服务器RAID技术

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1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机网络管理技术,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机网络管理技术,信息存储技术,信息存储的技术,信息存储的介质,信息存储的介质包括：,纸介质,;,缩微胶片,;,磁介质,;,光介质。,信息存储的技术,信息存储设备,目前，常用的信息存储设备有：,磁带、磁带库,磁盘、磁盘阵列,光盘、光盘塔、光盘库,信息存储设备,-,磁带库,信息存储设备,-,磁带库,广义的磁带库产

2、品包括自动加载磁带机和磁带库。,自动加载磁带机和磁带库实际上是将磁带和磁带机有机结合组成的。,自动加载磁带机是一个位于单机中的磁带驱动器和自动磁带更换装置，它可以从装有多盘磁带的磁带匣中拾取磁带并放入驱动器中，或执行相反的过程。它可以备份,PB=10,6,GB,数量级的数据。,自动加载磁带机能够支持例行备份过程，自动为每日的备份工作装载新的磁带。,一个拥有工作组服务器的小公司或分理处可以使用自动加载磁带机来自动完成备份工作。,信息存储设备,-,光盘库,信息存储设备,-,光盘库,光盘库是一种带有自动换盘机构（机械手）的光盘网络共享设备。,光盘库一般由放置光盘的光盘架、自动换盘机构（机械手）和驱动

3、器三部分组成。,光盘库一般配置有,114,台驱动器，可容纳,45690,片光盘，每个盘仓可容纳,15,或,50,片光盘，分为智能热插拔式盘仓和普通盘仓，这样一是可方便光盘的存放和取用，二是直接构成了三级存储的近线和离线的搭配结构。,光盘库通过高速,SCSI,端口与网络服务器相联，光盘驱动器通过自身接口与主机交换数据。,用户访问光盘库时，自动换盘机构首先将驱动器中的光盘取出并放置到盘架上的指定位置，然后再从盘架中取出所需的光盘并送入驱动器中。自动换盘机构（机械手）的换盘时间通常在秒级。,信息存储设备,-,磁盘阵列,RAID,什么是RAID？,RAID技术是怎样实现数据保护的？,RAID技术带给用

4、户什么价值？,磁盘基本知识,基本磁盘与动态磁盘,基本磁盘如果要改变分区容量就会丢失全部数据（当然也有一些特殊的磁盘工具软件可以改变分区而不会破坏数据）。,比如,？,动态磁盘在不重新启动计算机的情况下可更改磁盘容量大小，而且不会丢失数据,PQMagic,计算机网络管理技术,SCSI、IDE与SATA,SCSI(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 drive electronics),曾经统治PC大容量存储市场20,余,年的接口技术。,SATA

5、,（Serial ATA）,现在PC机使用的主流硬盘接口。,计算机网络管理技术,RAID技术的定义,RAID,Redundant Array of Independent Disks,RAID是将同一阵列中的多个磁盘视为单一的虚拟磁盘，数据是以分段的方式顺序存放于磁盘阵列中。,RAID,术语,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,Disk Spanning,Disk Spanning,数据跨盘技术使多个硬盘像一个硬盘那样工作,用廉价的资源来突破现有硬盘空间限制,最大限度的利用磁盘空间,不能改善硬盘的可靠性和速度,JBOD(,J,ust A,B,unch,O,f,D,isks),1,2,3,

6、4,File,1,2,3,4,1200MB,300MB,400MB,400MB,100MB,RAID,技术及应用,RAID,术语,计算机网络管理技术,Disk Striping,Disk Striping,将数据按照一定大小分成多个数据块，这些数据块可以被分别存放在不同的物理盘上,系统在从特定硬盘读取数据时可以通知下个目标盘准备数据,提高系统读写数据的性能,File,1,2,3,4,1,2,3,4,RAID,术语,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,Disk Mirroring,Disk Mirroring,将相同的数据同时写入多个硬盘中,当某个物理硬盘失效时，提供数据资料的保护能力,降

7、低系统写数据的性能,File,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,RAID,术语,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,Hot,Swap,（右边图的含义？）,Hot Swap,处于运行状态的磁盘阵列子系统当出现单个物理盘失效的情况时，采用新硬盘将失效物理盘在线替换，同时保证系统稳定运行,只有,RAID,级别为,1、3、5、10、30、50,的阵列才提供该功能。,1,2,3,4,1,2,4,1,2,5,4,1,2,3,4,RAID,术语,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,Parity,Parity,来自多个物理磁盘上的数据通过异或(XOR)操作运算产生的冗余奇偶数据,当单

8、个硬盘失效时，这些冗余数据能够通过与其它物理磁盘上的数据进行异或(XOR)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，目前产生奇偶校验数据有两种方式：硬件生成和软件计算。,RAID,术语,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,*,RAID Levels,RAID 0,RAID0,Striping,数据以分段（1K-8M Byte）的方式放在磁盘阵列中，没有校验数据。,没有容错能力，,同一通道4个1GB的硬盘做RAID0的效率是1个4GB硬盘的3-3

9、.5倍；,RAID,技术的实现,RAID,技术及应用,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,4N-2,4N-1,4N,4N-3,.,.,.,.,磁盘,0,磁盘,2,磁盘,3,磁盘,1,计算机网络管理技术,RAID 0系统的工作原理,计算机网络管理技术,RAID Levels,RAID 1,RAID1,Mirroring,使磁盘读取的效率增加，,但写入的效率降低,通过数据直接备份具有容错能力,RAID,技术的实现,RAID,技术及应用,A0,A0,A1,A1,N,N,.,.,磁盘,0,磁盘,1,计算机网络管理技术,RAID 1工作原理图示,计算机网络管理技术,RAID Levels,R

10、AID 3,RAID3,Striping with Dedicated Parity Drive,有校验数据，提供数据容错能力,当单个硬盘失效时，会产生奇偶盘I/O瓶颈效应,A2,P1,A3,A5,P2,4N-2,4N-1,4N-3,.,.,.,.,磁盘,0,磁盘,1,磁盘,2,磁盘,3,P1,A0,A1,P2,A4,PN,RAID,技术的实现,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,RAID-3工作原理,计算机网络管理技术,RAID Levels,RAID 5,RAID5,Striping with Distributed Parity,有校验数据，提供数据容错能力,校验值,分散在各个盘的

11、不同位置，相当程度的分散了负载，故有较好的性能，尤其是对小型数据。RAID5适用于银行和股市的联机交易系统（OLTP）。,A1,A2,A4,A5,A6,4N-2,4N-1,4N-3,.,.,.,.,磁盘,0,磁盘,1,磁盘,2,磁盘,3,P1,A7,4N,.,磁盘,4,P1,A0,P2,PN,A3,RAID,技术的实现,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,*,RAID-5工作原理,计算机网络管理技术,RAID-5 正常时,计算机网络管理技术,RAID-5受损时,计算机网络管理技术,RAID 5 XOR,复原,计算机网络管理技术,RAID Levels,RAID 10,RAID,技术的实现

12、,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,RAID 1+0工作原理图示,计算机网络管理技术,软RAID与硬RAID,RAID也有全软、半软半硬与全硬之分。全软RAID就是指RAID的所有功能都是,操作系统(OS)与CPU,来完成,，没有第三方的控制/处理(业界称其为RAID协处理器)与I/O芯片。这样，有关RAID的所有任务的处理都由CPU来完成，可想而知这是效率最低的一种RAID。由于全软 RAID是在操作系统下实现RAID，,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，而不是存在磁盘上，当系统崩溃，需重新安装时，RAID的信息也会丢

13、失。尤其是全软RAID 5是CPU的增强方式，会导致30%-40%的I/O功能降低，所以在服务器中不建议使用全软RAID。,计算机网络管理技术,磁盘,CACHE,RAID,卡提高磁盘读写性能的另一手段是：磁盘,CACHE,。,CPU,系统,CACHE,Memory,Memory,控制器,RAID CPU,磁盘,CACHE,SCSI,控制器,SCSI,硬盘,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,磁盘,CACHE,的两大工作：,磁盘,I/O,从磁盘读,写入磁盘,首先从,CACHE,读,首先往,CACHE,写,无,CACHE,有,CACHE,预读,回写,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,

14、RAID技术如何实现数据保护,数据镜像,100%,数据备份,磁盘有效空间利用,50%,数据校验：无,硬盘数目：,2,读写性能：读性能提高,RAID1,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,RAID,技术如何实现数据保护,数据镜像,+,分段,100%,数据备份,磁盘有效空间利用,50%,数据校验：无,硬盘数目：,4,读写性能：均有性能提高,RAID10,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,RAID,技术如何实现数据保护,数据校验,数据分段存储,磁盘有效空间利用,n/n+1,数据校验：校验数据存在专门校验盘,硬盘数目：,3,（最少）,读写性能：均有提高,RAID3,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,RAID,技术如何实现数据保护,数据校验,数据分段存储,磁盘有效空间利用,n/n+1,数据校验：校验数据均匀分布在各个磁盘上,硬盘数目：,3,（最少）,读写性能：均有提高,RAID5,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,RAID,技术的价值,提高系统,I/O,性能,数据安全保护,可 管 理 性,磁盘,cache,预读,回写,数据镜像,数据校验,磁盘阵列集中管理,管理软件,磁盘分段,RAID1,、,10,RAID3,、,5,、,30,、,50,RAID,技术及应用,计算机网络管理技术,*,RAID,技术及应用,本次课程结束！,谢谢！,计算机网络管理技术,