服務器RAID技術LCSE初級課程我們的目標什么是RAID？RAID技術是怎樣實現(xiàn)數(shù)據(jù)保護的？RAID技術帶給用戶什么價值？聯(lián)想萬全服務器RAID技術培訓

主要內容RAID術語RAID級別RAID接口技術常用RAID卡產(chǎn)品介紹聯(lián)想萬全服務器RAID技術培訓

主要內容RAID術語RAID級別RAID接口技術常用RAID卡產(chǎn)品介紹聯(lián)想萬全服務器RAID技術培訓

RAID術語—RAID技術定義RAIDRedundantArrayofIndependentDisks獨立磁盤冗余陣列（早期又稱RedundantArrayofInexpensiveDisks廉價磁盤冗余陣列）RAID是將同一陣列中的多個磁盤視為單一的虛擬磁盤，數(shù)據(jù)是以條帶的方式存放于磁盤陣列中。聯(lián)想萬全服務器RAID技術培訓

RAID術語—DiskSpanningDiskSpanning

數(shù)據(jù)跨盤技術使多個硬盤像一個硬盤那樣工作用廉價的資源來突破現(xiàn)有硬盤空間限制最大限度的利用磁盤空間不能改善硬盤的可靠性和速度JBOD(JustABunchOfDisks)1234File12341200MB300MB400MB400MB100MB聯(lián)想萬全服務器RAID技術培訓

RAID術語—DiskStripingDiskStriping

將數(shù)據(jù)按照一定大小分成多個數(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上系統(tǒng)在從特定硬盤讀取數(shù)據(jù)時可以通知下個目標盤準備數(shù)據(jù)提高系統(tǒng)讀寫數(shù)據(jù)的性能File12341234聯(lián)想萬全服務器RAID技術培訓

RAID術語—DiskMirroringDiskMirroring

將相同的數(shù)據(jù)同時寫入多個硬盤中當某個物理硬盤失效時，提供數(shù)據(jù)資料的保護能力提高系統(tǒng)讀數(shù)據(jù)的性能File123412341234聯(lián)想萬全服務器RAID技術培訓

RAID術語—HotSwapHotSwap處于運行狀態(tài)的磁盤陣列子系統(tǒng)當出現(xiàn)單個物理盤失效的情況時，采用新硬盤將失效物理盤在線替換，同時保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行目前只有RAID級別為1、3、5、10、30、50的陣列才提供該功能也被稱為HotSpare分全局熱備及專屬熱備123412412541234聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓RAID術語—ParityParity來自多個個物理磁磁盤上的的數(shù)據(jù)通通過異或或(XOR)操作運算算產(chǎn)生的的冗余奇奇偶數(shù)據(jù)據(jù)當單個硬硬盤失效效時，這這些冗余余數(shù)據(jù)能能夠通過過與其它它物理磁磁盤上的的數(shù)據(jù)進進行異或或(XOR)操作而恢恢復由于于硬盤失失效而丟丟失的數(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的冗冗余數(shù)據(jù)據(jù)可以被被存放于于一個專專作奇偶偶校驗用用的硬盤盤上，也也可以將將這些奇奇偶校驗驗數(shù)據(jù)分分散分布布在磁盤盤陣列的的全部硬硬盤中產(chǎn)生和存存儲奇偶偶校驗數(shù)數(shù)據(jù)需要要一些額額外的操操作，目目前產(chǎn)生生奇偶校校驗數(shù)據(jù)據(jù)有兩種種方式：：硬件生生成和軟軟件計算算。聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓主要內容容RAID術語RAID級別RAID接口技術術常用RAID卡產(chǎn)品介介紹聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓RAID級別—RAID0RAID0Striping數(shù)據(jù)以條條帶方式式放在磁磁盤陣列列中，沒沒有校驗驗數(shù)據(jù)。。沒有容錯錯能力能有效提提升IO子系統(tǒng)的的讀寫能能力A0A1A2A3A4A5A6A74N-24N-14N4N-3............磁盤0磁盤2磁盤3磁盤1聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓RAID級別—RAID1RAID1又稱磁盤盤鏡像提高磁盤盤讀取效效率，寫寫入效率率略低于于單快硬硬盤（由由于有卡卡和硬盤盤緩存參參與，差差異不大大）通過數(shù)據(jù)據(jù)鏡像具具有容錯錯能力A0A0A1A1NN......磁盤0磁盤1聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓RAID級別—RAID3RAID3固定硬盤做校校驗盤，專門門存儲校驗信信息有校驗數(shù)據(jù)，，提供數(shù)據(jù)容容錯能力當有硬盤掉線線需要重建時時，會產(chǎn)生奇奇偶盤I/O瓶頸效應A2P1A3A5P24N-24N-14N-3............磁盤0磁盤1磁盤2磁盤3P1A0A1A4PN聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID級別—RAID5RAID5StripingwithDistributedParity有校驗數(shù)據(jù)，，提供數(shù)據(jù)容容錯能力校驗值分散在在各個盤的不不同位置，相相當程度的分分散了負載，，故有較好的的性能，尤其其是對小型數(shù)數(shù)據(jù)。RAID5適用于銀行和和股市的聯(lián)機機交易系統(tǒng)。。最少3塊硬盤A1A2A4A5A64N-24N-14N-3............磁盤0磁盤1磁盤2磁盤3P1A74N...磁盤4P1A0P2PNA3聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID級別—RAID10兩個RAID1陣列，再做RAID0最多允許兩塊塊硬盤同時離離線，兩塊離離線的硬盤不不能在同一個個RAID1陣列聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID級別—RAID30兩個RAID3陣列，再做RAID0最多允許兩塊塊硬盤同時離離線，兩塊離離線的硬盤不不能在同一個個RAID3陣列聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID級別—RAID50兩個RAID5陣列，再做RAID0最多允許兩塊塊硬盤同時離離線，兩塊離離線的硬盤不不能在同一個個RAID5陣列聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID級別—RAID6RAID6采用P+Q的二維校驗方方式，其中P為XOR校驗，而Q校驗采用MDS編碼允許任兩塊硬硬盤同時離線線聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓主要內容RAID術語RAID級別RAID接口技術常用RAID卡產(chǎn)品介紹聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID接口技術—硬件RAID的優(yōu)勢用戶對磁盤系系統(tǒng)的六大要要求增加磁盤I/O存取速度數(shù)據(jù)安全性要要求，及容錯錯（Faulttolerance）的能力有效的利用磁磁盤空間分擔主機CPU的I/O事務降低內存及磁磁盤的性能差差異提高計算機的的整體工作性性能聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID接口技術—SATARAID基于SATA（串行ATA）接口的RAID稱為SATARAID與SCSIRAID相比有極具競競爭力的性價價比為中低端應用用的服務器產(chǎn)產(chǎn)品提供更強強的數(shù)據(jù)處理理和數(shù)據(jù)保護護以及較高的的性能價格比比目前廣泛在主主板集成支持RAID0，1，0+1，5(部分支持)支持Hotspare、熱插拔等功功能（需硬件件及軟件支持持）聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID接口技術—S-ATARAID卡接口為S-ATA接口具有可管理性性，在操作系系統(tǒng)支持下，，管理軟件可可監(jiān)控陣列的的狀態(tài)，添加加和刪除陣列列，在線數(shù)據(jù)據(jù)恢復等；最多支持4個硬盤，可實實現(xiàn)RAID0、1、10、5T100、T168應用了S-ATARAID卡.在T220/270等中端兩路服服務器及Rack服務器上也廣廣泛采用聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID接口技術—SCSIRAID基于SCSI接口的RAID稱為SCSIRAID多個I/O并行操作，設設備傳輸速度度快；可擴展性好，，最多可連接接15個外部SCSI設備；支持RAID級別多，RAID0、RAID1、RAID10、RAID3、RAID5、RAID30、RAID50、JBOD等；支持Hotspare，在線熱插拔拔，性能更穩(wěn)穩(wěn)定、可靠性性更好；聯(lián)想萬全服務務器RAID技術培訓RAID接口技術—SCSIRAID卡將若干硬盤做做成一個或幾幾個陣列盤，，提高了系統(tǒng)統(tǒng)中磁盤I/O的性能，并且且使磁盤系統(tǒng)統(tǒng)具有容錯的的安全保護功功能。通過磁盤Cache的運用，提高高系統(tǒng)的存取取速度。結合SAF-TE（SCSIAccessFaultTolerantEnclosure）對磁盤陣列列中的磁盤進進行監(jiān)控管理理，管理的人人機接口有1）RAID卡本身身的指指示報報警；；2）具有有SAF-TE功能的的熱插插拔背背板；；3）操作作系統(tǒng)統(tǒng)上安安裝的的監(jiān)控控軟件件聯(lián)想萬萬全服服務器器RAID技術培培訓RAID接口技技術—SCSIRAID卡結構構SCSI控制器器RAID處理器器FirmwareCACHEMEMORY指示報報警電池通道道B通道道APCI總線線SCSI終結器器RAID卡提高高磁盤盤讀寫寫性能能的另另一手手段是是RAIDCACHE。CPU系統(tǒng)CACHEMemoryMemory控制器RAIDCPU磁盤CACHESCSI控制器SCSI硬盤聯(lián)想萬萬全服服務器器RAID技術培培訓RAID接口技技術—RAIDCACHERAID卡CACHE的兩大大工作作：磁盤I/O從磁盤盤讀寫入磁磁盤首先從從CACHE讀首先往往CACHE寫無CACHE有CACHE預讀回寫聯(lián)想萬萬全服服務器器RAID技術培培訓RAID接口技技術—RAIDCACHE（續(xù)））ReadAheadPre-Fetch預讀的的兩種種方式式聯(lián)想萬萬全服服務器器RAID技術培培訓RAID接口技技術—預讀CACHE預讀提提高了了計算算機系系統(tǒng)中中的硬硬盤讀讀的功功能，，尤其其是在在讀取取含有有大量量文件件碎片片的文文件時時。具有良良好預預讀功功能的的RAID卡能在在看起起來很很隨機機的讀讀訪問問中，，識別別出讀讀取磁磁盤的的規(guī)律律，通通過過這個個規(guī)律律提前前將系系統(tǒng)要要讀取取的數(shù)數(shù)據(jù)放放在CACHE中。聯(lián)想萬萬全服服務器器RAID技術培培訓RAID接口技技術—預讀（（續(xù)））Readahead由于硬硬盤數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)經(jīng)常是是以一一族連連續(xù)的的硬盤盤扇區(qū)區(qū)組織織起來來的，，所以以有時時侯如如把系系統(tǒng)所所請求求的扇扇區(qū)隨隨后的的一個個扇區(qū)區(qū)里的的數(shù)據(jù)據(jù)同時時讀進進來會會減少少尋道道時間間，提提高讀讀效率率。對于數(shù)數(shù)據(jù)文文件的的讀取取有利利,特別是是系統(tǒng)統(tǒng)CPU的性能能低時時.Pre-Fetch當RAID卡發(fā)現(xiàn)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)要讀讀的是是先前前已經(jīng)經(jīng)讀過過的數(shù)數(shù)據(jù)時時，在在這一一次，，便將將這一一個數(shù)數(shù)據(jù)塊塊的數(shù)數(shù)據(jù)寫寫到CACHE里。對于程程序文文件的的讀取取有利利聯(lián)想萬萬全服服務器器RAID技術培培訓RAID接口技技術—回寫（（writeback）回寫是是通過過暫時時將數(shù)數(shù)據(jù)存存在CACHE里，從從而推推遲將將數(shù)據(jù)據(jù)寫到到慢設設備（（如硬硬盤、、磁帶帶機））的一一種工工作方方式。。需要寫寫入的的數(shù)據(jù)據(jù)讀入入RAID卡內存存后，，RAID卡標記記寫周周期結結束，，同時時釋放放占用用的系系統(tǒng)進進程，，在隨隨后系系統(tǒng)資資源空空閑時時，再再寫到到硬盤盤中。。與之相相對應應的寫寫入方方式為為直寫寫或稱稱通寫寫（writethrough)，數(shù)據(jù)據(jù)直接接寫入入硬盤盤，以以數(shù)據(jù)據(jù)完成成操作作后為為一個個寫周周期。。使用WriteBack方式時時，推推薦RAID卡使用用后備備電池池。系統(tǒng)block7block1block5block3123456789block1block3block5block7注：：回回寫寫需需要要加加電電池池給給CACHE供電電，，以以免免數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)在在寫寫到到硬硬盤盤之之前前系系統(tǒng)統(tǒng)斷斷電電導導致致硬硬盤盤數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)丟丟失失。。電梯梯式式回回寫寫聯(lián)想想萬萬全全服服務務器器RAID技術術培培訓訓RAID接口口技技術術—電梯梯式式回寫寫系統(tǒng)block7block1block5block31

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聯(lián)想想萬萬全全服服務務器器RAID技術術培培訓訓RAID接口口技技術術—通寫(writethrough)通寫寫模模式式下下，，所所有有數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)在在以以命命令令完完成成狀狀態(tài)態(tài)返返回回到到計計算算機機之之前前，，直直接接寫寫到到硬硬盤盤。。聯(lián)想想萬萬全全服服務務器器RAID技術術培培訓訓RAID接口口技技術術—RAIDCache性能能分分析析容量量增加加CACHE大小小對對于于預預讀讀來來說說，，為為系系統(tǒng)統(tǒng)提提供供了了更更多多的的來來自自CACHE的可可供供讀讀取取的的記記錄錄。。對對于于回回寫寫來來說說，，允允許許控控制制卡卡保保存存更更多多的的記記錄錄留留待待后后期期寫寫磁磁盤盤。。特特別別是是對對于于電電梯梯式式回回寫寫，，使使得得連連續(xù)續(xù)的的回回寫寫段段之之間間有有更更近近的的間間隔隔，，降降低低硬硬盤盤寫寫操操作作的的平平均均訪訪時時間間并并提提高高了了吞吞吐吐率率。。1、當當用用戶戶數(shù)數(shù)很很多多而而且且不不是是都都訪訪問問相相同同的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。2、當當數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)文文件件很很大大時時。。大容容量量cacheHOSTRAID處理理器器FirmwareCacheMemorySCSI主控制器器ID=7SCSIID=0SCSIID=5終結器終結器SCSI總線背板HSCID=6聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓RAID接口技術術—系統(tǒng)硬件件框圖聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓RAID接口技術術—RAID處理器是一個PCI從設備，，接受并并執(zhí)行來來自系統(tǒng)統(tǒng)的命令令。同時時占用PCI中斷，代代表SCSI磁盤子系系統(tǒng)向系系統(tǒng)。提提出中斷斷請求，，請求占占用PCI總線，返返回對系系統(tǒng)。命命令的響響應，如如輸送SCSI硬盤上的的數(shù)據(jù)。。作為RAID卡的CPU，通過執(zhí)執(zhí)行閃存存中的Firmware，控制SCSI控制器、、CacheMemory以及指示示報警電電路，來來實現(xiàn)RAID卡的功能能，運作作流程如如流程圖圖所示。。初始化RAID卡寄存器器發(fā)送配置置提示、、響應HOST命令進入入配置界界面提供配置置菜單、、將用戶戶提供的的RAID卡參數(shù)、、RAID參數(shù)存入入NVRAM根據(jù)RAID參數(shù)，通通過SCSI控制器對對硬盤進進行初始始化寫操操作完成配置置讀取NVRAM內的上次次RAID參數(shù)，與與硬盤實實際信息息進行比比較，顯顯示結果果等待Host發(fā)出讀寫寫操作命命令處理器運運作流程程簡圖RAID聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓主要內容容RAID術語RAID級別RAID接口技術術常用RAID卡產(chǎn)品簡簡介聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓Ultra320SCSIRAIDLSIMegaRAID系列LSIMegaRAID320-0零通道Ultra320SCSIRAIDintel80302/64bits/66MHz板載64MB內存LSIMegaRAID320-1單通道Ultra320SCSIRAIDIntel80302/64bits/66MHz板載64MB內存LSI53C1020SCSIchipLSIMegaRAID320-2雙通道Ultra320SCSIRAIDIntel80303/64bits/66MHz外插128MB內存（最最大支持持256MB）LSI53C1030SCSIchip聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓Ultra320SCSIRAIDAdaptecRAID系列Adaptec2120S單通道Ultra320SCSIRAIDIntel80302/64bits/66MHz板載64MB或128MB內存聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓S-ATARAID卡介紹HighPointRocketRAID1640四通道SATARAIDRAID0,1，0+1，5，JBOD支持傳輸輸率150M/S無IOP，無內存存聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓S-ATARAID卡介紹Promise-FastTrakTX4310四通道SATAⅠ/ⅡⅡRAID0/1/5/10和JBOD支持傳輸輸率150、300MB/S無IOP，無內存存聯(lián)想萬全全服務器器RAID技術培訓訓S-ATARAID卡介紹AdaptecAdaptec2410SA四通道道SATARAIDRAID0,1，0+1，5，JBOD支持傳傳輸率率150M/SIOP：Intel80302板載內內存：：64MB9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。20:56:0720:56:0720:561/5/20238:56:07PM11、以我我獨沈沈久，，愧君君相見見頻。。。1月-2320:56:0720:56Jan-2305-Jan-2312、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。20:56:0720:56:0720:56Thursday,January5,202313、乍見翻疑夢夢，相悲各問問年。。1月-231月-2320:56:0720:56:07January5,202314、他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生白白發(fā)，，舊國國見青青山。。。05一一月月20238:56:07下下午20:56:071月-2315、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。一月238:56下下午1月-2320:56January5,202316、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2023/1/520:56:0720:56:0705January202317、做前，，能夠環(huán)環(huán)視四周周；做時時，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點點的射線線向前。。。8:56:07下午午8:56下午午20:56:071月-239、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時時停停止止成成功功??！。。1月月-231月月-23Thursday,January5,202310、很多多事情情努力力了未未必有有結果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。20:56:0720:56:0720:561/5/20238:56:07PM11、成功就就是日復復一日那那一點點點小小努努力的積積累。。。1月-2320:56:0720:56Jan-2305-Jan-2312、世世間間成成事事，，不不求求其其絕絕對對圓圓滿滿，，留留一一份份不不足足，，可可得得無無限限完完美美。。。。20:56:0720:56:0720:56Thursday,January5,202313、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。1月-231月-2320:56:0720:56:07January5,202314、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。05一一月20238:56:07下午午20:56:071月-2315、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荊荊門門九九派派通通。。。