服务器RAID技术及应用(1).docx

服务器RAID技术及应用(1)目录错误!未定义书签。第一章RA1D知识介绍21.1 RAIDO：条带化21.2 RAID131.3 RAIDO+131.4 RAID54第二章RAID的实现52.1 软件RAID52.2 硬件RAID5第三章RA1D卡原理6第四章My1exAcce1e352RAID卡设置与使用9101313-134.3 My1exAcce1e352RAID卡简介94.4 RAID阵列的管理第五章Adaptec3200sRAID卡5.1 Adaptec3200sRAID卡简介一5.2 RAID长配置方法5.3 RAID阵列的管理6.1 idap1oo21OOsRhJ176.3 操作系统安装186.4 RAID阵列的管理24第一章RAID知识介绍RAID的全称是廉价磁盘冗余阵列(RedUndantArrayofInexpensiveDisks),于1987年由美国BerkeIey大学的两名工程师提出的RAn)出现的，最初目的是将多个容量较小的廉价硬盘合并成为一个大容量的“逻辑盘”或者磁盘阵列，实现提高硬盘容量与性能的功能。随着RAn)技术的逐步普及应用，RA1D技术的各方面得到了很大的进展。现在，RAID从最初的RA1DO-RAID5,又增加了RA1DO+1与RAn)O+5等不一致的阵列组合方式，能够根据不一致的需要实现不一致的功能，扩大硬盘容量，提供数据冗余，或者者是大幅度提高硬盘系统的I/O吞吐能力。RAID技术要紧有三个特点：第一、通过对硬盘上的数据进行条带化，实现对数据成块存取，减少硬盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。第二、通过对一阵列中的几块硬盘同时读取，减少硬盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。第三、通过镜像或者者存储奇偶校验信息的方式，实现对数据的冗余保护。经常应用的RAID阵列要紧分为RA1D0,RAID1,RAID5与RA1D0+1。1.1RAID0：条带化RAIDO也叫条带化，它将数据象条带一样写到多个磁盘上，这些条带也叫做“块”。条带化实现了能够同时访问多个磁盘上的数据，平衡I/O负载，加大了数据存储空间与加快了数据访问速度。RAIDO是唯一的一个没有冗余功能的RA1D技术，但RAIDO的实现成本低。假如阵列中有一个盘出现故障，则阵列中的所有数据都会丢失。如要恢复RAID0,只有换掉坏的硬盘，从备份设备中恢复数据到所有的硬盘中。硬件与软件都能够实现RAID0。实现RA1DO最少用2个硬盘。对系统而言，数据是使用分布方式存储在所有的硬盘上，当某一个硬盘出现故障时数据会全部丢失。RAID0能提供很高的硬盘I/O性能，能够通过硬件或者软件两种方式实现。11111181.2RAID1也被称之磁盘镜像。系统将数据同时重复的写入两个硬盘，但是在操作系统中表现为一个逻辑盘。因此假如一个硬盘发生了故隙，另一个硬盘中仍然保留了一份完整的数据，系统仍然能够照常工作。系统能够同时从两个硬盘读取数据，因此会提高硬盘读的速度；但由于在系统写数据需要重复一次，因此会影响系统写数据的速度。硬盘容量的利用率只有50%。RAIbContro11er8图1.2RAID11.3RAID0+1对RAIDO阵列做镜像。这是一种DUaI1eVeIRAID,也有人称之为RA1D1eVeI10。是两组硬盘先做RA1D0,构成两颗大容量的逻辑硬盘，再互相为“镜像”。在每次写入数据，磁盘阵列操纵器会将资料同时写入该两组“大容量数组硬盘组”内。同RAIDIeVe11一样，尽管其硬盘使用率亦只有50%,但它却是最具高效率的规划方式。RAIb01HostCommandsRAIbContro11er向向SU8tt1.4RAID5是在RAID3与RATD4的基础上进展来的，它继承了它们的数据冗余与条带化的特点，并将数据校验信息均匀储存在阵列中的所有硬盘上。系统能够对阵列中所有的硬盘同时读写，减少了由硬盘机械系统引起的时间延迟，提高了磁盘系统的"0能力；当阵列中的一块硬盘仿生故障，系统能够使用储存在其它硬盘上的奇偶校验信息恢复故隙硬盘的数据，继续进行正常工作。RAID5HostCommands第二章RA1D的实现RAID能够通过软件或者硬件实现。软件实现RAID需要操作系统的支持。硬件实现就是使用专用的RAID卡来实现。2.1 软件RAID一些网络操作系统能够使用标准的SCST适配卡支持与管理驱动器。一些网络操作系统支持RAIDO,RAID1与RAn）5。由因此操作系统下实现RAn）,软RA1D不能保护系统盘。亦即系统分区不能参与实现RAID。有些操作系统，RAID的配置信息存在系统信息中，而不是存在硬盘上；当系统崩溃，需重新安装时，RA1D的信息也会丢失。当运行I/O增强应用程序，如文件服务器或者应用程序服务器，可适当的使用软件RA1D。RAn）5是CPU的增强方式，因此不建议使用软件RAn）在增强的处理器服务器中。磁盘的容错技术并不等于完全支持在线更换，热插拔或者热交换，有些操作系统不能支持系统不通过重启的在线热交换。能否支持错误硬盘的热交换与操作系统有关。NetWare支持RAID1（镜像与双工）。WindowsNT、Windows2000>1INUX>OPENSERVER支持RAID0,RATD1与RAID5,另一种方案是配置系统在线扩充，服务器中配置一块备用硬盘，当系统中没有硬盘错误时，它处于等待状态，当RAID5或者RAID1中出现硬盘错误时，它能够自动取代坏盘，当系统确认后，即可成为阵列的一部分。2.2 硬件RAID硬件RAID是使用集成的阵列卡或者专用的阵列卡来操纵硬盘驱动器,这样能够极大节约服务器系统CPU与操作系统的资源。从而使网络服务器的性能获得很大的提高。RAID操纵器对主系统，是藉由连接至其存取接口（目前以SCS1为主）作信道。换言之，它在主系统的存取接口上，是一个独立的直接存取储存体DASDDirectAccessStorageDeviceo而这个大的储存体内，能够有不只一个的逻辑磁盘1UN1OgiCa11JnitNumber。RAID操纵器，对下管理多颗数组硬盘机们。而主系统是不可能看到或者直接管理该硬盘的。比如：My1ex>AMI、AdaPteC等.都有有关的产品。现在的RA1D卡产品，都支持在线更换，热插拔或者热交换。并在部分操作系统下实现软件监控与管理。第三章RAID卡原理RAID卡的结构图3.1RAID卡结构带RA1D卡的SCSI系统结构HOSTRATD卡有自己的CPU,CacheMemory,通过集成或者借用主板上的SCSI操纵器来管理硬盘，能够称之为一个智能化的设备。RATD卡的分类通常根据集成的SCST操纵器来划分。假如没有集成SCSI操纵器，而是借用主板上的SCSI操纵器来管理硬盘,则为零通道RAID卡。根据RAID卡集成的SCSI操纵器的通道数量，能够分为单通道、双通道、三通道RAID卡。还能够按照SCS1操纵器的标准来划分RAn)卡的种类，如U1traWide、U1tra2Wide、U1tra160Wide。RAn)处理器是一个PC1从设备，同意并执行来自系统的命令。同时占用PCT中断，代表SCS1磁盘子系统向系统提出中断请求，请求占用PCI总线，返同对系统命令的响应，如输送SCS1硬盘上的数据。作为RA1D卡的CPU,通过执行闪存中的FirnWare,操纵SCSI操纵器、CaCheMemory与指示报警电路，来实现RA1D卡的功能，运作流程如下：(1) 初始化RAn)卡寄存器(2) 读取NVRAM的上次RAn)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IIOST命令进入配置界面(4) 提供配置菜单、将用户提供的RAID卡参数、RA1D参数存入NVRAM(5) 根据RATD参数，通过SCSI操纵器对硬盘进行初始化写操作(6) 完成配置(7)等待II。St发出读写操作命令RATD卡提高磁盘读写性能的另一手段是：磁盘CACIIEo图3.3RAID功能运作流程关于磁盘I/O来说，假如没有CACHE,就直接从硬盘读写；假如有CACIR则首先从CACHE读写。CACHE具有两大功能:一预读CACHE预读提高了计算机系统中的硬盘读的功能,特别是在读取含有大量文件碎片的文件时。具有良好预读功能的RA1D卡能在看起来很随机的读访问中，识别出读取磁盘的规律，通过这个规律提早将系统要读取的数据放在CACHE中。预读的两种方式：ReadAhead由于硬盘数据经常是以一族连续的硬盘扇区组织起来的，因此有的时候侯如把系统所请求的扇区随后的一个扇区里的数据同时读进来是有价值的。关于数据文件的读取有利,特别是系统CPU的性能低时。Pre-Fetch当RAID卡发现系统要读的是先前已经读过的数据时，在这一次，便将这一个数据块的数据写到CACHE里。关于程序文件的读取有利。一回写回写是通过暂时将数据存在CACHE里，从而推迟将数据写到慢设备(如硬盘、磁带机)的一种工作方式。数据将在随后的时间，硬盘闲置的时候写到硬盘中。写的时候也是统一将CACHE内的尚未写出的数据按照数据块的在硬盘中的B1OCK序号写入，这样能够提高写的效率。回写需要加电池给CACHE供电，以免数据在写到硬盘之前系统断电导致硬盘数据丢失。增加CACHE大小关于预读来说,为系统提供了更多的来自CACHE的可供读取的记录。关于回写来说，同意操纵卡储存更多的记录留待后期写磁盘。特别是关于电梯式同写，使得连续的同写段之间有更近的间隔，降低硬盘写操作的平均访时间并提高了吞吐率。写策略一回写(WriteBack)-通写(WriteThrough)通写模式下，所有数据在以命令完成状态返回到计算机之前，直接写到硬盘。两种写策略比较来说，写策略由通写改为回写时，可大幅度提高RAID性能。但回写具有一定的数据危险性。在突然断电的情况下，会丢失存于CaCh。尚未写入硬盘的数据。RAID卡工作在写策略为THROUGI1时，缓存大小对RAn)卡的性能影响很小，只有当写策略改为BACK时，缓存的作用才会发挥出来。影响RA1D卡性能的因素很多，其中可调因素要紧有RAn)卡缓存(CACHE)大小、写策略(WRITEPO1ICY)>读策略(READPO1ICY)>条带的大小(STRIPESIZE),不一致的RA1D卡尽管说法略有不一致，但意思是一样的。很多设置能够在RAID卡的配置工具中调整。第四章My1exAcce1e352RAID卡设置与使用4.1 My1exAcce1e352RAID卡简介My1exAcce1e352卡是My1ex所推出的一款U1tra160双通道RAID卡。1、功能特点1） Q1ogicISP12160A芯片支持两个UI1raI60SCSI1VD通道，每个通道支持15个Ukra160SCS1设备2） IOOMHZRISCInteII960RA1D处理器3） CacheMemory：32128ECCSDRAM4）支持RA1D0、1、3、5、10、30、50>0+1或者JBoD5）兼容PCI2.26）在PCIHOIPIUg主板上支持RA1D卡热插拔7） Batterybackupmodu1e,使用电池备份向写数据8）支持SAF-TE功能，9）自动对FA11硬盘进行数据重建。4.2 RAID卡配置方法开机前，首先检查RAID卡对PC1的接