1、我們的目標(biāo)什么是RAID？RAID技術(shù)是怎樣實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)的？RAID技術(shù)帶給用戶(hù)什么價(jià)值？聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID 級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品介紹聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID 級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品介紹聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)RAID技術(shù)定義RAIDRedundant Array of Independent Disks獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列 （早期又稱(chēng)Redundant Array of Inexpensive Disks廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列）RAID是將同一陣列中的多個(gè)磁盤(pán)視為單一的虛擬磁盤(pán)

2、，數(shù)據(jù)是以條帶的方式存放于磁盤(pán)陣列中。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)Disk SpanningDisk Spanning 數(shù)據(jù)跨盤(pán)技術(shù)使多個(gè)硬盤(pán)像一個(gè)硬盤(pán)那樣工作用廉價(jià)的資源來(lái)突破現(xiàn)有硬盤(pán)空間限制最大限度的利用磁盤(pán)空間不能改善硬盤(pán)的可靠性和速度JBOD (Just A Bunch Of Disks)1234File12341200MB300MB400MB400MB100MB聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)Disk StripingDisk Striping 將數(shù)據(jù)按照一定大小分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊可以被分別存放在不同的物理盤(pán)上系統(tǒng)在從特定硬盤(pán)讀取數(shù)據(jù)時(shí)可以通知下個(gè)目標(biāo)

3、盤(pán)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)提高系統(tǒng)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的性能File12341234聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)Disk MirroringDisk Mirroring 將相同的數(shù)據(jù)同時(shí)寫(xiě)入多個(gè)硬盤(pán)中當(dāng)某個(gè)物理硬盤(pán)失效時(shí)，提供數(shù)據(jù)資料的保護(hù)能力提高系統(tǒng)讀數(shù)據(jù)的性能File123412341234聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)Hot SwapHot Swap處于運(yùn)行狀態(tài)的磁盤(pán)陣列子系統(tǒng)當(dāng)出現(xiàn)單個(gè)物理盤(pán)失效的情況時(shí)，采用新硬盤(pán)將失效物理盤(pán)在線(xiàn)替換，同時(shí)保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行目前只有RAID級(jí)別為1、3、5、10、30、50的陣列才提供該功能也被稱(chēng)為Hot Spare分全局熱備及專(zhuān)屬熱備1234124125

4、41234聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)ParityParity來(lái)自多個(gè)物理磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)通過(guò)異或(XOR)操作運(yùn)算產(chǎn)生的冗余奇偶數(shù)據(jù)當(dāng)單個(gè)硬盤(pán)失效時(shí)，這些冗余數(shù)據(jù)能夠通過(guò)與其它物理磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或(XOR)操作而恢復(fù)由于硬盤(pán)失效而丟失的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)可以被存放于一個(gè)專(zhuān)作奇偶校驗(yàn)用的硬盤(pán)上，也可以將這些奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)分散分布在磁盤(pán)陣列的全部硬盤(pán)中產(chǎn)生和存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)需要一些額外的操作，目前產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)有兩種方式：硬件生成和軟件計(jì)算。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID 級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品介紹聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

5、級(jí)別RAID 0RAID0Striping數(shù)據(jù)以條帶方式放在磁盤(pán)陣列中，沒(méi)有校驗(yàn)數(shù)據(jù)。沒(méi)有容錯(cuò)能力能有效提升IO子系統(tǒng)的讀寫(xiě)能力A0A1A2A3A4A5A6A74N-24N-14N4N-3.磁盤(pán)0磁盤(pán)2磁盤(pán)3磁盤(pán)1聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID 級(jí)別RAID 1RAID1又稱(chēng)磁盤(pán)鏡像提高磁盤(pán)讀取效率，寫(xiě)入效率略低于單快硬盤(pán)（由于有卡和硬盤(pán)緩存參與，差異不大）通過(guò)數(shù)據(jù)鏡像具有容錯(cuò)能力A0A0A1A1NN.磁盤(pán)0磁盤(pán)1聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID 級(jí)別RAID 3RAID3固定硬盤(pán)做校驗(yàn)盤(pán)，專(zhuān)門(mén)存儲(chǔ)校驗(yàn)信息有校驗(yàn)數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力當(dāng)有硬盤(pán)掉線(xiàn)需要重建時(shí)，會(huì)產(chǎn)生奇偶盤(pán)I/O瓶頸

6、效應(yīng)A2P1A3A5P24N-24N-14N-3.磁盤(pán)0磁盤(pán)1磁盤(pán)2磁盤(pán)3P1A0A1A4PN聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID 級(jí)別RAID 5RAID5Striping with Distributed Parity有校驗(yàn)數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力校驗(yàn)值分散在各個(gè)盤(pán)的不同位置，相當(dāng)程度的分散了負(fù)載，故有較好的性能，尤其是對(duì)小型數(shù)據(jù)。RAID5適用于銀行和股市的聯(lián)機(jī)交易系統(tǒng)。最少3塊硬盤(pán)A1A2A4A5A64N-24N-14N-3.磁盤(pán)0磁盤(pán)1磁盤(pán)2磁盤(pán)3P1A74N.磁盤(pán)4P1A0P2PNA3聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID 級(jí)別RAID 10兩個(gè)RAID1陣列，再做RAID0最多允

7、許兩塊硬盤(pán)同時(shí)離線(xiàn)，兩塊離線(xiàn)的硬盤(pán)不能在同一個(gè)RAID1陣列聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID 級(jí)別RAID 30兩個(gè)RAID3陣列，再做RAID0最多允許兩塊硬盤(pán)同時(shí)離線(xiàn)，兩塊離線(xiàn)的硬盤(pán)不能在同一個(gè)RAID3陣列聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID 級(jí)別RAID 50兩個(gè)RAID5陣列，再做RAID0最多允許兩塊硬盤(pán)同時(shí)離線(xiàn)，兩塊離線(xiàn)的硬盤(pán)不能在同一個(gè)RAID5陣列聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID 級(jí)別RAID 6RAID6采用P+Q的二維校驗(yàn)方式，其中P為XOR校驗(yàn)，而Q校驗(yàn)采用MDS編碼允許任兩塊硬盤(pán)同時(shí)離線(xiàn)聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID 級(jí)別RA

8、ID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品介紹聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)硬件RAID的優(yōu)勢(shì) 用戶(hù)對(duì)磁盤(pán)系統(tǒng)的六大要求增加磁盤(pán)I/O存取速度數(shù)據(jù)安全性要求，及容錯(cuò)（Fault tolerance）的能力有效的利用磁盤(pán)空間分擔(dān)主機(jī)CPU的I/O事務(wù)降低內(nèi)存及磁盤(pán)的性能差異提高計(jì)算機(jī)的整體工作性能聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)SATA RAID基于SATA（串行ATA）接口的RAID 稱(chēng)為SATA RAID與SCSI RAID相比有極具競(jìng)爭(zhēng)力的性?xún)r(jià)比 為中低端應(yīng)用的服務(wù)器產(chǎn)品提供更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保護(hù)以及較高的性能價(jià)格比目前廣泛在主板集成支持RAID 0，1，0+1，5

9、(部分支持)支持Hotspare、熱插拔等功能（需硬件及軟件支持）聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)S-ATA RAID卡接口為S-ATA接口具有可管理性，在操作系統(tǒng)支持下，管理軟件可監(jiān)控陣列的狀態(tài)，添加和刪除陣列，在線(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)等；最多支持4個(gè)硬盤(pán)，可實(shí)現(xiàn)RAID 0、1、10、5T100、T168應(yīng)用了S-ATA RAID卡.在T220/270等中端兩路服務(wù)器及Rack服務(wù)器上也廣泛采用聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)SCSI RAID 基于SCSI接口的RAID 稱(chēng)為SCSI RAID多個(gè)I/O并行操作，設(shè)備傳輸速度快；可擴(kuò)展性好，最多可連接15個(gè)外部SCSI

10、設(shè)備；支持RAID級(jí)別多，RAID0、RAID1、RAID10、RAID3、RAID5、RAID30、RAID50、JBOD等；支持Hot spare，在線(xiàn)熱插拔，性能更穩(wěn)定、可靠性更好；聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)SCSI RAID卡將若干硬盤(pán)做成一個(gè)或幾個(gè)陣列盤(pán)，提高了系統(tǒng)中磁盤(pán)I/O的性能，并且使磁盤(pán)系統(tǒng)具有容錯(cuò)的安全保護(hù)功能。通過(guò)磁盤(pán)Cache的運(yùn)用，提高系統(tǒng)的存取速度。結(jié)合SAF-TE （SCSI Access Fault Tolerant Enclosure）對(duì)磁盤(pán)陣列中的磁盤(pán)進(jìn)行監(jiān)控管理，管理的人機(jī)接口有1）RAID卡本身的指示報(bào)警；2）具有SAF-TE功能的

11、熱插拔背板；3）操作系統(tǒng)上安裝的監(jiān)控軟件聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)SCSI RAID卡結(jié)構(gòu)SCSI控制器RAID處理器FirmwareCACHE MEMORY指示報(bào)警電池通 道 B通 道 APCI 總 線(xiàn)SCSI終結(jié)器RAID卡提高磁盤(pán)讀寫(xiě)性能的另一手段是RAID CACHE。CPU系統(tǒng)CACHEMemoryMemory 控制器RAID CPU 磁盤(pán)CACHESCSI控制器SCSI硬盤(pán)聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)RAID CACHERAID卡CACHE的兩大工作：磁盤(pán)I/O從磁盤(pán)讀寫(xiě)入磁盤(pán)首先從CACHE讀首先往CACHE寫(xiě)無(wú)CACHE有CACHE預(yù)讀

12、回寫(xiě)聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)RAID CACHE（續(xù)）Read Ahead Pre-Fetch 預(yù)讀的兩種方式聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)預(yù)讀CACHE預(yù)讀提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬盤(pán)讀的功能，尤其是在讀取含有大量文件碎片的文件時(shí)。具有良好預(yù)讀功能的RAID卡能在看起來(lái)很隨機(jī)的讀訪(fǎng)問(wèn)中，識(shí)別出讀取磁盤(pán)的規(guī)律， 通過(guò)這個(gè)規(guī)律提前將系統(tǒng)要讀取的數(shù)據(jù)放在CACHE中。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)預(yù)讀（續(xù)）Read ahead由于硬盤(pán)數(shù)據(jù)經(jīng)常是以一族連續(xù)的硬盤(pán)扇區(qū)組織起來(lái)的，所以有時(shí)侯如把系統(tǒng)所請(qǐng)求的扇區(qū)隨后的一個(gè)扇區(qū)里的數(shù)據(jù)同時(shí)讀進(jìn)來(lái)會(huì)減少

13、尋道時(shí)間，提高讀效率。對(duì)于數(shù)據(jù)文件的讀取有利,特別是系統(tǒng)CPU的性能低時(shí).Pre-Fetch當(dāng)RAID卡發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)要讀的是先前已經(jīng)讀過(guò)的數(shù)據(jù)時(shí)，在這一次，便將這一個(gè)數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)寫(xiě)到CACHE里。 對(duì)于程序文件的讀取有利聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)回寫(xiě)（write back）回寫(xiě)是通過(guò)暫時(shí)將數(shù)據(jù)存在CACHE里，從而推遲將數(shù)據(jù)寫(xiě)到慢設(shè)備（如硬盤(pán)、磁帶機(jī)）的一種工作方式。需要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)讀入RAID卡內(nèi)存后，RAID卡標(biāo)記寫(xiě)周期結(jié)束，同時(shí)釋放占用的系統(tǒng)進(jìn)程，在隨后系統(tǒng)資源空閑時(shí)，再寫(xiě)到硬盤(pán)中。與之相對(duì)應(yīng)的寫(xiě)入方式為直寫(xiě)或稱(chēng)通寫(xiě)（write through)，數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入硬盤(pán)，以數(shù)據(jù)

14、完成操作后為一個(gè)寫(xiě)周期。使用Write Back方式時(shí)，推薦RAID卡使用后備電池。系統(tǒng) block7 block1 block5 block3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 block1 block3 block5 block7 注：回寫(xiě)需要加電池給CACHE供電，以免數(shù)據(jù)在寫(xiě)到硬盤(pán)之前系統(tǒng)斷電導(dǎo)致硬盤(pán)數(shù)據(jù)丟失。 電梯式回寫(xiě) 聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)電梯式回寫(xiě)系統(tǒng) block7 block1 block5 block3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)通寫(xiě)(write through)通寫(xiě)模式下，所有數(shù)據(jù)在以命

15、令完成狀態(tài)返回到計(jì)算機(jī)之前，直接寫(xiě)到硬盤(pán)。 聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)RAID Cache性能分析容量增加CACHE大小對(duì)于預(yù)讀來(lái)說(shuō)，為系統(tǒng)提供了更多的來(lái)自CACHE的可供讀取的記錄。 對(duì)于回寫(xiě)來(lái)說(shuō)，允許控制卡保存更多的記錄留待后期寫(xiě)磁盤(pán)。特別是對(duì)于電梯式回寫(xiě)，使得連續(xù)的回寫(xiě)段之間有更近的間隔，降低硬盤(pán)寫(xiě)操作的平均訪(fǎng)時(shí)間并提高了吞吐率。1、當(dāng)用戶(hù)數(shù)很多而且不是都訪(fǎng)問(wèn)相同的數(shù)據(jù)。2、當(dāng)數(shù)據(jù)文件很大時(shí)。 大容量cacheH O S TRAID 處理器FirmwareCache MemorySCSI主控制器ID=7SCSI ID=0SCSI ID=5終結(jié)器終結(jié)器SCSI 總線(xiàn)背

16、板 HSC ID=6聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù)系統(tǒng)硬件框圖聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn) RAID接口技術(shù) RAID 處理器是一個(gè)PCI從設(shè)備，接受并執(zhí)行來(lái)自系統(tǒng)的命令。同時(shí)占用PCI中斷，代表SCSI磁盤(pán)子系統(tǒng)向系統(tǒng)。提出中斷請(qǐng)求，請(qǐng)求占用PCI總線(xiàn)，返回對(duì)系統(tǒng)。命令的響應(yīng)，如輸送SCSI硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)。作為RAID卡的CPU，通過(guò)執(zhí)行閃存中的Firmware，控制SCSI控制器、Cache Memory以及指示報(bào)警電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)RAID卡的功能，運(yùn)作流程如流程圖所示。初始化RAID卡寄存器發(fā)送配置提示、響應(yīng) HOST 命令進(jìn)入配置界面提供配置菜單、將用戶(hù)提供的RAID卡參

17、數(shù)、RAID參數(shù)存入NVRAM根據(jù)RAID參數(shù)，通過(guò)SCSI控制器對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行初始化寫(xiě)操作完成配置讀取NVRAM內(nèi)的上次RAID參數(shù)，與硬盤(pán)實(shí)際信息進(jìn)行比較，顯示結(jié)果等待Host發(fā)出讀寫(xiě)操作命令處理器運(yùn)作流程簡(jiǎn)圖RAID聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID 級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品簡(jiǎn)介聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)Ultra 320 SCSI RAIDLSI MegaRAID系列LSI MegaRAID320-0 零通道Ultra 320 SCSI RAID intel 80302/ 64bits/66MHz 板載64MB內(nèi)存LSI MegaRAID320-1單通道Ultra320 SCSI RAIDIntel 80302/ 64bits/66MHz板載64MB內(nèi)存LSI 53C1020 SCSI chipLSI MegaRAID320-2雙通道Ultra320 SCSI RAIDIntel 80303/ 64bits/66MHz外插128MB內(nèi)存（最大支持256MB）LSI 53C1030 SCSI chip聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)Ultra 320 SCSI RAIDAdaptec RAID系列Ada