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1、Raid卡基础知识 SV产品部 2012/12/14 Inspur group 目录 常见Raid级别 Raid卡的性能设置 4 Raid卡概念 1 Raid卡种类及结构 2 3 一、Raid卡概念 RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写，翻译成中文 即为独立磁盘冗余阵列。 RAID卡就是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、硬盘控制器、 硬盘连接器和缓存等一系列零组件构成的。RAID卡主要解决了两个功能，一 个是通过不同的Raid级别实现容错功能，另一个就是可以让很多磁盘驱动器 同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁
2、盘，从而实现单个的 磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。 Raid卡9261-8i Raid卡8708EM2 一、Raid卡概念 长期以来，RAID卡市场一直是LSI、Adaptec、 Highpoint、Promise等厂商的专区，LSI和 Adaptec继承了在SCSI RAID控制器市场的优势， 随着SAS时代的到来，在SAS RAID市场同样统领 风骚。Highpoint和Promise则是以前在IDE RAID市场上占据较明显的优势，如今也仍然以 SATA RAID市场为主，但同样有较完备的中低端 的SAS RAID产品线。 一、Raid卡的概念 Adaptec公司1981年成立
3、，主要业务是计算机与网络之间数据传输 设计制造软硬件产品。2010年6月PMC收购Adaptac的Raid卡业务， 从芯片到内部主机总线适配器，从RAID控制器到外部存储局域网 (SAN)、基于以太网的iSCSI SAN(IP SAN)、网络连接存储(NAS)，以 及能够提升存储功能和价值的软件。 LSI成立于1981年, 是市场上顶级的存储和网络产品供应商，提供领 先的存储和网络电子产品技术。目前，LSI已经能提供从控制芯片、 RAID、扩展器、硬盘控制器到存储系统等，几乎所有的SAS生态环境 构成元素，并在SCSI商业协会和ANSI T10委员会中持有关键席位，对 SAS标准的推动，自始至
4、终起着巨大的积极作用。在SAS控制器芯片市 场上，LSI占据了领导性地位，提供了从芯片到HBA卡到RAID卡最为 丰富的SAS解决方案，同时也是唯一一家拥有完善6Gb/s SAS产品线 的RAID卡厂商。此外，2009年，LSI还收购了另外一家以RAID控制器 产品见长的厂商3Ware。 二、Raid卡种类及结构 按照Raid的实现方式来分，可以分为三种： 软件Raid 软件+硬件Raid 硬件Raid 二、Raid卡种类及结构 软件Raid 实现方式 基本磁盘 动态磁盘 分区条带化 构建磁盘阵列 特点 1. 通过分区条带化来实现磁盘阵列 2. 需要做磁盘转换，由基本磁盘到动态磁盘 3. RA
5、ID配置信息存在系统信息中，一旦系统崩溃，RAID信息也会丢 失，所有数据都将OVER。 4. 无需额外的成本付出，完全是基于软件的RAID。 二、Raid卡种类及结构 软件+硬件RAID 这种RAID实现方式主要是指Host RAID，即通常所说的软RAID。 实现方式 利用板载RAID控制器或外插RAID卡的方式来提供简单的RAID功能。 特点 1.由于这种RAID没有独立的IOP，因此需要额外占用CPU和内存资源。 2.所提供的RAID功能单一，只支持RAID 0、RAID 1、RAID 10(Adaptec)、 RAID 1E(LSI)、RAID5(1068+iButton或外插卡)
6、3.与纯软件RAID相比，有较强的容错能力。 4.初始投资较小，适合于中低档服务器。 二、Raid卡种类及结构 硬件RAID 实现方式 目前基本通过外插卡来实现。 特点 (1)带有全部RAID功能所需的硬件，只要主板有PCIE插槽支持，无需另 外任何资源就可以提供RAID功能。支持全部常用RAID级别(0、1、5、6、 10、50、60) (2)RAID功能和运算完成全部通过卡上的本地内部总线进行 二、Raid卡种类及结构 普通Raid卡主要有以下几部分组成: IO Processor，IO处理器，提供RAID数据校验计算、输入输出处理等功能。 IOC，IO控制器，提供总线通道，用来连接硬盘、
7、存储设备。 主机总线接口，目前主流为PCI-E2.0，有PCI-E x8类型接口,总线速率4.8GB/s Battery Backup Unit，电池备份模块，提供意外掉电下的数据保护。 Cache Memory，缓存/内存，提供数据从IOP到硬盘之间的缓冲，提高整体 性能，目前主流为：255M、512M和1024M，形式上以板载内存颗粒为主。 Flash ROM，用来存放Firmware和BIOS NVRAM，用于保存RAID设置信息 蜂鸣器，在RAID阵列出现意外掉盘等情况下提供声音报警，提醒用户进行维护。 二、Raid卡种类及结构 二、Raid卡种类及结构 Raid卡运作流程 IOP作为
8、RAID卡的CPU，通过执行闪存中的Firmware，控制SCSI等raid卡 控制器、Cache Memory以及指示报警电路，来实现RAID卡的功能，运作 流程如下： 1） 初始化RAID卡寄存器 2） 读取NVRAM中的RAID参数，与硬盘实际信息进行比较，显示结果 3） 发送配置提示、响应用户命令进入配置界面 4） 提供配置菜单、将用户提供的RAID卡参数、RAID参数存入NVRAM 5） 根据RAID参数，通过SCSI等raid卡控制器对硬盘进行初始化写操作 6） 完成配置 7） 等待Host发出读写操作命令 三、常见Raid级别 RAIDRAID的几种常用阵列的几种常用阵列 JBO
9、D (独立) RAID 0（条带） RAID 1（镜像） RAID 3（奇偶位条带） RAID 5 (分布式奇偶校验条带阵列) RAID 6（分布式奇偶位双校验条带阵列） RAID 10 (双镜像分布条带) JBODJBOD（JBOD, Just a Bunch Of Disks）在某些分类上，JBOD并不算 是RAID的等级。只是将多个磁盘空间 合并成一个大的逻辑磁盘，不具有错 误备援机制。资料的存放机制是由第 一颗磁盘开始依序往后存放，即操作 系统看到的是一个大磁盘（由许多小 磁盘组成）。但如果磁盘损毁，则该 颗硬盘上的所有数据将无法救回。 三、常见Raid级别 RAID 0 将多个磁盘合
10、并成一个大的磁盘，不具 有冗余，并行I/O，速度最快。RAID 0 是将多个磁盘并列起来，成为一个大磁 盘。在存放数据时，其将数据按磁盘的 个数来进行分段，然后同时将这些数据 写进这些盘中，所以在所有的级别中， RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0 没有冗余功能，如果一个磁盘（物理） 损坏，则所有的数据都会丢失。 因此，RAID 0不适用于关键任务环境， 但是，它却非常适合于视频、图象的制 作和编辑。 三、常见Raid级别 至少需要几颗硬盘 2 容量大小等于 N 是否有容错功能 No 三、常见Raid级别 2012/12/14 Inspur group Data RAID 0 R R
11、R R W W W W R R R R 无法保证数据安全无法保证数据安全 RAID 0 三、常见Raid级别 2012/12/14 RAID 0 Data RAID 0 60G B 60G B 60G B 60G B 240GB Advantage: Best Performance Max. Capacity 无法保证数据安全无法保证数据安全 R R R R W W W W Access time= 1 sec 1/4 sec 1/4 sec 1/4 sec 1/4 sec 1/4 sec 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
12、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。 三、常见Raid级别 至少需要几 颗硬盘 2 容量大小等 于 N/2 是否有容错 功能 Yes 三、常见Raid级别 2012/12/14 Inspur group RAID Level 1 RAID 1 Data Good Data Protect R R R R W
13、 W W W R R R R 三、常见Raid级别 2012/12/14 Inspur group RAID 1 RAID 1 60G B 60G B 60G B 60G B 60GB Data Good Data Protect Capacity= 1x Disk capacity Minimum Disks required : 2 R R R R W W W W Access time= 1 sec 1 sec 1 sec 1 sec 1 sec 1 sec Raid3 采用Bitinterleaving（数据交 错储存）技术，它需要通过编码 再将数据位元分割后分别存在硬 盘中，而将同位
14、元检查后单独存 在一个硬盘中，但由于数据内的 位元分散在不同的硬盘上，因此 就算要读取一小段数据资料都可 能需要所有的硬盘进行工作，所 以这种规格比较适于读取大量数 据时使用。 三、常见Raid级别 至少需要几 颗硬盘 3 容量大小等 于 N-1 是否有容错 功能 Yes 三、常见Raid级别 2012/12/14 RAID Level 3 RAID 3 60G B 60G B 60G B 60G B 180GB 1 2 3 P Capacity= N-1 Disk capacity 4 5 6 P Data 7 8 9 P P W 1 2 3 W 4 5 6 W 7 8 9 P P 三、常见
15、Raid级别 2012/12/14 RAID Level 3 RAID 3 1 2 3 Minimum Disks required : 3 Data R 1 2 3 P 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。 三、常见Raid级别
16、至少需要几 颗硬盘 3 容量大小等 于 N-1 是否有容错 功能 Yes 三、常见Raid级别 2012/12/14 RAID Level 5 RAID 5 1 2 3 P Data W 1 2 3 P W 4 5 6 P P 4 5 6 4 5 6 W 7 8 9 P 7 8 9 7 8 9 P 60G B 60G B 60G B 60G B 180GB Capacity= N-1 Disk capacity 三、常见Raid级别 2012/12/14 RAID Level 5 RAID 5 1 2 3 Minimum Disks required : 3 Data R 1 2 3 P P 4 5 6 7 8 9 P Raid6 与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个 独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇 偶系统使用不同的算法，数据的可靠性 非常高，即使两块磁盘同时失效也不会 影响数据的使用。但RAID 6需要分配 给奇偶校验信息更大的磁盘空间，
