[06-12-04]〖conan计算机学习社〗[转贴]RAID组建完全攻略

JackitShot

RAID组建完全攻略

纵观现今市场，从intel平台中端i865系列到高端i925系列,AMD中端平台Nforce2系列到高端A64系列，raid控制器以外加芯片或者芯片组集成等等方式频繁出现，加之SATA硬盘的迅速普及，raid磁盘阵列已经正式的走入民用PC领域。然而对于普通用户而言，最经济，性能提升最明显，最具诱惑的就是RAID0方式的磁盘阵列了。今天，本文和大家一步步从RAID基础知识到RAID0组建实战看个透！

（一）RIAD基础知识

　　RAID全称为Redundant Array of Disks,是"独立磁盘冗余阵列"（最初为"廉价磁盘冗余阵列"）的缩略语。1987年由Patterson，Gibson和Katz在加州大学伯克利分院的一篇文章中定义。RAID阵列技术允许将一系列磁盘分组，以实现为数据保护而必需的数据冗余，以及为提高读写性能而形成的数据条带分布。RAID最初用于高端服务器市场，不过随着计算机技术的快速发展，RAID技术已经渗透到计算机遍布的各个领域。如今，在家用电脑主板中，RAID控制芯片也随处可见。

　　一般，RAID系统可以存在于各种接口界面，就我们现时来说，PATA、SATA以及SCSI均有相应的硬盘可以组成RAID。随着Intel 865/875系列芯片组的发布，家用市场的硬盘接口开始转向SATA，而RAID方式也将从PATA过渡到SATA。

RAID 0:

　　RAID 0使用一种称为"条带"（striping）的技术把数据分布到各个磁盘上。在那里每个"条带"被分散到连续"块"（block）上,数据被分成从512字节到数兆字节的若干块后，再交替写到磁盘中。第1块被写到磁盘1中，第2块被写到磁盘2中，如此类推。当系统到达阵列中的最后一个磁盘时，就写到磁盘1的下一分段，如此下去。

　　分割数据可以将I／O负载平均分配到所有的驱动器中。由于驱动器可以同时写或读，使得性能显著提高。但是，它却没有数据保护能力。如果一个磁盘出现故障，那么数据就会全盘丢失。因此，RAID 0不适用于关键任务环境，但是，它的强项在于视频、图象的制作和编辑等等对磁盘读写频繁的应用，还有广大用户关心的系统整体性能以及游戏性能。

RAID 1:

　　RAID 1也被称为镜象，因为一个磁盘上的数据被完全复制到另一个磁盘上。如果一个磁盘的数据发生错误，或者硬盘出现了坏道，那么另一个硬盘可以补救回磁盘故障而造成的数据损失和系统中断。另外，RAID 1还可以实现双工——即可以复制整个控制器，这样在磁盘故障或控制器故障发生时，您的数据都可以得到保护。镜象和双工的缺点是需要多出一倍数量的驱动器来复制数据，但系统的读写性能并不会由此而提高，这可能是一笔不小的开支。RAID l可以由软件或硬件方式实现。

RAID 2:

　　RAID 2是为大型机和超级计算机开发的带海明码校验磁盘阵列。磁盘驱动器组中的第1个、第2个、第4个......第2的n次幂个磁盘驱动器是专门的校验盘，用于校验和纠错。如下图：七个磁盘驱动器组建的RAID 2，第1、2、4个磁盘驱动器（红色）是纠错盘，其余的（紫色）用于存放数据。RAID 2对大数据量的读写具有极高的性能，但少量数据的读写时性能反而不好，所以RAID 2实际使用较少。

　　由于RAID 2的特殊性，只要我们使用的磁盘驱动器越多，校验盘在其中占的百分比越少。如果希望达到比较理想的速度和较好的磁盘利用率，那最好可以增加保存校验码ECC码的硬盘，但是这就要付出更多硬盘的购买成本，来确保数据冗余。对于控制器的设计来说，它比下面所说的RAID 3，4或5要简单。

RAID 3:

　　RAID 3，即带有专用奇偶位（parity）的条带。每个条带片上都有相当于一"块"那么大的空间用来存储冗余信息，即奇偶位。奇偶位是编码信息，如果某个磁盘的数据有误，或者磁盘发生故障，就可以用它来恢复数据。在数据密集型环境或单一用户环境中，组建RAID 3对访问较长的连续记录有利，不过同RAID 2一样，访问较短记录时，性能会有所下降。

RAID 4:

　　RAID 4是带奇偶校验码的独立磁盘结构。它和RAID 3很相似，不同的是RAID 4对数据的访问是按数据块进行的。RAID 3是一次一横条，而RAID 4一次一竖条。所以RAID 3常须访问阵列中所有的硬盘驱动器，而RAID 4只须访问有用的硬盘驱动器。这样读数据的速度大大提高了，但在写数据方面，需将从数据硬盘驱动器和校验硬盘驱动器中恢复出的旧数据与新数据校验，然后再将更新后的数据和检验位写入硬盘驱动器，所以处理时间较RAID 3长。

RAID 5:

　　RAID 5也被叫做带分布式奇偶位的条带。每个条带上都有相当于一个"块"那么大的地方被用来存放奇偶位。与RAID 3不同的是，RAID 5把奇偶位信息也分布在所有的磁盘上，而并非一个磁盘上，大大减轻了奇偶校验盘的负担。尽管有一些容量上的损失，RAID 5却能提供较为完美的整体性能，因而也是被广泛应用的一种磁盘阵列方案。它适合于输入/输出密集、高读/写比率的应用程序，如事务处理等。

RAID 6:

　　RAID 6是带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构。它使用了分配在不同的磁盘上的第二种奇偶校验来实现增强型的RAID 5。它能承受多个驱动器同时出现故障，但是，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，造成了系统的负载较重，大大降低整体磁盘性能，而且，系统需要一个极为复杂的控制器。当然，由于引入了第二种奇偶校验值，我们所以需要的是N+2个磁盘。

RAID 7:

RAID 7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，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源。RAID 7存储计算机操作系统（Storage Computer Operating System）是一套实时事件驱动操作系统，主要用来进行系统初始化和安排RAID 7磁盘阵列的所有数据传输，并把它们转换到相应的物理存储驱动器上。通过Storage Computer Operating System来设定和控制读写速度，可使主机I/O传递性能达到最佳。如果一个磁盘出现故障，还可自动执行恢复操作，并可管理备份磁盘的重建过程。

　　RAID 7采用的是非同步访问方式，极大地减轻了数据写瓶颈，提高了I/O速度。（所谓非同步访问，即RAID 7的每个I/O接口都有一条专用的高速通道，作为数据或控制信息的流通路径，因此可独立地控制自身系统中每个磁盘的数据存取。）如果RAID 7有N个磁盘，那么除去一个校验盘（用作冗余计算）外，可同时处理N－1个主机系统随机发出的读/写指令，从而显著地改善了I/O应用。RAID 7系统内置实时操作系统还可自动对主机发送过来的读/写指令进行优化处理，以智能化方式将可能被读取的数据预先读入快速缓存中，从而大大减少了磁头的转动次数，提高了I/O速度。RAID 7可帮助用户有效地管理日益庞大的数据存储系统，并使系统的运行效率提高至少一倍以上,满足了各类用户的不同需求。

RAID 10（RAID 0+1）:

　　RAID 10，也被称为镜象阵列条带，现在我们一般称它为RAID 0+1。RAID 10（RAID 0+1）提供100%的数据冗余，支持更大的卷尺寸。组建RAID 10（RAID 0+1）需要4个磁盘，其中两个为条带数据分布，提供了RAID 0的读写性能，而另外两个则为前面两个硬盘的镜像，保证了数据的完整备份。
RAID 30:

　　RAID 30也被称为专用奇偶位阵列条带。它具有RAID 0和RAID 3的特性，由两组RAID 3的磁盘（每组3个磁盘）组成阵列，使用专用奇偶位，而这两种磁盘再组成一个RAID 0的阵列，实现跨磁盘抽取数据。RAID 30提供容错能力，并支持更大的卷尺寸。象RAID 10一样，RAID 30也提供高可靠性，因为即使有两个物理磁盘驱动器失效（每个阵列中一个），数据仍然可用。

　　RAID 30最小要求有6个驱动器，它最适合非交互的应用程序，如视频流、图形和图象处理等。这些应用程序顺序处理大型文件，而且要求高可用性和高速度。

RAID 50:

　　RAID 50被称为分布奇偶位阵列条带。同RAID 30相仿的，它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由两组RAID 5磁盘组成（每组最少3个），每一组都使用了分布式奇偶位，而两组硬盘再组建成RAID 0，实验跨磁盘抽取数据。RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可以顺利恢复过来。

　　RAID 50最少需要6个驱动器，它最适合需要高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能的应用。这些应用包括事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序。

RAID 53:

　　RAID 53称为高效数据传送磁盘结构。结构的实施同Level 0数据条阵列，其中，每一段都是一个RAID 3阵列。它的冗余与容错能力同RAID 3。这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的系统有益，但是它价格昂贵、效率偏低。

RAID 1.5:

RAID 1.5是一个新生的磁盘阵列方式，它具有RAID 0+1的特性，而不同的是，它的实现只需要2个硬盘。从表面上来看，组建RAID 1.5后的磁盘，两个都具有相同的数据。当然，RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列模式，因此，两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后，和RAID 1是一样的，即只有80GB的实际使用空间，另外80GB是它的备份数据。如果把两个硬盘分开，分别把他们运行在原系统，也是畅通无阻的。但通过实际应用，我们发现如果两个硬盘在分开运行后，其数据的轻微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列，没法实现完全的数据恢复，而是以数据较少的磁盘为准。

（二）组建实战

一、硬件条件：

　　1．具有完全相同规格的硬盘两块，包括容量，转速，缓存等等参数。最好选用两块同一厂家同一型号的产品。本文案例准备的两块硬盘为希捷SATA 7200.7 8M 80G硬盘两块：



2．带有RAID控制芯片或者芯片组支持RAID0模式的主板一块。本文所采用的主板为EPOX 8KDA3J (nforce3 250gb芯片组，支持raid0模式)

　　3．软盘，软驱，还有带有RAID0驱动程序的软盘一张。此软盘可以从主板自带的驱动光盘中的软件制作出来。



如上图，根据相应RAID芯片,插入软盘，制作出相关驱动软盘。

二、硬件安装

　　首先，将硬盘按照正确方式安装好，将SATA数据线，SATA电源线将硬盘与主板连接，然后开机，看是否系统能够正确检测到两块硬盘。如果正确检测到，请按DEL键进入BIOS设置，进入IDE设备设置项目。如下图：



将IDE RAID栏设置成Eenabled，因为我们此处采用的是SATA硬盘，则我们同时把SATA Primary Master RAID和 Secndry Master RAID 设置成Enabled。保存退出。

　　则此时系统已经打开RAID0模式，并且自动开启RAID0控制程序。

　　重启后进入自检过程，检测完IDE硬盘设备后，则进入RAID检测与设置界面，界面非常简单的列举了当前情况，也就是RAID0模式正常开启以及其容量，值得注意的是，这里会自动检测RAID模式是否正常，如果不正常，会以如下图的方式进行警告：



此时代表RAID0没有正确安装，或者硬盘有问题没有正常工作。按F10可以进入详细设置界面。

三、安装操作系统

　　按照以往方式，插入WINDOWS安装光盘，进入安装程序，和以往安装方式唯一不同的地方在于，在安装程序进行系统设备自检的时候，会提示是否安装第三方SCSI设备，如果安装，则按F6，则我们此时的RIAD0设备系统归类位SCSI类，则我们需要按F6键进入RAID0驱动安装进程。




之后插入我们事先准备的RAID0驱动软盘放入软驱，安装程序会自动检测软盘中相应的驱动程序，然后提示安装，根据提示安装相应驱动程序，之后进程按照以往WINDOWS安装方式完成便可。

四、进入操作系统

　　顺利安装WINDOWS完毕之后，按照以往方式安装主板芯片组驱动，这里我们所采用的NFROCE3 250GB芯片组驱动程序中的IDE SW驱动程序是值得我们注意的，如果我们安装了RAID0，则我们必须安装IDE SW驱动。系统才能正确识别RAID0，并且在系统中给RAID0磁盘阵列带来真正的性能。



IDE SW驱动正确安装并且重新启动之后，系统会自带RAID0状态监视与管理程序，如下图：



从上图的nvRAID管理程序中我们看到，两块硬盘工作正常，并且共同组成了Striping (RAID0)模式。可用容量为149.06GB。




接下来我们进入系统属性---设备管理器---SCSI和RAID控制器。这就是RAID驱动程序。




五、实际测试

　　至此，RAID0算是顺利安装完成了。那么，RAID0是否像预期的一样给我们带来了非常大的性能提升呢？我们进行基本的磁盘性能测试进行说明：

　　我们采用SiSoftware Sandra Lite 2005的磁盘性能测试进行测试，结果如下：





我们看到，当前磁盘读写性能结果为85MB/S，相比较的四套根据其构架分别获得了大致比例协调的分数，然而，我们常用的单磁盘非RAID模式的结果大概是45MB/S，则，测试结果证明，RAID0的读写性能确实是普通ATA或者SATA硬盘的两倍左右。

六、总结

　　到这里，本文已经从硬件到软件安装给看管作了详细介绍，相信您已经学会。RAID0在实际应用中，性能的优越主要体现在文件安装，复制等等大批量读写操作中，并且优势明显。不过，同样值得注意的是，RAID0因为没有备份模块，并且由于两块硬盘并行工作，如果一块硬盘出现故障无法工作，那么两块硬盘无法以RAID0方式正常工作之时，保存在RAID0模式的两块硬盘中的数据则无法读取。存在一定的危险性，如果您为了追求性能，而且有没有非常重要的数据在系统中处理的话，那么，RAID0的经济，便捷，磁盘性能的翻倍提升，是非常值得您选择的。


就是说 raid0+1需要四块硬盘以上，先各两块分别raid0,再把两个raid0组成raid1，不过raid1+0比0+1可靠，而且无论是0+1还是1+0,硬盘总容量实际使用只有一半。
raid 5 也不错，至少三块硬盘，成本较低，既有速度又有安全，而且利用率则70%
现在建议大部分东西都在raid0上，raid1用来备份。速度提升非常显著
至于raid5，没有专业的raid卡，raid5对性能来说就是一个美丽的童话

银色海豚

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