第7章 RAID技术基础知识
计算机组成原理第七章
磁记录原理
磁性材料的物理特性 磁表面存储器的读写原理
–
–
读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时，由于磁头铁芯 读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时， 是良好的导磁材料， 是良好的导磁材料，磁化元的磁力线很容易通过磁头而 形成闭合磁通回路。 形成闭合磁通回路。不同极性的磁化元在铁芯里的方向 是不同的。 是不同的。 写操作：当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时， 写操作：当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时，铁芯 内就产生一定方向的磁通。 内就产生一定方向的磁通。
磁表面存储
– –
用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体 存储信息 优点
存储容量大， 存储容量大，位价格低 记录介质可以重复使用 记录信息可以长期保存而不丢失 非破坏性读出， 非破坏性读出，读出时不需要再生信息
– –
缺点
存取速度慢，机械结构复杂， 存取速度慢，机械结构复杂，对工作环境要求高
通常用作辅助大容量存储器使用
磁盘存储器的技术指标
采用定长数据块格式， 【例题1解】：(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单 例题 解 采用定长数据块格式 位是一个记录块(一个扇区 一个扇区)， 位是一个记录块 一个扇区 ，每个记录块记录固定字节数目 的信息，在定长记录的数据块中， 的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式 可用如下格式： 可用如下格式：
第七章
外围设备
外围设备 磁记录原理 磁盘驱动器 磁盘控制器 磁盘存储器
教学要求
重点和难点
外围设备的一般功能 磁记录原理 磁盘的组成 磁盘驱动器和控制器 磁盘上的信息分布 磁盘存储器的技术指标
主要内容
外围设备概述 磁盘存储设备 磁盘存储设备的技术发展 磁带存储设备 光盘和磁光盘存储设备
raid知识点
raid知识点
RAID是Redundant Array of Inexpensive 的缩成，称为廉价冗余磁盘阵列。
原理是利用数组方式来做磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。
其中磁盘阵列是有很多便宜、容量较小、稳定性较高、速度较慢的磁盘组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能
目前RAID技术大致分为两种：基于硬件的RAID技术的硬RAID和基于软件RAID技术的软RAID.
软件RAID：是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成raid阵列。
硬件RAID:是在服务器的bos界面进行RAID级别的配置，然后内核通过RAID适配器把RAID识别为sd接口的硬盘。
Raid的学习和基础知识
Raid的学习和基础知识1 什么是RAID，RAID的级别和特点；什么是RAID呢？全称是“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)”，在1987年，由加州大学伯克利大学发表的论文而来，其实就是这个标题的缩写就是RAID;中译为“磁盘阵列”；RAID就是把几个物理磁盘组合在一起成为一个大的虚拟物理磁盘，主要目的和用途主要有：把若干小容量物理磁盘组成一个大容量虚拟存储设备（以前的物理磁盘的容量都比较小）；提高物理存储效率（读、写），或提供冗余以提高数据存储的安全性。
根据应用方向的不同，RAID也分不不同级别，有LINEAR、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10、RAID4、RAID6、MULTIPATH。
常用的有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10(其实就是0+1)、LINEAR1.1 什么是硬件RAID和软RAID；RAID 还分为硬件RAID 和软件RAID，硬件RAID是通过RAID 卡来实现的，而软件RAID是通过软件来实现的；在企业级应用领域，大部份都是硬件RAID。
而软件RAID由于性价比高，大多被中小型企业所采用；硬件RAID是通过RAID卡把若干同等容量大小的硬盘，根据使用方向的不同，聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备（或RAID0，或RAID1,或RAID5，或RAID10……），如果每个硬盘容量不一致，以最小容量的硬盘为基础；他的成员是整个硬盘；软RAID是软把若干同等容量大小的硬盘或分区，根据使用方向的不同，聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备（或RAID0，或RAID1,或RAID5，或RAID10……），如果每个硬盘或分区容量不一致，以最小容量的硬盘或分区为基础。
软RAID的成员是整个硬盘或分区；RAID 总的来说还是应用在生产型项目领域中，一般在商用办公或个人娱乐应用并未被大规模采用。
RAID简介与基本原理.pptx
RAID 简介
RAID是Redundant Arrays of Independent Disks的缩写，意思是“独立冗 余磁盘阵列”，也可以被简称为“磁盘阵列”；
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；
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，并且能适当的提升数据传输速度；
三、故障恢复
当将故障硬盘更换，RAID磁盘阵列就会通过其他正常磁盘中的数据计算出故 障硬盘上原有的数据，并把这些数据写入更换的正常的硬盘中。
四、知识小结
RAID磁盘 阵列
多个磁盘 组成
提供数据 冗余
条带化技 术
提高读写 速度
故障恢复
谢谢
通过其他磁盘进行恢复； 提高了数据安全性与可靠性；
二、提高磁盘阵列容量
未使用RAID
使用RAID
二、提高磁读写速度
使用RAID技术可以使得读取和写入文件的操作在多个磁盘上同时操作，从而 提高了数据的读写速度；
未使用RAID
使用RAID
三、条带化存储
针对大量数据在被写入或被读取的时候，RAID技术会将其分成多个小的数据 块，进行并行处理。这些被划分成的小数据块就被成为条带；
二、磁盘阵列的特点
提高磁盘 提升读写
存储空间
速度
提高数据 可靠性
RAID
提高磁盘 空间利用
率
二、提高数据可靠性
将数据存储在单个磁盘当中； 当磁盘出现故障，则数据完全
丢失； 没有任何数据可靠性可言；
硬盘一旦损坏，数据将全部丢失
二、提高数据可靠性
将数据存储在磁盘阵列中； 当部分磁盘出现故障，则可以
raid技术详解
raid技术详解（raid大全）一、RAID 概述1988 年美国加州大学伯克利分校的 D. A. Patterson 教授等首次在论文“A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks”中提出了 RAID 概念[1] ，即廉价冗余磁盘阵列（ Redundant Array of Inexpensive Disks ）。
由于当时大容量磁盘比较昂贵， RAID 的基本思想是将多个容量较小、相对廉价的磁盘进行有机组合，从而以较低的成本获得与昂贵大容量磁盘相当的容量、性能、可靠性。
随着磁盘成本和价格的不断降低， RAID 可以使用大部分的磁盘，“廉价”已经毫无意义。
因此， RAID 咨询委员会（ RAID Advisory Board, RAB ）决定用“独立”替代“廉价”，于时 RAID 变成了独立磁盘冗余阵列（ Redundant Array of Independent Disks ）。
但这仅仅是名称的变化，实质内容没有改变。
RAID 这种设计思想很快被业界接纳， RAID 技术作为高性能、高可靠的存储技术，已经得到了非常广泛的应用。
RAID 主要利用数据条带、镜像和数据校验技术来获取高性能、可靠性、容错能力和扩展性，根据运用或组合运用这三种技术的策略和架构，可以把 RAID 分为不同的等级，以满足不同数据应用的需求。
D. A. Patterson 等的论文中定义了 RAID1-RAID5 原始 RAID 等级， 1988 年以来又扩展了 RAID0 和 RAID6 。
近年来，存储厂商不断推出诸如 RAID7 、 RAID10/01 、 RAID50 、 RAID53 、 RAID100 等 RAID 等级，但这些并无统一的标准。
目前业界公认的标准是 RAID0-RAID5 ，除 RAID2外的四个等级被定为工业标准，而在实际应用领域中使用最多的 RAID 等级是RAID0 、 RAID1 、 RAID3 、 RAID5 、 RAID6 和 RAID10。
超级详细RAID详解及图文教程
磁盘 0 A0-A1 B0-B1 C0-C1 D0-D1
磁盘 1 A2-A3 B2-B3 C2-C3 D2-D3
磁盘 2 A4-A5 B4-B5 C4-C5 D4-C5
磁盘 3 A6-A7 B6-B7 C6-C7 D6-D7
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷0资配不料置仅试技可卷术以要是解求指决，机吊对组顶电在层气进配设行置备继不进电规行保范空护高载高中与中资带资料负料试荷试卷下卷问高总题中2体2资配，料置而试时且卷，可调需保控要障试在各验最类；大管对限路设度习备内题进来到行确位调保。整机在使组管其高路在中敷正资设常料过工试程况卷中下安，与全要过，加度并强工且看作尽护下可关都能于可地管以缩路正小高常故中工障资作高料；中试对资卷于料连继试接电卷管保破口护坏处进范理行围高整，中核或资对者料定对试值某卷，些弯审异扁核常度与高固校中定对资盒图料位纸试置，.卷编保工写护况复层进杂防行设腐自备跨动与接处装地理置线，高弯尤中曲其资半要料径避试标免卷高错调等误试，高方要中案求资，技料编术试5写交卷、重底保电要。护气设管装设备线置备4高敷动调、中设作试电资技，高气料术并中课3试中且资件、卷包拒料中管试含绝试调路验线动卷试敷方槽作技设案、，术技以管来术及架避系等免统多不启项必动方要方式高案，中；为资对解料整决试套高卷启中突动语然过文停程电机中气。高课因中件此资中，料管电试壁力卷薄高电、中气接资设口料备不试进严卷行等保调问护试题装工，置作合调并理试且利技进用术行管，过线要关敷求运设电行技力高术保中。护资线装料缆置试敷做卷设到技原准术则确指：灵导在活。分。对线对于盒于调处差试，动过当保程不护中同装高电置中压高资回中料路资试交料卷叉试技时卷术，调问应试题采技，用术作金是为属指调隔发试板电人进机员行一，隔变需开压要处器在理组事；在前同发掌一生握线内图槽部纸内故资，障料强时、电，设回需备路要制须进造同行厂时外家切部出断电具习源高题高中电中资源资料，料试线试卷缆卷试敷切验设除报完从告毕而与，采相要用关进高技行中术检资资查料料和试，检卷并测主且处要了理保解。护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
计算机组成与设计第三版第七章课后答案
13在所用主存储器芯片已确定的情况下，还要进行大幅度提高主存储器系统的读写 速度的办法是什么？
答：在所用主存储器芯片已确定的情况下，还要进行大幅度提高主存储器系统的读 写速度的办法是采用成组传送数据的方式，该方式是指用于提高在数据总线上的数 据输入/输出能力的一种技术。即通过地址总线传送一次地址后，能连续在数据总 线上传送多个（一组）数据，而不像正常总线工作方式那样，每传送一次数据，总 要用两段时间，即先送一次地址（地址时间），后送一次数据传送（数据时间）。 在成组传送方式，为传送N个数据，就可以用N+1个总线时钟周期，而不再是用 2N个总线时钟周期，使总线上的数据入/出尖峰提高一倍。
01
12存储器读写操作时，地址信号、片选信 号、读写命令、读出的数据或写入的数据， 在时间配合上要满足些什么关系？
02
答：存储器读写操作时，地址信号、片选信 号、读写命令、读出的数据或写入的数据， 它们之间在时序配合要满足以下这些条件： 有了稳定的地址与片选信号才可以读；有了 稳定的地址和写入的数据，再有了片选信号 才能再给出写命令，以便保证无误的写操作。 此外，这些信号应有一定的持续时间，以保 证读写操作得以正常完成。
202X
计算机组成原 理第七章习题
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7.1.在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统？它们的应用是建 立在程序的什么特性之上的？
答：在现代的计算机系统中，通常总是采用由三种运行原理不同，性能差异 很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器，再将它 们组成三级结构的统一管理、高度的一体化存储器系统。由高速缓冲存储器 缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾；用虚拟存储 器更大的存储空间，解决主存储器容量小，存不下更大程序与更多数据的难 题。
RAID技术入门详解
RAID技术入门详解随着计算机应用的日益普及，人们对计算速度和性能的要求也逐渐提高。
在一个完整的计算机系统中，CPU和内存的作用固然重要，但是数据存储设备性能的好坏和速度的快慢也直接影响到整个系统的表现。
本文所要讲解的RAID技术起初主要应用于服务器高端市场，但是随着个人用户市场的成熟和发展，正不断向低端市场靠拢，从而为用户提供了一种既可以提升硬盘速度，又能够确保数据安全性的良好的解决方案。
本文将对RAID技术进行较为详细的介绍，希望能够对广大读者有所帮助。
入门基础RAID是英文Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写，中文简称为磁盘阵列。
其实，从RAID的英文原意中，我们已经能够多少知道RAID就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列。
虽然RAID包含多块磁盘，但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。
RAID技术分为几种不同的等级，分别可以提供不同的速度，安全性和性价比。
人们在开发RAID时主要是基于以下设想，即几块小容量硬盘的价格总和要低于一块大容量的硬盘。
虽然目前这一设想还没有成为现实，RAID在节省成本方面的作用还不是很明显，但是RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势，实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。
除了性能上的提高之外，RAID还可以提供良好的容错能力，在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作，不会受到损坏硬盘的影响。
RAID 0我们在前文中已经提到RAID分为几种不同的等级，其中，RAID 0是最简单的一种形式。
RAID 0可以把多块硬盘连接在一起形成一个容量更大的存储设备。
最简单的RAID 0技术只是提供更多的磁盘空间，不过我们也可以通过设置，使用RAID 0来提高磁盘的性能和吞吐量。
RAID 0没有冗余或错误修复能力，但是实现成本是最低的。
RAID 0最简单的实现方式就是把几块硬盘串联在一起创建一个大的卷集。
磁盘之间的连接既可以使用硬件的形式通过智能磁盘控制器实现，也可以使用操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式实现。
《RAID技术基础培训》(V1.0)
故障处理步骤
检查硬盘状态、备份重 要数据、更换故障硬盘。
预防措施
定期检查硬盘健康状况、 及时更新固件和驱动程 序。
性能优化
性能瓶颈
磁盘I/O性能、RAID卡性能、系统资源占用等。
优化方法Байду номын сангаас
调整RAID级别、增加缓存容量、优化系统配置。
性能监控工具
RAID卡管理工具、系统性能监控软件等。
THANKS
提高I/O性能
通过将数据分散存储在多个磁盘上， RAID可以并行处理多个I/O请求，显 著提高磁盘的I/O性能。
高可用性
RAID技术可以提供24x7的不间断服 务，因为当某个磁盘发生故障时，系 统可以自动切换到备用磁盘。
易于扩展
RAID可以通过增加磁盘数量来轻松 扩展存储容量。
缺点
01
02
03
04
盘的I/O负载。
个数据集的丢失。
数据校验
数据校验是一种检测数据错误的方法，通过 使用特定的算法对数据进行计算，生成一个 校验值，然后将这个校验值存储在特定的位 置。
RAID系统通常使用XOR算法进行数据校 验，XOR算法可以检测单个比特位的错误 ，并且可以检测出多个比特位的错误。
当数据读取时，会重新计算校验值并与存储 的校验值进行比较，如果两者不一致，则说 明数据存在错误，需要进行修复或者重新读 取。
性能优化
通过并行处理和数据分散，RAID可以显著提高数据库的查询和 更新速度。
数据恢复
在数据库故障情况下，RAID可以快速恢复数据，减少停机时间。
虚拟化环境
1 2
资源池化
RAID技术可以将多个物理磁盘组合成一个逻辑 磁盘，为虚拟机提供连续的存储空间。
第七章-第2讲 使用raid实现磁盘容错
v从理论上讲，四块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘 读写速度提升了4倍。但由于总线带宽等多种因素的 影响，实际提升速率会低于理论值，但大量数据并行 传输与串行传输比较，性能必然大幅提高。
8
第2讲 n 子任务1、学习RAID的基本工作原理
vRAID 5具有和RAID 0近似的数据读取速度，只是多了 一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进 行写入操作稍慢。
v同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的 磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低。
vRAID 5在数据盘损坏时的情况和RAID 3相似，由于需 要重构数据，性能会受到影响。
u8）RAID 10 vRAID 10是RAID 1和RAID 0的结合，也称为RAID（0+1 。RAID 10先做镜像然后做条带化，既提高了系统的读 写性能，又提供了数据冗余保护，RAID 10的磁盘空间 利用率和RAID1是一样的，为50%。
9
第2讲 n 子任务1、学习RAID的基本工作原理
umdadm命令用于管理系统软件RAID硬盘阵列，格式为： “mdadm [模式] <RAID设备名称> [选项] [成员设备名 称]”。
14
第2讲 n 子任务2、创建与挂载RAID设备 ü 2.使用mdadm命令创建RAID10
u （1）在Linux系统中添加虚拟硬盘
15
第2讲 n 子任务2、创建与挂载RAID设备
vRAID 1磁盘空间利用率为50%，在数据写入时时间会 有影响，但是读的时候没有任何影响。适用于对数据 保护极为重视的应用。
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27
RAID6 P+Q
RAID6 P+Q会根据公式计算出P和Q的值， 当有两个数据同时丢失时，仍可以计算 出原数据
磁盘1 磁盘2 数据1b 数据2e 磁盘3 数据1c P2 磁盘4 P1 Q2 磁盘5 Q1 数据2f
条带1 条带2
数据1a 数据2d
条带3
条带4
数据3g
P4
P3
Q4
Q3
数据4j
数据3h
采用了并行存取方式 花费大，成本昂贵
20
RAID3的工作原理
在RAID3中，数据块被分为更小的块并 行传输到各个成员磁盘上，同时计算 XOR校验数据存放到专用的校验磁盘上
D0
D1 D00 D10 D20 D30 物理磁盘0 D01 D11 D21 D31 物理磁盘1 D02 D12 D22 D32 物理磁盘2 P0 P1 P2 P3 校验磁盘3
操作数2 假 真 假 真
XOR结果 假 真 真 假
12
热备和热换
热备是指在不干扰当前系统的正常使用 的情况下，用系统中另外一个正常的备 用磁盘顶替失效磁盘 热换是指在不影响系统正常运转的情况 下，用正常的磁盘物理替换RAID阵列中 的失效磁盘
13
目录
5
RAID的优势
RAID在容量和管理上的优势
易于灵活的进行容量扩展
“虚拟化”使可管理性极大的增强
RAID在性能上的优势
“磁盘分块”技术带来性能的提高
RAID在可靠性和可用性上的优势
通过冗余技术和热备、热换提升了可靠性
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6
RAID组织数据的基本方式
分区0
分区0
缺点
适用领域
17
RAID1的工作原理
RAID1以镜像为冗余方式，对虚拟磁盘 上的数据做多份拷贝，放在成员磁盘上
D0
D1
D0 D2 D0 D1 D2 D3
5
D3 ….
D1 D2 D3
物理磁盘0
物理磁盘1
18
RAID1的特性
所需成员磁盘数 优点
2N个，（N≥1），最低为2个
哪种RAID级别性能最好？
哪种RAID级别冗余程度最高？ 相同可用容量下，哪种RAID级别开销最高？
37
解答
常用RAID级别中：
RAID0的性能最好；
RAID1的冗余程度最高； 相同可用容量下，RAID1和RAID
10的开销最高。
适用领域
26
RAID6
RAID6是指带有两种分布存储的检验信 息的磁盘阵列，它是对RAID5的扩展， 主要是用于要求数据绝对不能出错的场 合，使用了二种奇偶校验方法，需要N+2 个磁盘 常用的RAID6技术:
RAID6 RAID6
P＋Q DP
24
RAID5的工作原理
RAID5采用独立存取的阵列方式，校验 信息被均匀的分散到阵列的各个磁盘上
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 …..
5
D0 D3 D6 P3 物理磁盘0
D1 D4 P2 D9
D2 P1 D7 D10
P0 D5 D8 D11
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 …..
D0 D4 D8
D1 D5 D9
D2 D6 D10
D3 D7 D11
条带0
条带1 条带2
物理磁盘0
物理磁盘1
物理磁盘2
物理磁盘3
16
RAID0的特性
所需成员磁盘数 优点
2个或更多，最低为2个 极高的磁盘读写效率 不存在校验，不会占用太多CPU资源 设计、使用和配置比较简单 无冗余，不能用于对数据安全性要求高的环境 视频生成和编辑、图像编辑 其他需要大的传输带宽的操作
物理磁盘2 物理磁盘3
32
RAID10的特性
所需成员磁盘数
2N个，（N≥2），最低为4个 读性能很高 写性能比较好 数据安全性好，允许同时有N个磁盘失效 空间利用率只有50％ 开销大 多用于要求高可用性和高安全性的数据库应用
优点
缺点 适用领域
33
RAID50的工作原理
镜像磁盘
10
校验冗余的概念
根据冗余算法计算阵列中成员磁盘上数 据的校验信息，将校验信息保存在其他 的磁盘资源上 保证数据可靠性 和镜像冗余相比较，校验冗余的开销更 小
11
XOR算法
相同为假，不同为真
XOR的逆操作是XOR
操作数1 假 假 真 真
第7章 RAID技术基础知识
ISSUE 1.0
日期：
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引入
计算机和网络技术的高速发展对存储性能和数据可靠 性的要求不断的提高。使用RAID技术是很好的解决
途径。
课程目标
学习完本课程，您应该能够：
了解RAID的定义与特点 理解RAID数据组织方式和冗余原理 熟练掌握各RAID级别的原理及特性 了解RAID的实现方式
用
8
镜像冗余的概念
镜像冗余使用了磁盘镜像技术
磁盘镜像是一个简单的设备虚拟化技术， 每个I/O操作都会在两个磁盘上执行，两 个磁盘看起来就像一个磁盘一样
镜像冗余可以提高磁盘的读性能
9
镜像冗余的实现方式
I/O请求
文件系统 卷管理器 设备驱动程序
系统总线 主机I/O控制器 I/O总线 子系统 设备 镜像器 镜像I/O路径 主磁盘
优点
缺点
适用领域
35
常用RAID级别的比较
RAID级别 别名 容错性 冗余类型 备盘 读性能 RAID0 条带 无 无 无 高 RAID1 镜像 有 镜像 有 低 RAID3 专用奇偶 位条带 有 奇偶校验 有 高 RAID5 分布奇偶位 条带 有 奇偶校验 有 高 RAID10 镜像阵列条 带 有 镜像 有 中间
具有100％数据冗余，提供最高的数据安全保障 理论上可以实现2倍的读取效率 设计和使用比较简单 开销大，空间利用率只有50％ 在写性能方面提升不大 财务、金融等高可用、高安全的数据存储环境
缺点 适用领域
19
RAID2
采用校验冗余
把数据分散为位或块，加入汉明码，间隔写
入到磁盘阵列的每个磁盘中 在成员磁盘上的地址都一样
38
目录
RAID的基本概念 RAID级别 RAID的实现方式和运行状态
软件RAID和硬件RAID
软件RAID
功能都依赖于主机CPU完成,没有第三方的控制
处理器和I/O芯片
硬件RAID
有专门的RAID控制处理器和I/O处理芯片来处理
RAID任务，不需占用主机CPU资源
RAID的基本概念 RAID级别 RAID的实现方式和运行状态
RAID级别
组成RAID阵列的不同方式称为RAID级别
不同的RAID级别
不同的存储性能 不同的数据可靠性 不同的存储成本
15
RAID0的工作原理
RAID0是以条带的形式将数据均匀分布 在阵列的各个磁盘上
30
组合不同级别的RAID
组合不同级别RAID的目的
从RAID0到RAID6，不同级别的RAID在性能、
冗余、价格等方面做了不同程度的折中
组合不同级别的RAID，目的是扬长避短，产生
具有优势特性的混合RAID级别
重点介绍
RAID RAID
10 50
随机写性能
连续写性能 需要的磁盘 数 可用容量
高
高 2个或更多 总的磁盘容 量
低
低 2个或2N个 磁盘容量的 50％
最低
低 3个或更多
低
低 3个或更多 磁盘容量的 （N-1）/N
中间
中间 4个或2N （N≥2） 磁盘容量的 50％
磁盘容量 的（N-1） /N
36
思考题
常用RAID级别中：
缺点
适用领域
22
RAID4的工作原理
在RAID4中，数据被分为更大的块并行 传输到各个成员磁盘上，同时计算XOR 校验数据存放到专用的校验磁盘上
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 …..
D0 D3 D6 D9 物理磁盘0
D1 D4 D7 D10 物理磁盘1
D2
D3
….
21
RAID3的特性
所需成员磁盘数 优点 3个或更多，最低为3个 读写性能都比较好 当有磁盘损坏时，对整体吞吐量影响较小 减少了开销 控制器设计复杂 采用并行存取方式，主轴同步时吞吐量没有提高 校验磁盘的写性能有瓶颈 视频生成和图像、视频编辑等 需要高吞吐量的应用环境
P01 D7 D11 P31
条带0
条带1 条带2 条带3
磁盘0 磁盘1 磁盘2
磁盘3 磁盘4 磁盘5
…..
34
RAID50的特性
所需成员磁盘数
6个或更多，最低为6个 比RAID5有更好的读性能 比相同容量的RAID5重建时间更短 可以容许N个磁盘同时失效 设计复杂，比较难实现 同一个RAID5组内的两个磁盘失效会导致整个阵 列的失效 大型数据库服务器、应用服务器、文件服务器等 应用