服务器RAID技术及应用.pptx
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1、培训内容培训内容RAIDRAID术语术语RAIDRAID技术的实现技术的实现IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用常用常用RAIDRAID卡产品介绍卡产品介绍问题与讨论问题与讨论RAID技术及应用第1页/共52页RAIDRAIDRAIDRAID技术的定义技术的定义技术的定义技术的定义RAIDRAID Redundant Array of Independent DisksRedundant Array of Independent Disks RAIDRAID是是将将同同一一阵阵列列中中的的多多个个磁磁盘盘视视为为单单一一的的虚虚拟拟磁磁盘
2、盘,数数据是以分段的方式顺序存放于磁盘阵列中。据是以分段的方式顺序存放于磁盘阵列中。RAIDRAID术语术语RAID技术及应用第2页/共52页Disk SpanningDisk SpanningDisk SpanningDisk Spanning 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一一个个硬盘那样工作硬盘那样工作 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盘空空间限制间限制 最大限度的利用磁盘空间最大限度的利用磁盘空间 不能改善硬盘的可靠性和速度不能改善硬盘的可靠性和速度 JBOD JBOD(J Just ust A
3、A B Bunch unch OOf f D Disks)isks)1234File1 2 3 41200MB300MB400MB400MB100MBRAID技术及应用RAIDRAID术语术语第3页/共52页Disk StripingDisk Striping Disk 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块块,这这些些数数据据块块可可以以被被分分别存放在不同的物理盘上别存放在不同的物理盘上 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以通知下个目标盘准备数据可以通知下个目标盘准备数据 提高系统读写数据的性能提高系统
4、读写数据的性能File1 2 3 41234RAIDRAID术语术语RAID技术及应用第4页/共52页Disk MirroringDisk Mirroring Disk 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 降低系统写数据的性能降低系统写数据的性能File1 2 3 412341234RAIDRAID术语术语RAID技术及应用第5页/共52页HotHot Swap Swap Hot SwapHot S
5、wap 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,同同时时保保证证系系统统稳稳定运行定运行 只只 有有 RAIDRAID级级 别别 为为 1 1、3 3、5 5、1010、3030、5050的的阵阵列列才才提提供供该该功能功能123412412541234RAIDRAID术语术语RAID技术及应用第6页/共52页ParityParity ParityParity 来自多个物理磁盘上的数据通过异或来自多个物理磁盘上的数据通过异或(XOR)(XOR)操作运算产生的冗
6、余奇偶数据操作运算产生的冗余奇偶数据 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)操作而恢复由于硬盘失效而丢失的数据操作而恢复由于硬盘失效而丢失的数据 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上,也可以将这些奇偶校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部硬盘中验数据分散分布在磁盘阵列的全部硬盘中 产生和存储奇偶校验数据需要一些额外的操作,目前产生奇偶校验
7、数据有两种方式:产生和存储奇偶校验数据需要一些额外的操作,目前产生奇偶校验数据有两种方式:硬件生成和软件计算。硬件生成和软件计算。RAIDRAID术语术语RAID技术及应用第7页/共52页培训内容培训内容RAIDRAID术语术语RAIDRAID技术的实现技术的实现IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用常用常用RAIDRAID卡产品介绍卡产品介绍问题与讨论问题与讨论RAID技术及应用第8页/共52页RAID Levels RAID 0 RAID0RAID0 StripingStriping 数数据据以以分分段段(1K 1K-8M 8M Byt
8、eByte)的的方方式式放放在在磁磁盘盘阵阵列列中中,没没有有校验数据。校验数据。没没有有容容错错能能力力,同同一一通通道道4 4个个1GB1GB的的硬硬盘盘做做RAID0RAID0的的效效率率是是1 1个个4GB4GB硬盘的硬盘的3-3.53-3.5倍;倍;RAIDRAID技术的实现技术的实现RAID技术及应用A0A0A1A1A2A2A3A3A4A4A5A5A6A6A7A74N-24N-24N-14N-14N4N4N-34N-3.磁盘磁盘0 0磁盘磁盘2 2磁盘磁盘3 3磁盘磁盘1 1第9页/共52页RAID Levels RAID 1RAID1RAID1 MirroringMirrorin
9、g 使磁盘读取的效率增加,使磁盘读取的效率增加,但写入的效率降低但写入的效率降低 通过数据直接备份具有容错能力通过数据直接备份具有容错能力RAIDRAID技术的实现技术的实现RAID技术及应用A0A0A0A0A1A1A1A1N NN N.磁盘磁盘0 0磁盘磁盘1 1第10页/共52页RAID Levels RAID 3RAID Levels RAID 3 RAID3RAID3 Striping with Dedicated Parity DriveStriping with Dedicated Parity Drive 有校验数据,提供数据容错能力有校验数据,提供数据容错能力 当单个硬盘失效时
10、,会产生奇偶盘当单个硬盘失效时,会产生奇偶盘I/OI/O瓶颈效应瓶颈效应A2A2P1P1A3A3A5A5P2P24N-24N-24N-14N-14N-34N-3.磁盘磁盘0 0磁盘磁盘1 1磁盘磁盘2 2磁盘磁盘3 3P1P1A0A0A1A1P2P2A4A4PNPNRAIDRAID技术的实现技术的实现RAID技术及应用第11页/共52页RAID Levels RAID 5RAID Levels RAID 5 RAID5RAID5 Striping with Distributed ParityStriping with Distributed Parity 有校验数据,提供数据容错能力有校验数
11、据,提供数据容错能力 校校验验值值分分散散在在各各个个盘盘的的不不同同位位置置,相相当当程程度度的的分分散散了了负负载载,故故有有较较好好的的性性能能,尤尤其其是是对对小小型型数数据据。RAID5RAID5适适用用于于银银行行和股市的联机交易系统(和股市的联机交易系统(OLTPOLTP)。)。A1A1A2A2A4A4A5A5A6A64N-24N-24N-14N-14N-34N-3.磁盘磁盘0 0磁盘磁盘1 1磁盘磁盘2 2磁盘磁盘3 3P1P1A7A74N4N.磁盘磁盘4 4P1P1A0A0P2P2PNPNA3A3RAIDRAID技术的实现技术的实现RAID技术及应用第12页/共52页RAID
12、 Levels RAID 10RAID Levels RAID 10Two RAID 1s StripedTwo RAID 1s StripedRAIDRAID技术的实现技术的实现RAID技术及应用第13页/共52页RAID Levels RAID 30RAID Levels RAID 30Two RAID 3s StripedTwo RAID 3s StripedRAIDRAID技术的实现技术的实现RAID技术及应用第14页/共52页RAID Levels RAID 50RAID Levels RAID 50Two RAID 5s StripedTwo RAID 5s StripedRAID
13、RAID技术的实现技术的实现RAID技术及应用第15页/共52页培训内容培训内容RAIDRAID术语术语RAIDRAID技术的实现技术的实现IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用常用常用RAIDRAID卡产品介绍卡产品介绍问题与讨论问题与讨论RAID技术及应用第16页/共52页SCSI SCSI SCSI SCSI 与与与与IDEIDEIDEIDESCSI(Small Computer System Interface)定义了一种输入/输出总线和逻辑接口,主要目标是提供一种设备独立的机制用来连接主机和访问设备。IDE(Intergraded
14、 drive electronics)现在PC机使用的主流硬盘接口IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用RAID技术及应用第17页/共52页IDE RAIDIDE RAIDIDE RAIDIDE RAIDv基于IDE接口的RAID 应用产品称为IDE RAID与SCSI RAIDSCSI RAID相比有及具竞争力的性价比 为中低端应用的服务器产品提供更强的数据处理和数据保护以及较高的性能价格比 支持RAID 0RAID 0,1 1,0+10+1,5 5IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应
15、用RAID技术及应用第18页/共52页SCSI RAIDSCSI RAIDSCSI RAIDSCSI RAID基于SCSI接口的RAID 应用产品称为SCSI RAID多个I/OI/O并行操作,设备传输速度快;可扩展性好,最多可连接1515个外部scsiscsi设备;支持RAIDRAID级别多,RAID0RAID0、RAID1RAID1、RAID10RAID10、RAID3RAID3、RAID5RAID5、RAID30RAID30、RAID50RAID50、JBODJBOD等;支持Hotspare,Hotspare,在线热插拔,性能更稳定、可靠性更好;IDE RAIDIDE RAID与与SCS
16、I RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用RAID技术及应用第19页/共52页为什么用为什么用为什么用为什么用RAIDRAIDRAIDRAID卡卡卡卡 用户对磁盘系统的四大要求用户对磁盘系统的四大要求 增加磁盘增加磁盘I/OI/O存取速度存取速度 数据安全性要求,及容错(数据安全性要求,及容错(Fault toleranceFault tolerance)的能力)的能力 有效的利用磁盘空间有效的利用磁盘空间 分担主机分担主机CPUCPU的的I/OI/O事务事务 降低内存及磁盘的性能差异降低内存及磁盘的性能差异 提高计算机的整体工作性能提高计算机的整体工作性能IDE RAIDIDE RA
17、ID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用RAID技术及应用第20页/共52页IDE RAID IDE RAID IDE RAID IDE RAID 卡卡卡卡将若干IDE硬盘做成一个或几个阵列盘,提高了系统中磁盘I/O的性能,并且使磁盘系统具有数据镜像的安全保护功能。具有可管理性,在操作系统支持下,管理软件可监控阵列的状态,添加和删除阵列,在线数据恢复等;最多支持4个硬盘,可实现RAID 0、1、0+1QW1060、1600B应用了IDE RAID卡,2100主板集成IDE RAID 控制器IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用
18、技术及应用RAID技术及应用第21页/共52页SCSI RAIDSCSI RAID卡卡将若干硬盘做成一个或几个阵列盘,提高了系统中磁盘I/O的性能,并且使磁盘系统具有容错的安全保护功能。通过磁盘Cache的运用,提高系统的存取速度,结合SAF-TE(SCSI Access Fault Tolerant Enclosure)对磁盘阵列中的磁盘进行监控管理,管理的人机接口有1 1)RAIDRAID卡本身的指示报警;卡本身的指示报警;2 2)具有)具有SAF-TESAF-TE功能的热插拔背板;功能的热插拔背板;3 3)操作系统上安装的监控软件。)操作系统上安装的监控软件。IDE RAIDIDE RA
19、ID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用RAID技术及应用第22页/共52页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 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 PCI PCI PCI 总总总总 线线线线SCSISCSISCSISC
20、SI终结器终结器终结器终结器IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用RAID技术及应用第23页/共52页磁盘磁盘CACHECACHERAIDRAID卡提高磁盘读写性能的另一手段是:磁盘卡提高磁盘读写性能的另一手段是:磁盘CACHECACHE。CPUCPU系统系统CACHECACHEMemoryMemoryMemory Memory 控制器控制器RAID CPU RAID CPU 磁盘磁盘CACHECACHESCSISCSI控制器控制器SCSISCSI硬盘硬盘IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术
21、及应用RAID技术及应用第24页/共52页磁盘磁盘CACHECACHE的两大工作:的两大工作:磁盘磁盘I/OI/O从磁盘读从磁盘读从磁盘读从磁盘读写入磁盘写入磁盘写入磁盘写入磁盘首先从首先从首先从首先从CACHECACHECACHECACHE读读读读首先往首先往首先往首先往CACHECACHECACHECACHE写写写写无无CACHECACHE有有CACHECACHE预读预读预读预读回写回写回写回写IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用RAID技术及应用第25页/共52页预预 读读Read Ahead Read Ahead Pre-Fetc
22、h Pre-Fetch 预读的两种方式预读的两种方式CACHECACHE预读提高了计算机系统中的硬盘读的功能,尤其是在读预读提高了计算机系统中的硬盘读的功能,尤其是在读取含有大量文件碎片的文件时。取含有大量文件碎片的文件时。具有良好预读功能的具有良好预读功能的RAIDRAID卡能在看起来很随机的读访问中,识卡能在看起来很随机的读访问中,识别出读取磁盘的规律,别出读取磁盘的规律,通过这个规律提前将系统要读取的数据放在通过这个规律提前将系统要读取的数据放在CACHECACHE中。中。IDE RAIDIDE RAID与与SCSI RAIDSCSI RAID技术及应用技术及应用RAID技术及应用第26
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