RAID控制器
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硬件設備、軟件程序
RAID控制器是一種硬件設備或軟件程序，用於管理計算機或存儲陣列中的硬盤驅動器（HDD）/固態硬盤（SSD），以便它們能如邏輯部件一樣工作，各司其職。
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簡述
RAID控制器是一種硬件設備或軟件程序，用於管理計算機或存儲陣列中的硬盤驅動器（HDD）/固態硬盤（SSD），以便它們能如邏輯部件一樣工作，各司其職。
控制器提供一種居於操作系統與物理磁盤驅動器之間的抽象層次。RAID控制器按邏輯單元對應用和操作系統進行分組歸類，據於此，數據保護方案得以明確。控制器具有在多重物理設備上獲取多重數據備份的能力，因而系統崩潰時它提升性能和保護數據的能力就得以突顯出來。
在基於硬盤的RAID中，物理控制器用於管理RAID陣列。控制器採用PCI或PCIe卡的形式，這是為特定驅動格式（比如SATA或SCSI）專門設計的。RAID控制器也可以只是軟件，使用主機系統的硬件資源。基於軟件的RAID往往提供與基於硬件的RAID相似的功能，不過，其性能通常沒有基於硬件的好。[1]
RAID是一種把多塊獨立的硬盤(物理硬盤)按不同的方式組合起來形成一個硬盤組(邏輯硬盤),從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數據備份技術.
組成磁盤陣列的不同方式成為RAID級別(RAID Levels).數據備份的功能是在用戶數據一旦發生損壞後,利用備份信息可以使損壞數據得以恢復,從而保障了用戶數據的安全性.在用戶看起來,組成的磁盤組就像是一個硬盤,用戶可以對它進行分區,格式化等等.總之,對磁盤陣列的操作與單個硬盤一模一樣.不同的是,磁盤陣列的存儲速度要比單個硬盤高很多,而且可以提供自動數據備份.
RAID技術的兩大特點:
一是速度,二是安全,由於這兩項優點,RAID技術早期被應用於高級服務器中的SCSI接口的硬盤系統中,隨着近年計算機技術的發展,PC機的CPU的速度已進入GHz時代.IDE接口的硬盤也不甘落後,相繼推出了ATA66和ATA100硬盤.這就使得RAID技術被應用於中低檔甚至個人PC機上成為可能.RAID通常是由在硬盤陣列塔中的RAID控制器或電腦中的RAID卡來實現的.
RAID級別的選擇有三個主要因素:
可用性(數據冗餘),性能和成本.如果不要求可用性,選擇RAID0以獲得最佳性能.如果可用性和性能是重要的而成本不是一個主要因素,則根據硬盤數量選擇RAID 1.如果可用性,成本和性能都同樣重要,則根據一般的數據傳輸和硬盤的數量選擇RAID3,RAID5.
RAID,為Redundant Arrays of Independent Disks的簡稱,中文為廉價冗餘磁盤陣列. 磁盤陣列其實也分為軟陣列 (Software Raid)和硬陣列 (Hardware Raid) 兩種. 軟陣列即通過軟件程序並由計算機的 CPU提供運行能力所成. 由於軟件程式不是一個完整系統故只能提供最基本的 RAID容錯功能. 其他如熱備用硬盤的設置, 遠程管理等功能均一一欠奉. 硬陣列是由獨立操作的硬件提供整個磁盤陣列的控制和計算功能. 不依靠系統的CPU資源.
由於硬陣列是一個完整的系統, 所有需要的功能均可以做進去. 所以硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好. 而且, 如果你想把系統也做到磁盤陣列中, 硬陣列是唯一的選擇. 故我們可以看市場上 RAID 5 級的磁盤陣列均為硬陣列. 軟陣列只適用於 Raid0和Raid 1. 對於我們做鏡像用的鏡像塔, 肯定不會用 Raid 0或 Raid 1.作為高性能的存儲系統,巳經得到了越來越廣泛的應用.RAID的級別從RAID概念的提出到現在,巳經發展了六個級別, 其級別分別是0,1,2,3,4,5等.但是最常用的是0,1,3,5四個級別.
RAID 0:將多個較小的磁盤合併成一個大的磁盤,不具有冗餘,並行I/O,速度最快.RAID 0亦稱為帶區集.它是將多個 磁盤並列起來,成為一個大硬盤.在存放數據時,其將數據按磁盤的個數來進行分段,然後同時將這些數據寫進這些盤中. 所以,在所有的級別中,RAID 0的速度是最快的.但是RAID 0沒有冗餘功能的,如果一個磁盤(物理)損壞,則所有的數 據都無法使用.
RAID0是的一種最簡單的實現方式就是把幾塊硬盤串聯在一起創建一個大的卷集.磁盤之間的連接既可以使用硬件的形式通過智能磁盤控制器實現,也可以使用操作系統中的磁盤驅動程序以軟件的方式實現,我們把4塊磁盤組合在一起形成一個獨立的邏輯驅動器,容量相當於任何任何一塊單獨硬盤的4倍.
RAID 1:
首先它有個別名就是磁盤鏡像,每一個磁盤都具有一個對應的鏡像盤.對任何一個磁盤的數據寫入都會被複製鏡像盤中;系統可以從一組鏡像盤中的任何一個磁盤讀取數據.顯然,磁盤鏡像肯定會提高系統成本.
另外,兩組相同的磁盤系統互作鏡像,速度沒有提高,但是允許單個磁盤錯,可靠性最.RAID1就是鏡像.其原理為 在主硬盤上存放數據的同時也在鏡像硬盤上寫一樣的數據.當主硬盤(物理)損壞時,鏡像硬盤則代替主硬盤的工作.因 為有鏡像硬盤做數據備份,所以RAID 1的數據安全性在所有的RAID級別上來說是最好的.但是其磁盤的利用率卻只有50%, 是所有RAID上磁盤利用率最低的一個級別.
RAID Level 3: RAID 3存放數據的原理和RAID0,RAID1不同.RAID 3是以一個硬盤來存放數據的奇偶校驗位,數據則分段存儲於其餘硬盤 中.它象RAID 0一樣以並行的方式來存放數,但速度沒有RAID 0快.如果數據盤(物理)損壞,只要將壞硬盤換掉,RAID 控制系統則會根據校驗盤的數據校驗位在新盤中重建壞盤上的數據.不過,如果校驗盤(物理)損壞的話,則全部數據都 無法使用.利用單獨的校驗盤來保護數據雖然沒有鏡像的安全性高,但是硬盤利用率得到了很大的提高,為n-1.
這種使用一個專門的磁盤存放所有的校驗數據,而在剩餘的磁盤中創建帶區集分散數據的讀寫操作顯然顯得有點簡單.例如,在一個由5塊硬盤構成的RAID3系統中,4塊硬盤將被用來保存數據,第五塊硬盤則專門用於校驗.這種配置方式可以用4+1的形式表示 第五塊硬盤中的每一個校驗塊所包含的都是其它4塊硬盤中對應數據塊的校驗信息. RAID 3的成功之處就在於不僅可以象RAID 1那樣提供容錯功能,而且整體開銷從RAID 1的50%下降為25%(RAID 3+1).隨着所使用磁盤數量的增多,成本開銷會越來越小.舉例來說,如果我們使用7塊硬盤,那麼總開銷就會將到12.5%(1/7).
RAID 5:向陣列中的磁盤寫數據,奇偶校驗數據存放在陣列中的各個盤上,允許單個磁盤出錯.RAID 5也是以數據的校驗 位來保證數據的安全,但它不是以單獨硬盤來存放數據的校驗位,而是將數據段的校驗位交互存放於各個硬盤上.這樣, 任何一個硬盤損壞,都可以根據其它硬盤上的校驗位來重建損壞的數據.硬盤的利用率為n-1.和RAID比較的話,首先 RAID 5和RAID 3幾乎完全相同,也是由同一帶區內的幾個數據塊共享一個校驗塊.
而RAID 5和RAID 3的最大區別在於RAID 5不是把所有的校驗塊集中保存在一個專門的校驗盤中,而是分散到所有的數據盤中.RAID 5使用了一種特殊的算法,可以計算出任何一個帶區校驗塊的存放位置.
RAID 0-1:顧名思義,就是把RAID0和RAID1結合起來,同時具有RAID 0和RAID 1的優點,它是個沒有冗餘的磁盤集合
而把這兩部分統一起來看,它們又互為鏡像,所以又融合了RAID1的特點. 這樣一來兩者的長處都得到了發揮.
總的來說,這幾種模式都給有特點,優點缺點都有,但是假如只是從安全性來考慮的話 RAID5和RAID1是最好的選擇.
視頻
U-NAS 6.0 使用教程之RAID管理器