总部位于加州Milpitas市，主要业务是计算机与网络之间数据传输设计制造软硬件产品。2010年6月PMC收购Adeptac的Raid卡业务，但AdaptecbyPMC 仍然是业内能够提供最全面存储解决方案的企业之一，从芯片到内部主机总线适配器，从RAID控制器到外部存储局域网(SAN)、基于以太网的iSCSI SAN(IP SAN)、网络连接存储(NAS)，以及能够提升存储功能和价值的软件。Adaptec产品推出的推出的SAS

18、 RAID产产品主要以品主要以产产品型号的大小来定位品型号的大小来定位产产品，以起始段品，以起始段为为准准标标号越高号越高则则定定为为也就越高。目前也就越高。目前Adaptec主要有十几款主要有十几款SAS RAID产产品。如品。如Adaptec RAID 52445、Adaptec RAID 5405、Adaptec RAID 5085、Adaptec RAID 2405、Adaptec RAID 2045、SAS-3160531205308538053405等。其中等。其中2系列系列(如如2405)为为入入门级门级，专为专为提供提供顶级经济顶级经济有效型解决方案而有效型解决方案而设计设计，

19、其中，其中5805属中高端属中高端产产品，品，52445为为首款超高端口首款超高端口数量控制卡，其灵活性之数量控制卡，其灵活性之强强可完全按商可完全按商业业需求个性配置需求个性配置Adaptec 5805 这这款款5805控制卡是控制卡是Adaptec在在08年三月份引入的年三月份引入的5系系SAS/SATA Raid卡，卡，Adaptec 5805装装备备了了IOP 348处处理理器，主器，主频频是是1.2GHz Dual Core RAID on Chip(ROC),接口也全面使用了接口也全面使用了PCI-E x8来增加来增加带宽带宽,达到每秒超达到每秒超过过250,000的的IO和和1.

20、2GB/s的的传输传输速度，同速度，同时时提供提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回写和回写热热备备(Copyback Hot Spare)等众多等众多RAID功能。功能。这这款款Adaptec RAID 5805带带8个内部端口的小尺寸个内部端口的小尺寸Unified Serial RAID控制卡，性能出众，控制卡，性能出众，扩扩展能力展能力强强，提供，提供高高级级数据保数据保护护功能，是定位于企功能，是定位于企业级应业级应用的一款用的一款SAS接口接口产产品，主要适合在品，主要适合在线线事事务处务处理理(OTLP)、web、数字、数字监监控和流媒体控和流媒

21、体应应用等用等应应用。用。RaidRaid卡厂商卡厂商RaidRaid卡厂商卡厂商LSI成立于1981年,是市场上顶级的存储和网络产品供应商，提供领先的存储和网络电子产品技术。目前，LSI已经能提供从控制芯片、RAID、扩展器、硬盘控制器到存储系统等，几乎所有的SAS生态环境构成元素，并在SCSI商业协会和ANSI T10委员会中持有关键席位，对SAS标准的推动，自始至终起着巨大的积极作用。在SAS控制器芯片市场上，LSI占据了领导性地位，提供了从芯片到HBA卡到RAID卡最为丰富的SAS解决方案，同时也是唯一一家拥有完善6Gb/s SAS产品线的RAID卡厂商。此外，2009年，LSI还收购

22、了另外一家以RAID控制器产品见长的厂商3Ware，使LSI的SAS RAID控制器产品空前丰富,3Ware的产品如9690等仍然可以通过LSI得到很好的支持。产产品品线线 LSI是有能力提供是有能力提供单单芯片芯片SAS RAID解决方案的厂商之一，包括解决方案的厂商之一，包括3款款产产品品SAS1078 ROC、SAS2008 ROC、SAS2108 ROC。SAS1078 ROC主要主要针对针对3Gb/s SAS市市场场，SAS2008和和SAS2108则则都都针对针对6Gb/s SAS市市场场，其中，其中SAS2108是更是更为为主流的主流的6Gb/s SAS RAID芯片，配置上相比

23、芯片，配置上相比SAS2008也更高端一些也更高端一些,目前浪潮使用目前浪潮使用LSI的的SAS2108、SAS2008也开也开发发出了自己的出了自己的6G raid卡卡产产品品线线。LSI SAS 8708ELP是是LSI的第二代的第二代SAS/SATA RAID产产品，品，专门针对专门针对入入门级门级服服务务器和小器和小型型办办公室公室环环境提供低成本然而功能境提供低成本然而功能强强大的内部大的内部RAID解决方案。解决方案。MegaRAID SAS 8708ELP适配器采用适配器采用LSISAS1078芯片，芯片，强强大的大的I/O存存储储引擎，可透明引擎，可透明执执行所有的数据行所有的

24、数据保保护护、数据、数据检验检验和恢复任和恢复任务务。半高。半高PCI适配器提供在两个适配器提供在两个SFF8087迷你多迷你多线连线连接器上的接器上的八个内部八个内部3Gb/s串行串行SCSI端口，端口，256MB DDR II写写缓缓存和存和PCI Express主机接口。主机接口。8708ELP同同时时支持支持SAS扩扩展器和展器和SATA本地命令本地命令队队列，列，RAID 0，1，5，6可可扩扩展到展到10，50，60等等阵阵列功能。列功能。RaidRaid卡厂商卡厂商HighPoint(微辰微辰/高端高端)、Marvel公司和公司和Promise公司公司(乔乔鼎信息鼎信息)同同样样

25、是是RAID市市场场上上的重要厂商之一，最早都是以的重要厂商之一，最早都是以IDE RAID卡卡产产品起家，并品起家，并过过渡到渡到SATA和和SAS年代。由年代。由于从于从IDE RAID发发展而来，因此展而来，因此该该公司主要公司主要盘盘踞在踞在RAID市市场场的中低端，相比的中低端，相比LSI和和Adaptec来来说说更加便宜，以突出的性价比在市更加便宜，以突出的性价比在市场场上上拥拥有广泛的占有率。有广泛的占有率。Marvel 推出的推出的VA6800M、Hipoint推出的推出的2720-2760系列等在将来的系列等在将来的6G市市场场将与将与LSI和和Adaptec一一竞竞高下。高

26、下。RaidRaid卡厂商卡厂商RaidRaid技术介绍硬件模块组成技术介绍硬件模块组成IO Processor，IO处理器，提供处理器，提供RAID数据校验计算、输入输出处理等功能。数据校验计算、输入输出处理等功能。IOC，IO控制器，提供总线通道，用来连接硬盘、存储设备。控制器，提供总线通道，用来连接硬盘、存储设备。主机总线接口，目前主流为主机总线接口，目前主流为PCI-E，有，有PCI-Ex1,x4,x8等类型接口等类型接口,总线速率分别为：总线速率分别为：250MB/s,1GB/s,2GB/s。Battery Backup Unit，电池备份模块，提供意外掉电下的数据保护。，电池备份模

27、块，提供意外掉电下的数据保护。Cache Memory，缓存，缓存/内存，提供数据从内存，提供数据从IOP到硬盘之间的缓冲，提高整体性能，目前到硬盘之间的缓冲，提高整体性能，目前主流为：主流为：128M、258M和和512M，形式上以板载内存颗粒为主。，形式上以板载内存颗粒为主。Flash ROM，用来存放，用来存放Firmware和和BIOSNVRAM，用于保存，用于保存RAID设置信息。设置信息。NVRAM区别于区别于RAM蜂鸣器，在蜂鸣器，在RAID阵列出现意外掉盘等情况下提供声音报警，提醒用户进行维护。阵列出现意外掉盘等情况下提供声音报警，提醒用户进行维护。RAIDRAID卡结构卡结构

28、RaidRaid卡运作流程卡运作流程IOP作为作为RAID卡的卡的CPU，通过执行闪存中的，通过执行闪存中的Firmware，控制，控制SCSI等等raid卡控制器、卡控制器、Cache Memory以及指示报警电路，来实现以及指示报警电路，来实现RAID卡的功能，运作流程如下：卡的功能，运作流程如下：1）初始化初始化RAID卡寄存器卡寄存器2）读取读取NVRAM中的中的RAID参数，与硬盘实际信息进行比较，显示结果参数，与硬盘实际信息进行比较，显示结果3）发送配置提示、响应发送配置提示、响应 用户命令进入配置界面用户命令进入配置界面4）提供配置菜单、将用户提供的提供配置菜单、将用户提供的RA

29、ID卡参数、卡参数、RAID参数存入参数存入NVRAM5）根据根据RAID参数，通过参数，通过SCSI等等raid卡控制器对硬盘进行初始化写操作卡控制器对硬盘进行初始化写操作6）完成配置完成配置7）等待等待Host发出读写操作命令发出读写操作命令导致硬盘掉线的原因导致硬盘掉线的原因硬件故障硬件故障硬盘出现坏道，需要注意在线硬盘硬盘出现坏道，需要注意在线硬盘背板问题、线缆问题、接触问题背板问题、线缆问题、接触问题Raid卡故障卡故障电源问题导致供电不稳定电源问题导致供电不稳定应用情况应用情况突然断电，造成数据不同步，特别是有回写的情况突然断电，造成数据不同步，特别是有回写的情况数据量大，数据读写

30、特别频繁，特别是在硬盘数量较多以及跨模组的情况下。读写频繁，数据数据量大，数据读写特别频繁，特别是在硬盘数量较多以及跨模组的情况下。读写频繁，数据校验出错的可能性就高。校验出错的可能性就高。误操作误操作拔插拔插RaidRaid发生故障后的解决办法发生故障后的解决办法一般一般raid卡卡raid配置信息保存位置配置信息保存位置Raid卡的卡的nvram中中硬盘硬盘ROMB raid配置信息保存位置配置信息保存位置主板主板硬盘硬盘不在不在key以及缓存中以及缓存中Raid配置信息具体在硬盘的什么位置？配置信息具体在硬盘的什么位置？一般在硬盘的最后磁道部分一般在硬盘的最后磁道部分-所以删除所以删除r

31、aid一般不会影响硬盘的一般不会影响硬盘的MBR中中的信息，以及其他数据信息。的信息，以及其他数据信息。RaidRaid发生故障后的解决办法发生故障后的解决办法硬盘掉线硬盘掉线对于配置阵列的磁盘系统，单个硬盘故障不会导致系统应用的正常运行和数据丢失，对于配置阵列的磁盘系统，单个硬盘故障不会导致系统应用的正常运行和数据丢失，客服会尽快上门更换故障硬盘，请不要随便使用其他硬盘进行替换，因为如果其他硬客服会尽快上门更换故障硬盘，请不要随便使用其他硬盘进行替换，因为如果其他硬盘上有盘上有raid信息和信息和raid卡的不匹配，会导致阵列异常。卡的不匹配，会导致阵列异常。Raid卡故障卡故障主要表现为检测不到主要表现为检测不到raid卡或自检不通过卡或自检不通过解决办法：更换解决办法：更换raid卡，注意不要将硬盘拿到其他机器上直接使用，或将其他机器的卡，注意不要将硬盘拿到其他机器上直接使用，或将其他机器的raid卡拿来直接替换，这样会由于硬盘中的卡拿来直接替换，这样会由于硬盘中的raid信息和信息和raid卡中的卡中的raid信息不匹配发生信息不匹配发生选择冲突，如果选择错误，会导致硬盘中的选择冲突，如果选择错误，会导致硬盘中的raid配置信息被破坏而使数据丢失。配置信息被破坏而使数据丢失。谢谢！谢谢！