RAID技术与应用.pptx

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1、RAIDRAID技术与应用技术与应用 存储基础知识培训一RAIDRAID技术与应用技术与应用1 1、RAIDRAID由来由来2、RAID术语3、RAID级别4、RAID类型5、RAID状态6、磁盘阵列开局7、故障排除主要内容主要内容RAID 是什么RAID是一个缩写，最初为 Redundant Array of Inexpensive Disks廉价磁盘冗余阵列 它最初的意思是低成本硬盘成组地使用 2个或者更多个硬盘模拟高档硬盘的性能 因为昂贵硬盘变得越来越小和便宜，所以RAID 就转化为 Redundant Array of Independent Disks 独立磁盘冗余阵列 从 PC中的

2、硬盘获得数据Cache Memory缓慢地输入缓慢地输入快速输出快速输出光纤通道接口光纤通道接口磁片磁片16MB/s106B/s用多个硬盘共享数据14 MB/s14 MB/s14 MB/s14 MB/s14 MB/s14 MB/s14 MB/s98 MB/s1 2 3 4 5 6 7ChapterChapterChapterChapterChapterChapterChapter用单个文件共享所有的硬盘，用单个文件共享所有的硬盘，来代替把不同的文件保存在不来代替把不同的文件保存在不同的硬盘中同的硬盘中RAID还有什么特性?l我们已经看到在多个硬盘之间共享数据可以加快数据的传输速率.l其实 RA

3、ID 不仅仅可以加快速度，还可以带来更多的东西.l那么我们想要一些什么特性呢?数据的安全性.(防止泄密)数据的完整性.(防止出错)错误恢复.(防止硬盘出错)自动备份.(防止数据丢失)lRAID 提供了所有这些特性l所以让我们来看看RAID是如何实现这些特性的.RAIDRAID技术与应用技术与应用1、RAID由来2 2、RAIDRAID术语术语3、RAID级别4、RAID类型5、RAID状态6、磁盘阵列开局7、故障排除主要内容主要内容术语：术语：RAIDRAIDRAID Redundant Array ofRedundant Array of Independent Independent Di

4、sksDisks 一一种种在在配配件件、存存储储子子系系统统和和系系统统级级别别上上通通过过硬硬件件或或软软件件冗冗余余来来保保护护重重要要数数据和改善系统性能的方法据和改善系统性能的方法 允允许许将将多多块块硬硬盘盘映映射射为为单单块块逻逻辑辑盘盘被被使用使用 RAIDRAID的实现方式的实现方式 软件冗余：共享一个系统软件冗余：共享一个系统 CPUCPU 硬硬件件冗冗余余：在在独独立立处处理理器器上上运运行行,一般是磁盘阵列或一般是磁盘阵列或RAIDRAID卡卡Disk SpanningDisk Spanning 数数据据跨跨盘盘技技术术使使多多个个硬硬盘盘像像一个硬盘那样工作一个硬盘那样

5、工作 用用廉廉价价的的资资源源来来突突破破现现有有硬硬盘空间限制盘空间限制 最大限度的利用磁盘空间最大限度的利用磁盘空间 不不能能改改善善硬硬盘盘的的可可靠靠性性和和速速度度 JBOD JBOD(J J J Just ust A A B B B Bunch unch O O O Of f D D D Disks)isks)术语：术语：Disk SpanningFile1 2 3 41234400MB400MB300MB1000MB1200MB300MB400MB400MB100MBDisk StripingDisk Striping 将将数数据据按按照照一一定定大大小小分分成成多多个个数数据据

6、块块，这这些些数数据据块块可可以以被被分分别别存存放放在在不不同同的的物理盘上物理盘上 系系统统在在从从特特定定硬硬盘盘读读取取数数据据时时可可以以通通知知下下个个目目标标盘盘准备数据准备数据 提高系统读写数据的提高系统读写数据的性能性能 Stripe sizeStripe size：8k-1024k8k-1024k术语：术语：Disk StripingFile1 2 3 41234Disk MirroringDisk Mirroring 将将相相同同的的数数据据同同时时写写入入多个硬盘中多个硬盘中 当当某某个个物物理理硬硬盘盘失失效效时时，提提供供数数据据资资料料的的保保护护能能力力 降低系

7、统写数据的性能降低系统写数据的性能术语：术语：Disk MirroringFile1 2 3 412341234Hot SwapHot Swap 处处于于运运行行状状态态的的磁磁盘盘阵阵列列子子系系统统当当出出现现单单个个物物理理盘盘失失效效的的情情况况时时，采采用用新新硬硬盘盘将将失失效效物物理理盘盘在在线线替替换换，同时保证系统稳定运行同时保证系统稳定运行 使使用用该该功功能能允允许许系系统统在在不不关关机机或或暂暂停停系系统统服服务务的的情情况况下下，更更换换系系统统中中失效的硬盘失效的硬盘 只只有有RAIDRAID级级别别为为1 1、3 3、5 5、6 6、1010、3030、5050

8、的阵列才提供该功能的阵列才提供该功能 某某个个物物理理硬硬盘盘失失效效时时，提提供供数数据据资资料的保护料的保护能力能力 类型：全局热备、本地热备类型：全局热备、本地热备术语：术语：Hot Swap123412412541234ParityParity 来来自自多多个个物物理理磁磁盘盘上上的的数数据据通通过过异异或或(XOR)XOR)操操作作运运算算产产生生的的冗余奇偶数据冗余奇偶数据 当当单单个个硬硬盘盘失失效效时时，这这些些冗冗余余数数据据能能够够通通过过与与其其它它物物理理磁磁盘盘上上的的数数据据进进行行异异或或(XOR)XOR)操操作作而而恢恢复复由由于于硬硬盘盘失失效效而而丢丢失失的

9、数据的数据 产生的冗余数据可以被存放于一个专作奇偶校验用的硬盘产生的冗余数据可以被存放于一个专作奇偶校验用的硬盘上，也可以将这些奇偶校验数据分散分布在磁盘阵列的全上，也可以将这些奇偶校验数据分散分布在磁盘阵列的全部硬盘中部硬盘中 产生和存储奇偶校验数据需要一些额外的操作，会影响到产生和存储奇偶校验数据需要一些额外的操作，会影响到数据的写性能数据的写性能。现在现在ParityParity采用独立芯片来处理采用独立芯片来处理术语：术语：ParityRAIDRAID技术与应用技术与应用1、RAID由来2、RAID术语3 3、RAIDRAID级别级别4、RAID类型5、RAID状态6、磁盘阵列开局7、

10、故障排除主要内容主要内容特性：特性：StripingStriping 数据以分段的方式放在磁盘阵列数据以分段的方式放在磁盘阵列中中 性能：读写性能最优性能：读写性能最优 容量：容量：N N*单块硬盘容量，至少单块硬盘容量，至少1 1块硬盘或块硬盘或2 2块硬盘块硬盘 安全性：没有安全性：没有校验数据，没有容错校验数据，没有容错能力能力RAID Levels-RAID0 Disk A Disk BIncoming dataIncoming dataData in disk AData in disk AData in disk BData in disk B Disk CData in disk

11、 CData in disk C特性特性:MirroringMirroring 性能：性能：使使磁盘读取的效率增加，磁盘读取的效率增加，但写入的效率但写入的效率降低降低 容量容量:单块硬盘容量单块硬盘容量*N/2N/2，至少，至少2 2块硬盘块硬盘 安全性：安全性：通过通过数据直接备份具有容错能力数据直接备份具有容错能力 RAID Levels-RAID1 Disk A Disk BIncoming dataIncoming dataData in disk AData in disk AData in disk BData in disk B特性特性:Striping with Dedica

12、ted Parity Striping with Dedicated Parity DriveDrive 性能性能：连续读写性能高：连续读写性能高 容量：单块硬盘容量容量：单块硬盘容量*（N-1N-1），至少），至少3 3块硬盘块硬盘 安全性：有安全性：有校验数据，提供数据容错校验数据，提供数据容错能力，允许有一块硬盘发生故障能力，允许有一块硬盘发生故障RAID Levels-RAID3Incoming dataIncoming dataData in disk AData in disk AData in disk BData in disk BData in disk CData in d

13、isk CDisk A Disk B Disk C特性：特性：Striping with Distributed Striping with Distributed ParityParity 性能：随机读性能高，写性能中性能：随机读性能高，写性能中 容量：单块硬盘容量容量：单块硬盘容量*（N-1N-1），至少需要），至少需要3 3块硬盘块硬盘 安全性：有安全性：有校验数据，提供数据容错校验数据，提供数据容错能力，能力，允许有一块硬盘发生故障允许有一块硬盘发生故障RAID Levels-RAID5Incoming dataIncoming dataData in disk AData in di

14、sk AData in disk BData in disk BData in disk CData in disk C Disk A Disk B Disk C特性：特性：Striping Striping with two Distributed Paritywith two Distributed Parity 性能：读性能与性能：读性能与RAID5RAID5基本相同，写性能会有所下降基本相同，写性能会有所下降 容量：单块硬盘容量容量：单块硬盘容量*（N-2N-2），至少需要），至少需要4 4块硬盘块硬盘 安全性：有安全性：有校验数据，提供数据容错校验数据，提供数据容错能力能力,可以同时

15、有两块硬盘故障可以同时有两块硬盘故障RAID Levels-RAID6Incoming dataIncoming dataData in disk AData in disk AData in disk BData in disk BData in disk CData in disk C Disk A Disk B Disk C Disk DData in Data in disk Ddisk D特性：特性：Two RAID 1s StripedTwo RAID 1s StripedRAID Levels-RAID10特性：特性：Two RAID 3s StripedTwo RAID 3s

16、StripedRAID Levels-RAID30RAID50RAID50 Two RAID 5s StripedTwo RAID 5s StripedRAID Levels-RAID50RAIDRAID技术与应用技术与应用1、RAID由来2、RAID术语3、RAID级别4 4、RAIDRAID类型类型5、RAID状态6、磁盘阵列开局7、故障排除主要内容主要内容实现实现RAIDRAID方式方式有两种方式：硬RAID RAID卡 磁盘阵列软RAID 通过OS来实现RAID卡的基本功能卡的基本功能 RAID卡就是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列

17、零组件构成的。不同的RAID卡支持的RAID功能不同。基本功能高性能 RAID卡可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，RAID可以达到单个的磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。提供容错功能 通过RAID技术来保障操作系统上安装管理软件或者BIOS来管理低成本SCSI RAID卡的结构卡的结构SCSISCSISCSISCSI控制器控制器控制器控制器RAIDRAIDRAIDRAID处理器处理器处理器处理器FirmwareFirmwareFirmwareFirmwareCACHE MEMORYCACHE MEMORYCACHE MEMORYCACHE ME

18、MORY指示报警指示报警指示报警指示报警电池电池电池电池通通通通 道道道道 B B B B通通通通 道道道道 A A A APCI PCI PCI PCI 总线总线总线总线SCSISCSISCSISCSI终结器终结器终结器终结器带带RAID卡卡SCSI系统硬件框图系统硬件框图H O S TH O S TH O S TH O S TRAID RAID RAID RAID 处理器处理器处理器处理器FirmwareFirmwareFirmwareFirmwareCache MemoryCache MemoryCache MemoryCache MemorySCSI主控制器ID=7SCSI ID=0S

19、CSI ID=5终结器终结器SCSI 总线背板 HSC ID=6SAS RAID卡的结构卡的结构SASSASSASSASEXPANDEREXPANDEREXPANDEREXPANDERRAIDRAIDRAIDRAID处理器处理器处理器处理器FirmwareFirmwareFirmwareFirmwareCACHE MEMORYCACHE MEMORYCACHE MEMORYCACHE MEMORY指示报警指示报警指示报警指示报警电池电池电池电池通通通通 道道道道 B B B B通通通通 道道道道 A A A APCI-EPCI-EPCI-EPCI-E总线总线总线总线带带RAID卡卡SAS芯片芯

20、片Intel IOP348SAS RAID芯片结构磁盘阵列磁盘阵列以华赛S5500T控制框介绍(2U 3.512盘位)机箱控制器模块电源模块风扇模块硬盘托架背板RAIDRAID是由控制器来实现的是由控制器来实现的S5500T硬件系统架构硬件系统架构业业务务子子系系统统Service channelService channelManage channelManage channelPower supplyPower supplyPCIe GEN24PCIe GEN24电源0BBU0电源1BBU1风扇模块0风扇模块1控制模块A接口模块A0控制模块B管管理理子子系系统统机机电电子子系系统统PCIe

21、 GEN24PCIe GEN2412V12V接口模块B0PCIe GEN24PCIe GEN24常见厂商分类常见厂商分类l高端厂商 EMC、Hitachi、LSI、IBM、HP 华赛、Netappl中低端厂商 Infortend、Acusys、Areca、Promise、Qsan http:/.tw lRAID卡厂商 LSI、Adaptec、ArecaRAIDRAID技术与应用技术与应用1、RAID由来2、RAID术语3、RAID级别4、RAID类型5 5、RAIDRAID状态状态6、磁盘阵列开局7、故障排除主要内容主要内容RAID状态状态RAID 状态有l正常状态 英文：good、norma

22、ll降级状态 英文：degradedl失效状态 英文：invalid、errorl重构状态 英文：rebuilding降级、重构状态降级、重构状态 ：对应用而言不中断：对应用而言不中断失效状态：应用中断，数据可以找回，要看具体硬盘状态失效状态：应用中断，数据可以找回，要看具体硬盘状态华赛预拷贝成功华赛预拷贝成功 RAID状态状态图图预拷贝RAID状态图故障硬盘信息华赛磁盘回拷状态华赛磁盘回拷状态 回拷状态图RAID组状态硬盘状态图RAIDRAID技术与应用技术与应用1、RAID由来2、RAID术语3、RAID级别4、RAID类型5、RAID状态6 6、磁盘阵列开局、磁盘阵列开局7、故障排除主要

23、内容主要内容华赛磁盘阵列开局流程华赛磁盘阵列开局流程开局流程（开局流程（1）开局流程（开局流程（2）开局注意事项开局注意事项l开箱验货l应用咨询、讨论，确定实施方案 涉及到RAID Level选择、容量分配、OS系统、前端应用，是否有增值功能或Ultrapath软件安装l设备上架、加电l依据方案来实施l应用验证l若有异常，及时400建单，协调资源l产品培训如何选择如何选择RAID来适应应用来适应应用从以下三个方向来判定l视频流，视频编辑 主要是对带宽的要求，Stripe Size适当调大，比如256kl数据库 主要是对IOPS的要求，Stripe Size适当调小，比如16kl文件服务 兼顾数

24、据库和视频流之间的应用，选择默认控制器性能调优注意方向：1、硬盘个数 华赛默认单组RAID 8到12块硬盘 2、硬盘类型 硬盘介质：FC、SAS、SATA、NL_SATA 3、RAID级别和Stripe size 4、主机接口 RAIDRAID技术与应用技术与应用1、RAID由来2、RAID术语3、RAID级别4、RAID类型5、RAID状态6、磁盘阵列开局7 7、故障排故障排查查主要内容主要内容故障排查故障排查l掌握大原则，从细节入手 从数据和应用角度出发，数据安全、应用不中断为原则 从硬盘定位、日志收集，故障定位、0S日志等l多观察，少动手 硬件指示灯、报警信息、文件系统等l先备份，后操作

25、l先整体，后局部l先高级，后低级l先外部，后局部案例一案例一故障现象：1、客户反馈磁盘阵列S2600I异常掉电后，客户端无法访问磁盘2、系统平台为：Windows排查思路：1、客户端是否ping通磁盘阵列，若无法ping通，排查网路2、查看主机测initatior连接状态，若不为connected，检查iscsi组件故障3、查看盘阵测RAID或LUN状态，若为失效状态，RAID或LUN故障4、查看日志，看由于异常5、确定LUN license个数是否生效最终确定是LUN License失效案例二案例二故障现象：1、客户反馈应用测应用数据有排队现象 2、数据库写入盘阵性能下降排查思路：1、询问客户由于异常掉电，若有可能RAID或其他部件异常 2、登陆阵列测，查看RAID状态 关注写策略和关注写策略和RAIDRAID状态状态 3、若当前运行写策略是write through，定位故障原因：可能是部件UPS或BBU、电源风扇和控制器故障 4、若RAID状态为降级 定位硬盘并更换定位硬盘并更换 5、Ultrapath 路径是否有异常 6、若是光纤连接，查看主机测光纤卡端口、光纤交换机端口SFP和阵列测主机端口的SFP以及光纤线缆 此次故障为：BBU故障Questions?