第3章 数据保护 RAID.ppt

1、 2009 EMC Corporation. All rights reserved.数据保护 : RAID第 3章 2009 EMC Corporation. All rights reserved. Data Protection: RAID - 2目标：完成本章学习后，能够：描述什么是 RAID和它需要解决什么 描述建立在 RAID上的概念 定义和比较 RAID 级别 根据性能和可用性的要求，推荐 RAID级别 解释影响磁盘性能的因素 2009 EMC Corporation. All rights reserved. Data Protection: RAID - 3为什么要用 RAI

2、D由于单一磁盘所固有的缺陷，它并不能满足人们对性能需求。在机械磨损、机械损伤等其他环境因素的影响下，硬盘驱动器(HDD)非常容易发生故障，并导致数据的丢失。 单个磁盘容量有限，且有生命期有限 由平均故障间隔时间评估 比如 如果一个磁盘的 MTBF 是 750,000小时 , 对于包含 100 磁盘 , 其 MTBF 是750,000 / 100, 或 7,500 小时。 2009 EMC Corporation. All rights reserved. Data Protection: RAID - 4为什么要用 RAIDRAID 被用于解决这个问题RAID是一种将多块磁盘形成一个有机整体，

3、使之能够在硬盘故障时提供数据保护的技术。一般来说， RAID也能通过数据并发地存储到多个磁盘上提高存储系统的 I/O性能。1987年，加州大学伯克利分校的 Patterson、 Gibson和 Katz等人发表了一篇题为 冗余磁盘阵列（ RAID）的一个示例 （ A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks）的论文。该论文描述了如何利用许多小容量的廉价磁盘替代当时在大型机中广泛采用的大容量磁盘。为体现存储技术的进步， RAID中的字母 “I”已经从原先的 “廉价 ”Inexpensive重定义为 “独立 ”Independant 2009 E

4、MC Corporation. All rights reserved. Data Protection: RAID - 5RAID的实现RAID 有两种实现类型：硬件 RAID和软件 RAID 软件 RAID:是基于主机的软件提供 RAID的功能。它通常在操作系统层次上实现对 RAID阵列的管理，而并不需要专门的硬件控制器。 和硬件 RAID相比，软件 RAID具有低成本和简单的优点，但它的缺点也是显而易见的：-性能：软件 RAID将影响系统的整体性能，因为与 RAID相关的计算会带来额外的 CPU开销。对于一些复杂的 RAID实现，这个性能开销会更加显著。-功能：软件 RAID不能支持所有

5、的 RAID级别-操作系统兼容性：软件 RAID和宿主操作系统相互捆绑，限制数据处理环境的灵活性。 2009 EMC Corporation. All rights reserved. Data Protection: RAID - 6 硬件 RAID 是通过集成在主机或存储阵列上的专用硬件控制器（ Controller）来实现的。不同的实现在存储阵列与主机的交互形式上有很大的不同。- 控制卡 RAID：是一种基于主机的硬件 RAID实现技术。它在主机上安装一块专用的 RAID控制卡，并将硬盘连接在控制卡上。控制卡和硬盘之间通过 PCI总线交互。- 外部 RAID控制器：是一种基于阵列的硬件

6、RAID技术。它向主机提供了一个磁盘的接口界面，使主机看到了一个普通的逻辑卷，主机能够用它所支持的协议对卷进行管理。 RAID控制器的主要功能包括： （ 1）磁盘聚合 (Disk Aggregations)的管理与控制； （ 2）逻辑磁盘和物理磁盘间的 I/O请求交换； （ 3）磁盘故障时的数据再生和恢复。 2009 EMC Corporation. All rights reserved. Data Protection: RAID - 7RAID 阵列的组成RAID阵列 (RAID Array)是一个有许多硬盘和支撑 RAID功能的相关软硬件组成的封闭模块。RAID阵列中的所有硬盘被划分为

7、一个个独立的子模块，称之为物理阵列 (Physical Array)。 每个物理阵列包含固定数目的硬盘，电源等其他支持硬件。RAID阵列中若干个硬盘所组成的子集可以构成逻辑上的联合，称为逻辑阵列 (Logical Array)，也叫做 RAID集 (RAID Set)或RAID组（ RAID Group） .逻辑卷阵列由逻辑卷 (Logical Volume, LV)组成，操作系统可以像 RAID控制器管理物理硬盘那样识别逻辑卷。逻辑阵列中的硬盘数目是由所使用的 RAID级别来决定的。通过配置，可让多个物理阵列组一个逻辑阵列，也可让一个物理阵列分多个逻辑阵列 2009 EMC Corporat

8、ion. All rights reserved. Data Protection: RAID - 8RAID 阵列的组成RAIDControllerHard DisksLogical ArrayPhysical ArrayRAID ArrayHost 2009 EMC Corporation. All rights reserved. Data Protection: RAID - 9RAID 级别各种 RAID级别是根据分条 (Striping)、数据镜像以及奇偶校验技术的不同而定义的。不同的技术对阵列的可用性和性能特征产生决定性的影响。有些 RAID阵列采用其中的一项技术，而有些是多项技

9、术的组合。实际系统中具体采用何种 RAID级别通常是由应用程序的性能及数据可用性需求所决定的。 2009 EMC Corporation. All rights reserved. Data Protection: RAID - 10分条（ Striping）一个 RAID集由一组磁盘构成。将磁盘上一块由若干地址连续的磁盘块构成的、大小固定的区域定义为条带（ Strip）。位于RAID集所有磁盘上相同位置的条带构成了分条（ Stripe）。条带尺寸 (Strip Size, 也称为分条深度， Strip Depth)描述了构成条带的磁盘块 (Disk Block)数目。如果数据访问总是从条带的起始位置开始的，那么条带尺寸就等于从单个硬盘一次所能读取或写入的最大数据量，此后的读写访问将切换到下一个磁盘进行。分条尺寸 (Stripe Size) 是条带尺寸与 RAID集中硬盘数量的乘积。分条宽度 (Stripe Width)是一个分条所包含的数据条带的数目。没采用校验或镜像的情况下， RAID分条本身不提供数据保护。但，分条技术能显著提高 I/O性能。对不同 RAID实现，可通过配置 RAID控制器，使之能够在读写数据时同时访问多块硬盘。