关于ｒａｉｄ技术浅析

1 / 7关于技术浅析论文关键词RAID 模式 应用 功能 论文摘要随着计算机技术的发展，使存储数据的技术手段也发生很大变化。存储信息并且防止信息丢失就成为了一个首要问题。利用 RAID 技术可以把数据分布到多个硬盘上，从而取得更好的稳定性和性能。 一、引言 随着计算机技术的快速发展和计算机应用的不断深入，计算机已经逐渐介入了我们的生活的方方面面,同时各个方面对计算机技术提出了更高的要求，为了适应人们的需要，计算机技术不断的在各个方面变革着。Internet 的普及更加剧了信息的几何化增长，于是存储信息并且防止信息丢失就成为了一个首要问题。当然用于存储信息数据的设备就是关键了：比如对于一个大型的网站来说，因为存储设备的故障导致网站的片刻的瘫痪，也可能带来巨大的损失。那么，如何解决这一问题呢？很显然单靠用多个硬盘简单的备份不能从根本上解决问题。这时一种叫做独立冗余磁盘阵列的技术就应运而生了,这种技术可以把数据分布到多个硬盘上，从而取得更好的稳定性和性能。 2 / 7二、RAID 技术 RAID 技术简介。RAID 就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列，在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。RAID 可以充分发挥出多块硬盘的优势，可以提升硬盘速度，增大容量,提供容错功能够确保数据安全性，易于管理的优点，在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作，不会受到损坏硬盘的影响。 数据冗余的功能可以保证用户数据一旦发生损坏，就可利用冗余信息使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储性能要比单个硬盘高很多，而且可以提供数据冗余。RAID 的几种模式。RAID 的级别从 RAID 概念的提出3 / 7到现在，已经发展了多个级别，有明确标准级别分别是0、1、2、3、4、5 等。但是最常用的是 0、1、3、5 四个级别。其他还有 6、7、10、30、50 等。 1RAID 0。RAID 0 又称为 Stripe 或 Striping，即Data Stripping 数据分条技术，它代表了所有 RAID 级别中最高的存储性能。RAID 0 是由多个硬盘并发协同工作完成数据的读写，数据被均匀分布在各个硬盘上，一般情况下，使用的硬盘越多，读写的速度越快。RAID0 的特点是读写速度快，并且价格便宜；缺点是安全性相对较差，因为在RAID0 中的一个硬盘出现故障时，整个阵列的数据将会丢失。RAID0 是最快和最有效的磁盘阵列类型，但没有容错功能。因此，RAID 0 不能应用于数据安全性要求高的场合。 2RAID 1。RAID1 称为磁盘镜像。原理是在两个硬盘之间建立完全的镜像，即所有数据会被同时存放到两个物理硬盘上，当一个磁盘出故障时，仍可从另一个硬盘中读取数据，因此安全性得到保障。但系统的成本大大提高，因为系统的实际有效硬盘空间仅为所有硬盘空间的一半。 3RAID 3。RAID3 是把数据分成多个“块” ，按照一定的容错算法，存放在 N+1 个硬盘上，实际数据占用的有4 / 7效空间为 N 个硬盘的空间总和，而第 N+1 个硬盘上存储的数据是校验容错信息，当这 N+1 个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时，从其它 N 个硬盘中的数据也可以恢复原始数据，这样，仅使用这 N 个硬盘也可以带伤继续工作，当更换一个新硬盘后，系统可以重新恢复完整的校验容错信息。由于在一个硬盘阵列中，多于一个硬盘同时出现故障率的几率很小，所以一般情况下，使用 RAID3，安全性是可以得到保障的。与 RAID0 相比，RAID3 在读写速度方面相对较慢。4RAID4。RAID4 即带奇偶校验码的独立磁盘结构，RAID4 和 RAID3 很像，它对数据的访问是按数据块进行的，也就是按磁盘进行的，每次是一个盘，RAID4 的特点和RAID3 也挺象，不过在失败恢复时，它的难度可要比 RAID3大得多了，控制器的设计难度也要大许多，而且访问数据的效率不怎么好。 5RAID5。RAID5 把校验块分散到所有的数据盘中。RAID5 使用了一种特殊的算法，可以计算出任何一个带区校验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的 RAID 磁盘中进行均衡，从而消除了产5 / 7生瓶颈的可能。RAID5 的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。RAID5 提高了系统可靠性，但对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。6RAID 6。RAID6 即带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构，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值，所以需要 N+2 个磁盘，同时对控制器的设计变得十分复杂，写入速度也不好，用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多，造成了不必须的负载，很少人用。 7RAID7。RAID7 即优化的高速数据传送磁盘结构，它所有的 I/O 传送均是同步进行的，可以分别控制，这样提高了系统的并行性和系统访问数据的速度；每个磁盘都带有高速缓冲存储器，实时操作系统可以使用任何实时操作芯片，达到不同实时系统的需要。允许使用 SNMP 协议进行管理和监视，可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。可以连接多台主机，当多用户访问系统时，访问时间几乎接近于 0。但如果系统断电，在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失，因此需要和 UPS 一起工作，RAID7 系统成本很高。 6 / 78RAID10。RAID10 即高可靠性与高效磁盘结构它是一个带区结构加一个镜象结构，可以达到既高效又高速的目的。这种新结构的价格高，可扩充性不好。 9RAID53。RAID7 即高效数据传送磁盘结构，是RAID3 和带区结构的统一，因此它速度比较快，也有容错功能。但价格十分高，不易于实现。 三、RAID 级别的的选择 使用的容错算法和分块大小决定 RAID 使用的应用场合，在通常情况下，RAID3 比较适合大文件类型且安全性要求较高的应用，如视频编辑、硬盘播出机、大型数据库等；而 RAID5 适合较小文件的应用，如文字、图片、小型数据库等。RAID 级别的选择有三个主要因素：可用性、性能和成本。 7 / 7四、RAID 技术的实现方法 RAID 实现有两种方法，一种是用专门的控制新片来完成，控制芯片可以做成 RAID 卡的形式，也可以集成在主板上。另一种方法是用软件的方法来实现，比如 WIN2000就含有软件 RAID 的功能。 总之,冗余磁盘阵列 RAID 技术，能够将有效数据和校验数据均匀分布在多