磁盘阵列产品基本知识
什么是磁盘阵列(RAID)(无盘服务器必须掌握的知识)
磁盘阵列(DiscArray)是由许多台磁盘机或光盘机按一定的规则，如分条(Striping)、分块(Declustering)、交叉存取(Interleaving)等组成一个快速，超大容量的外存储器子系统。
它在阵列控制器的控制和管理下，实现快速，并行或交叉存取，并有较强的容错能力。
从用户观点看，磁盘阵列虽然是由几个、几十个甚至上百个盘组成，但仍可认为是一个单一磁盘，其容量可以高达几百～上千千兆字节，因此这一技术广泛为多媒体系统所欢迎。
盘阵列的全称是：RedundanArrayofInexpensiveDisk，简称RAID技术。
它是1988年由美国加州大学Berkeley 分校的DavidPatterson教授等人提出来的磁盘冗余技术。
从那时起，磁盘阵列技术发展得很快，并逐步走向成熟。
现在已基本得到公认的有下面八种系列。
1.RAID0(0级盘阵列)RAID0又称数据分块，即把数据分布在多个盘上，没有容错措施。
其容量和数据传输率是单机容量的N倍，N为构成盘阵列的磁盘机的总数，I/O传输速率高，但平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)只有单台磁盘机的N分之一，因此零级盘阵列的可靠性最差。
2.RAID1(1级盘阵列)RAID1又称镜像(Mirror)盘，采用镜像容错来提高可靠性。
即每一个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出。
一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读出数据，然后由系统再恢复工作盘正确数据。
因此这种方式数据可以重构，但工作盘和镜像盘必须保持一一对应关系。
这种盘阵列可靠性很高，但其有效容量减小到总容量一半以下。
因此RAID1常用于对出错率要求极严的应用场合，如财政、金融等领域。
3.RAID2(2级盘阵列)RAID2又称位交叉，它采用汉明码作盘错检验，无需在每个扇区之后进行CRC(CyclicReDundancycheck)检验。
IBM储存(磁盘阵列柜)基础知识培训
5
磁盘阵列柜的应用
由于磁盘阵列柜具有数据存储速度快、存储容量大等优点，所以磁盘阵列柜通 常比较适合在企业内部的中小型中央集群网存储区域进行海量数据存储。
6
存储网络的架构
企业存储技术发展日新月异，早期大型服务器的DAS 技术（ Direct Attached Storage，直接附加存储，又称直连存储），后 来为了提高存储空间的利用及管理安装上的效率，因而有了SAN（ Storage Area Network，存储局域网络）技术的诞生，SAN 可 说是DAS 网络化发展趋势下的产物。早先的SAN 采用的是光纤通 道（FC，Fiber Channel）技术，所以在iSCSI出现以前，SAN 多半 单指FC 而言。一直到iSCSI 问世，为了方便区别，业界才分别以 FC-SAN和IP-SAN。 NAS（Network Attached Storage：网络附 属存储）是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数 据中心，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。
2
基本配置 Server
HBA
Fibre Channel SCSI Chip Controller
RAID sub-system
SCSI Chip Controller Ethernet to Client workstations Dual Controller RAID with only one controller in use (B not used in this example). This RAID system has four SCSI buses with five drives on each bus.
14
SAN的组成
SAN由服务器，后端存储系统，SAN连接设备组成；
raid(独立冗余磁盘阵列)基础知识
raid(独立冗余磁盘阵列)基础知识RAID（独立冗余磁盘阵列）基础知识RAID（独立冗余磁盘阵列）是一种通过将多个磁盘驱动器组合在一起来提高数据存储性能和冗余性的技术。
RAID技术通过将数据分散存储在多个磁盘上，实现了数据的并行读写和冗余备份，从而提高了数据的可靠性和性能。
RAID技术的核心思想是将多个磁盘驱动器组合在一起，形成一个逻辑卷（Logical Volume），这个逻辑卷被操作系统看作是一个单独的磁盘。
RAID可以通过不同的方式组织磁盘驱动器，从而实现不同的性能和冗余级别。
常见的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5和RAID 10。
RAID 0是一种数据分布方式，它将数据均匀地分布在多个磁盘上，从而提高了数据的读写性能。
RAID 0的性能优势主要体现在读取速度方面，因为数据可以同时从多个磁盘上读取。
然而，RAID 0没有冗余备份机制，一旦其中一个磁盘发生故障，所有数据都将丢失。
RAID 1是一种数据冗余方式，它通过将数据在多个磁盘上进行镜像备份来提高数据的可靠性。
RAID 1的优势在于当一个磁盘发生故障时，系统可以从其他磁盘上读取数据，保证数据的完整性。
然而，RAID 1的缺点是存储效率较低，因为每个磁盘都需要存储完整的数据。
RAID 5是一种将数据和校验信息分布在多个磁盘上的方式，通过计算校验信息来实现数据的冗余备份。
RAID 5的优势在于能够提供较高的数据存储效率和较好的读取性能，同时具备一定的容错能力。
当一个磁盘发生故障时，可以通过校验信息恢复数据。
然而，RAID 5的写入性能相对较低。
RAID 10是RAID 1和RAID 0的结合，它将数据分散存储在多个磁盘上，并通过镜像备份提供冗余性。
RAID 10的优势在于能够提供较高的读取和写入性能，同时具备较好的容错能力。
然而，RAID 10的缺点是存储效率较低，因为每个磁盘都需要存储完整的数据。
除了上述常见的RAID级别外，还存在一些其他的RAID级别，如RAID 2、RAID 3、RAID 4和RAID 6等。
储存(磁盘阵列柜)基础知识解读
7
DAS：直接附加存储
的DAS(Driect Attached Storage—直接附件存储）是指将存储设备 通过SAS线缆或光纤通道直接连接到服务器上。
8
DAS：直接附加存储
存储直接连接到一台服务器上 • SCSI, SAS, iSCSI, FC • 块级别 I/O 内部磁盘 • 具备/不具备RAID保护 外部磁盘 • 存储系统 • 基于控制器的RAID引擎
Ethernet to Client workstations
存储的参数
主机通道（主机接口）: 几个? 什么类型?
SCSI接口、FC接口、iSCSI接口、SAS接口
磁盘通道（磁盘接口）:能接多少块硬盘? 什么接口? SATA、SCSI、FC、SAS 存储连接设备:用于服务器与存储直接连接的设备。 SCSI 卡、SAS卡、RAID卡、FC通道卡、 以太网口、FC交换机、以太网交换机
5
磁盘阵列柜的应用
由于磁盘阵列柜具有数据存储速度快、存储容量大等优点，所以磁盘阵列柜通 常比较适合在企业内部的中小型中央集群网存储区域进行海量数据存储。
6
存储网络的架构
企业存储技术发展日新月异，早期大型服务器的DAS 技术（ Direct Attached Storage，直接附加存储，又称直连存储），后 来为了提高存储空间的利用及管理安装上的效率，因而有了SAN（ Storage Area Network，存储局域网络）技术的诞生，SAN 可 说是DAS 网络化发展趋势下的产物。早先的SAN 采用的是光纤通 道（FC，Fiber Channel）技术，所以在iSCSI出现以前，SAN 多半 单指FC 而言。一直到iSCSI 问世，为了方便区别，业界才分别以 FC-SAN和IP-SAN。 NAS（Network Attached Storage：网络附 属存储）是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数 据中心，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。
RAID技术知识普及介绍
RAID技术知识普及介绍一、RAID 简介RAID 是Redundant Array of Inexpensive Disks 的缩写，直译为“ 廉价冗余磁盘阵列” ，也简称为“ 磁盘阵列” 。
后来RAID 中的字母I 被改作了Independent ，RAID 就成了“ 独立冗余磁盘阵列” ，但这只是名称的变化，实质性的内容并没有改变。
RAID 就是以多个磁盘组成并行工作的磁盘阵列的方式来提高数据存取的速度和安全两方面的能力。
RAID 技术最初都是建立在SCSI 系统基础上，后来Promise 公司第一次提出并研发了基于IDE 硬盘的RAID 产品，从而能以较低价格提供更高的性能和安全保证。
同时，RAID 系统的优点也是相当明显的。
首先，RAID 成本低，功耗小，传输速率高。
在RAID 中，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盘驱动器，所以使用RAID 可以达到单个的磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。
这也是RAID 最初想要解决的问题。
因为当时CPU 的速度增长很快，而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高，所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。
RAID 最后成功了。
此外，RAID 可以提供容错功能。
这是使用RAID 的第二个原因，因为普通磁盘驱动器无法提供容错功能，如果不包括写在磁盘上的CRC （循环冗余校验）码的话。
RAID 和容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之上的，所以它提供更高的安全性。
最后，RAID 比起传统的大直径磁盘驱动器来，在同样的容量下，价格要低许多。
正是这些优点使得RAID 技术迅速普及，并成为2001 年的一个热点。
RAID 技术经过不断的发展，现在已拥有了从RAID 0 到 6 七种基本的RAID 级别。
另外，还有一些基本RAID 级别的组合形式，如RAID 1+0 （RAID 0 与RAID 1 的组合），RAID 5+0 （RAID 0 与RAID 5 的组合）等。
磁盘阵列基本知识
最小需要的硬盘数
3
容量
N-1
备余
Yes
RAID5
在运行机制上，RAID 5和RAID 3完全相同，也是由几个数据块共享一个校验块。RAID 5和RAID 3的最大区别在于RAID 5不是把所有的校验块集中保存在一个专门的校验盘中，而是分散到所有的数据盘中。RAID 5使用了一种特殊的算法，可以计算出任何一个校验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡，从而消除了产生瓶颈的可能，并避免了像RAID3那样因校验盘损坏而导致系统失去容错能力的严重故障。硬盘的利用率为n-1。
RAID 5
Minimum Disks required
3
Capacity
N-1
Redundancy
Yes
RAID (0+1)
结合了RAID 0和RAID 1 –条块化读写的同时使用镜像操作。RAID (0+1)允许多个硬盘损坏，因为它完全使用硬盘来实现资料备余。如果有超过两个硬盘做RAID 1，系统会自动实现RAID (0+1)。
第二章磁盘阵列
什么是磁盘阵列（RAID）
所谓磁盘阵列(RAID)是指将多块磁盘连成一个阵列，并以某种方式读写磁盘，该读写方式可以保证一块或多块磁盘失效时能有效地防止数据丢失。冗余磁盘阵列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技术1987年由加州大学伯克利分校提出，最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费用（当时RAID称为Redundant Array of Inexpensive Disks廉价的磁盘阵列），同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失，从而开发出一定水平的数据保护技术。RAID的具体实现可以靠硬件也可以靠软件，Windows NT（WIN2000）操作系统就提供软件RAID功能，但硬件和软件两者的性能差别较大。
磁盘阵列基础知识
基本的RAID介绍RAID是英文Redundant Array of Independent Disks（独立磁盘冗余阵列），简称磁盘阵列.下面将各个级别的RAID介绍如下。
RAID0条带化（Stripe）存储。
理论上说，有N个磁盘组成的RAID0是单个磁盘读写速度的N 倍.RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率,但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构.RAID1镜象（Mirror）存储。
它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。
当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。
RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。
当一个磁盘失效时,系统可以自动切换到镜像磁盘上读写,而不需要重组失效的数据。
RAID2海明码（Hamming Code)校验条带存储.将数据条块化地分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节，使用称为海明码来提供错误检查及恢复。
这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实施更复杂，因此在商业环境中很少使用。
RAID3奇偶校验(XOR）条带存储,共享校验盘，数据条带存储单位为字节。
它同RAID 2非常类似，都是将数据条块化分布于不同的硬盘上，区别在于RAID 3使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息.如果一块磁盘失效,奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据；如果奇偶盘失效则不影响数据使用.RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。
RAID4奇偶校验（XOR）条带存储，共享校验盘，数据条带存储单位为块.RAID 4同样也将数据条块化并分布于不同的磁盘上，但条块单位为块或记录。
RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘，每次写操作都需要访问奇偶盘，这时奇偶校验盘会成为写操作的瓶颈，因此RAID 4在商业环境中也很少使用。
各厂商磁盘阵列介绍
磁盘阵列的基础知识
RAID 5（无独立校验盘的奇偶校验磁盘阵列 ）：RAID 5不 单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据 及奇偶校验信息。在RAID 5上，读/写指针可同时对阵列 设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID 5更适合 于小数据块和随机读写的数据。
磁盘阵列的基础知识
RAID 6：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，相对于RAID 5有更大的“写损失” 。
企业级磁盘系统
Sun StorageTek 9990 Sun StorageTek 9985 Sun StorageTek 9980
IBM
DS300 DS400 DS4100（FAStT100）
DS6000 系列 DS8000 系列
HP
HP StorageWorks MSA20/30 HP StorageWorks MSA500 HP StorageWorks MSA1000 HP StorageWorks MSA1500
IBM、HP、SUN产品介绍设备SUN入门级磁盘系统
Sun StorageTek 3511 SATA Sun StorageTek 3510 FC Sun StorageTek 3320 SCSI
中端磁盘系统
Sun StorageTek 6130 Sun StorageTek 6140 Sun StorageTek 6540 DS4100（FAStT100） DS4300（FAStT600） DS4400（FAStT700） DS4500（FAStT900） DS4700 DS4800
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章磁盘阵列产品基本知识
一. SCSI理论
⏹SCSI入门
SCSI(Small Computer System Interface，小型计算机系统接口)是由美国国家标准协会（ANSI）所订定的用来连接外围设备(Peripheral Device)的并行(Parallel)接口(Interface)，由于较其他标准接口的传输速率为快，所以在较好的高档电脑、工作站、服务器上常用来作为硬盘及其他储存装置的接口。
作为连结主机和外围设备的接口，它支持包括磁盘驱动器、磁带机、光驱、扫描仪在内的多种设备。
它由SCSI控制器进行数据操作，SCSI控制器相当于一块小型CPU，有自己的命令集和缓存。
⏹SCSI的几种规格
⏹几点说明：
●
●
Single-Ended中每个信号都是通过总线中的一根电缆传送的。
DIFF通过总线传送时是靠两根电缆上的电压差传送的。
S.E与DIFF的信号最大传输距离也不同。
DIFF较S.E的有效电平高，信号衰减也较慢，所以传输距离也较远。
●HVD和LVD
DIFF又分为高压差分（HVD）和低压差分（LVD，Ultra 2 SCSI）。
LVD使用3.3V电压，2个线路传输数据（1路为传输数据1路为数据校验），大大降低信号的干扰，增强了稳定性。
●安装SCSI设备注意事项：
设置唯一ID：作为SCSI设备在SCSI总线的唯一识别符，绝对不允许重复，可选范围从0到15，SCSI主控制器通常占用ID 7。
总线终结器，SCSI设备是以菊花链形来连接的，在整条SCSI总线的最后一个物理SCSI设备上需要加终结器，防止反射信号给SCSI控制器。
终结的方式有三种：自终结设备、物理总线终结器和自终结电缆。
安装SCSI设备的驱动程序。
二.光纤通道（Fibre Channel）技术介绍
作为数据中心存储海量数据的磁盘阵列，最主要的就是它的容量和速度。
这方面从理论
上来讲，SCSI和光纤通道协议都可以支持这种TB级的存储容量、实时的数据传输。
但是SCSI这种老技术在某些方面受到了限制使它很难达到理论所限的一个可接受的程度。
高性能的光纤通道技术的出现为您的关键业务数据提供容灾和容错存储明智的决策；果断的决策。
它们对于您是否能够经受当今市场瞬息万变的考验至关重要。
⏹什么是FC通道？
1.结合通道技术和网络技术
2.从物理层到应用层的一系列协议
3.提供更高的带宽，更长的连接距离和更灵活的连接方式
⏹可扩展性
FC-AL(Fibre Channel Arbitrated-loops)光纤通道仲裁环结构可支持多达126个设备，SCSI只能在每个总线上支持15个设备。
每个主适配器板带有二个FC-AL插口，很容易建立万亿字节的大容量存储。
⏹性能
光纤通道有一个较高的性能基线，即其每个环路的最大传输速率为100Mbytes/sec，而Ultra 2 SCSI在每个总线上的最大传输速率为80Mbytes/sec。
光纤通道可以很容易地进行配置来增强系统的性能。
(具有较少的控制器，较少的电缆等。
)
⏹灵活性
每个总线上带有更多的设备，不需要象许多磁盘阵列那样要去匹配一个等同的SCSI系统。
光纤磁盘阵列比SCSI磁盘阵列更适宜于高清晰度电视和电影制作所需的高带宽。
通过较少的光纤磁盘阵列存储的分流数据将产生出理想的性能效果。
光纤维通道是通过最长可达24米的标准铜缆进行传输，光纤电缆最长可达10公里，而SCSI 电缆最长只能达到12米。
⏹FC—AL vs. SCSI
三. RAID技术介绍
RAID为Redundant Array of Inexpensive Disks的英文简称，中文为廉价的冗余磁盘阵列,简称磁盘阵列或阵列。
公认的有六种级别：RAID 0、1、2、3、4、5。
常用的有RAID 0、1、3、5、0+1。
，作为一种数据保存手段，它的作用是提供专用服务器中接入多个磁盘（专指硬盘）时，以磁盘阵列方式组成一个超大容量、响应速度快、可靠性高的存储子系统。
通过对数据分块和交叉存储两项技术的使用，使CPU实现通过硬件方式对数据的分块控制和对磁盘阵列中数据的并行调度等功能。
使用RAID可大大加快磁盘的访问速度,缩短磁盘读写的平均排队与等待时间。
⏹磁盘阵列的主要功能
大容量：智能的RAID控制器将多个较小容量的硬盘连在一起，增加存储容量
高可用：当系统的硬盘数量增加时，单个硬盘发生故障的可能性就越大。
RAID子系统将用户数据和应用有选择的分布在多个硬盘上，采用镜像、奇偶校验等措施，来提高系
统的容错能力，提高了数据的可用性；
提高了I/O传输：在主机写入数据，RAID控制器把主机要写入的数据分解为多个数据块，然后并行写入磁盘阵列；主机读取数据时，RAID控制器并行读取分散在磁盘阵列
中各个硬盘上的数据，把它们重新组合后提供给主机。
由于采用并行读写操作，从
而提高了存储系统的存取程度。
⏹ RAID 0模式磁盘分段（Disk Striping）
RAID 0以“段（Segment）”为数据单元分布在所有硬盘上，阵列中所有硬盘可以同步访问，在所有的级别中，RAID 0的速率是最快的。
RAID 0没有冗余的容量记录恢复用数据，所以没有容错功能。
RAID 0代表了RAID系统的高性能、低成本的方案，适用于低成本、低可靠性的台式系统，在这里，高速的数据吞吐比可靠性更重要。
（高性能、低成本、低可靠）
⏹RAID 1模式磁盘镜像（Disk Mirroring）
RAID 1采用镜像容错来提高可靠性，既每一个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只能从工作盘读出。
一旦工作盘发生故障，立即转入镜像盘，从镜像盘读出数据，然后由系统再恢复工作盘正确数据。
因此这种方式数据可以重构，可靠性最高，但工作盘和镜像盘必须保持一一对应的关系。
RAID 1可靠性极高，但其有效容量减小到总容量的一半以下，常用于出错率要求极严格的应用场合。
（高可靠、高成本）
⏹RAID 3模式单盘容错并行传输阵列（Striping with Parity on dedicated
disk）
RAID 3为单盘容错并行传输阵列，特点：校验盘为一个，数据以位或字节的方式存于各盘（分散记录在组内相同扇区号的各个磁盘上）。
优点：支持阵列中多硬盘的同步访问，整个阵列的带宽可以充分利用，在要求大块数据顺序传送时比较理想，如图形、图像、科学计算等应用。
缺点：每次读写要牵动整个组，每次只能完成一次I/O，所以作为文件服务器共享时性能不好。
RAID 5模式浮动校验盘并行传输阵列（Striping with floating Parity drive）
RAID 5是一种循环偶校验独立存取的阵列。
它和RAID 1、2、3、4的不同点，它没有固定的检验盘，而是按某种规则把其冗余的奇偶校验信息均匀分布在阵列所属的所有磁盘上。
于是在同一块磁盘上既有数据信息也有校验信息，这一改变解决了争用校验盘的问题。
因此RAID 5内允许在同一组内并发进行多个写操作，所以RAID 5即适用大数据量的操作，也适用于各种事务处理。
它是一种快速、大容量和容错分布合理的磁盘阵列。
RAID级别定义。