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第7章RAID技术基础知识 ISSUE1 0 日期 杭州华三通信技术有限公司版权所有 未经授权不得使用与传播 计算机和网络技术的高速发展对存储性能和数据可靠性的要求不断的提高 使用RAID技术是很好的解决途径 引入 了解RAID的定义与特点理解RAID数据组织方式和冗余原理熟练掌握各RAID级别的原理及特性了解RAID的实现方式 课程目标 学习完本课程 您应该能够 RAID的基本概念RAID级别RAID的实现方式和运行状态 目录 RAID的定义 RAID的全称廉价磁盘冗余阵列 RedundantArrayofInexpensiveDisks RAID的定义多个独立的物理硬盘按照不同的方式组合起来 形成一个虚拟的硬盘 RAID的优势 RAID在容量和管理上的优势易于灵活的进行容量扩展 虚拟化 使可管理性极大的增强RAID在性能上的优势 磁盘分块 技术带来性能的提高RAID在可靠性和可用性上的优势通过冗余技术和热备 热换提升了可靠性 RAID组织数据的基本方式 RAID存取数据的基本方式 并行存取方式适用于大型的 以长时间顺序访问数据为特征的应用独立存取方式适用于数据存取频繁 每笔存取数据量较小的应用 镜像冗余的概念 镜像冗余使用了磁盘镜像技术磁盘镜像是一个简单的设备虚拟化技术 每个I O操作都会在两个磁盘上执行 两个磁盘看起来就像一个磁盘一样镜像冗余可以提高磁盘的读性能 镜像冗余的实现方式 校验冗余的概念 根据冗余算法计算阵列中成员磁盘上数据的校验信息 将校验信息保存在其他的磁盘资源上保证数据可靠性和镜像冗余相比较 校验冗余的开销更小 XOR算法 相同为假 不同为真XOR的逆操作是XOR 热备和热换 热备是指在不干扰当前系统的正常使用的情况下 用系统中另外一个正常的备用磁盘顶替失效磁盘热换是指在不影响系统正常运转的情况下 用正常的磁盘物理替换RAID阵列中的失效磁盘 RAID的基本概念RAID级别RAID的实现方式和运行状态 目录 RAID级别 组成RAID阵列的不同方式称为RAID级别不同的RAID级别不同的存储性能不同的数据可靠性不同的存储成本 RAID0的工作原理 RAID0是以条带的形式将数据均匀分布在阵列的各个磁盘上 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 物理磁盘0 物理磁盘1 物理磁盘2 物理磁盘3 条带0 条带1 条带2 D8 D4 D0 D11 D7 D3 D10 D6 D2 D9 D5 D1 D0 RAID0的特性 RAID1的工作原理 RAID1以镜像为冗余方式 对虚拟磁盘上的数据做多份拷贝 放在成员磁盘上 物理磁盘0 5 物理磁盘1 D3 D2 D0 D1 D3 D2 D0 D1 D0 D1 D2 D3 D0 RAID1的特性 RAID2 采用校验冗余把数据分散为位或块 加入汉明码 间隔写入到磁盘阵列的每个磁盘中在成员磁盘上的地址都一样采用了并行存取方式花费大 成本昂贵 RAID3的工作原理 在RAID3中 数据块被分为更小的块并行传输到各个成员磁盘上 同时计算XOR校验数据存放到专用的校验磁盘上 D0 D1 D2 D3 D0 物理磁盘0 物理磁盘1 物理磁盘2 校验磁盘3 D30 D20 D10 D00 P3 P2 P1 P0 D32 D22 D12 D02 D31 D21 D11 D01 RAID3的特性 RAID4的工作原理 在RAID4中 数据被分为更大的块并行传输到各个成员磁盘上 同时计算XOR校验数据存放到专用的校验磁盘上 物理磁盘0 物理磁盘1 物理磁盘2 校验磁盘3 D9 D6 D3 D0 P3 P2 P1 P0 D11 D8 D5 D2 D10 D7 D4 D1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 条带0 条带1 条带2 D0 条带3 RAID4 RAID4采用独立存取方式 将条带由RAID3的小数据块改为更大的数据块 这是RAID4和RAID3最大的不同RAID4的校验较为迅速 可以获得相对于RAID3更高的读取速度 但写入速度极差 控制器的设计更加复杂 RAID5的工作原理 RAID5采用独立存取的阵列方式 校验信息被均匀的分散到阵列的各个磁盘上 RAID5的特性 RAID6 RAID6是指带有两种分布存储的检验信息的磁盘阵列 它是对RAID5的扩展 主要是用于要求数据绝对不能出错的场合 使用了二种奇偶校验方法 需要N 2个磁盘常用的RAID6技术 RAID6P QRAID6DP RAID6P Q RAID6P Q会根据公式计算出P和Q的值 当有两个数据同时丢失时 仍可以计算出原数据 RAID6DP RAID6DP中的DP指DoubleParity 它在RAID4的基础上不仅有行的校验 还增加了一个用来存放斜向校验信息的磁盘 RAID7 RAID7是一种新的RAID标准 它与以前见到的RAID级别有明显的区别 可以理解成一个独立的 存储计算机 RAID7自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具 可以完全独立与主机运行 不占用主机CPU资源 组合不同级别的RAID 组合不同级别RAID的目的从RAID0到RAID6 不同级别的RAID在性能 冗余 价格等方面做了不同程度的折中组合不同级别的RAID 目的是扬长避短 产生具有优势特性的混合RAID级别重点介绍RAID10RAID50 RAID10的工作原理 RAID10结合RAID1和RAID0 先镜像 再条带化 RAID10的特性 RAID50的工作原理 RAID50是RAID5和RAID0的结合 先实现RAID5 再条带化 RAID50的特性 常用RAID级别的比较 思考题 常用RAID级别中 哪种RAID级别性能最好 哪种RAID级别冗余程度最高 相同可用容量下 哪种RAID级别开销最高 解答 常用RAID级别中 RAID0的性能最好 RAID1的冗余程度最高 相同可用容量下 RAID1和RAID10的开销最高 RAID的基本概念RAID级别RAID的实现方式和运行状态 目录 软件RAID和硬件RAID 软件RAID功能都依赖于主机CPU完成 没有第三方的控制处理器和I O芯片硬件RAID有专门的RAID控制处理器和I O处理芯片来处理RAID任务 不需占用主机CPU资源 RAID的运行状态 建立 Create 正常 Normal 降级 临界 Degrade Critical 重建 Rebuild Recover 重构 Reconstruct 失效 Failed 思考题 若RAID5的一块磁盘失效 则 目前该RAID阵列运行在什么状态之