全新RAID技术简介

3.1.6  全新RAID技术简介

1．RAID 7

RAID 7自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源。RAID 7存储计算机操作系统（Storage Computer Operating System）是一套实时事件驱动操作系统，主要用来进行系统初始化和安排RAID 7磁盘阵列的所有数据传输，并把它们转换到相应的物理存储驱动器上。通过Storage Computer Operating System来设定和控制读写速度，可使主机I/O传递性能达到最佳。如果一个磁盘出现故障，还可自动执行恢复操作，并可管理备份磁盘的重建过程。

RAID 7采用的是非同步访问方式，极大地减轻了数据写瓶颈，提高了I/O速度（所谓非同步访问，即RAID 7的每个I/O接口都有一条专用的高速通道，作为数据或控制信息的流通路径，因此可独立地控制自身系统中每个磁盘的数据存取）。如果RAID 7有N个磁盘，那么除去一个校验盘（用作冗余计算）外，可同时处理N-1个主机系统随机发出的读/写指令，从而显著地改善了I/O应用。RAID 7系统内置实时操作系统还可自动对主机发送过来的读/写指令进行优化处理，以智能化方式将可能被读取的数据预先读入快速缓存中，从而大大减少磁头的转动次数，提高I/O速度。RAID 7可帮助用户有效地管理日益庞大的数据存储系统，并使系统的运行效率提高至少一倍以上,满足了各类用户的不同需求。

2．RAID 10（RAID 0+1）

RAID 10也称为镜像阵列条带，现在人们一般称它为RAID 0+1。RAID 10（RAID 0+1）提供100%的数据冗余，支持更大的卷尺寸。组建RAID 10（RAID 0+1）需要4个磁盘，其中两个为条带数据分布，提供了RAID 0的读写性能，而另外两个则为前面两个硬盘的镜像，保证了数据的完整备份。

3．RAID 30

RAID 30也称为专用奇偶位阵列条带。它具有RAID 0和RAID 3的特性，由两组                      RAID 3的磁盘（每组3个磁盘）组成阵列，使用专用奇偶位，而这两种磁盘再组成一个            RAID 0的阵列，实现跨磁盘抽取数据。RAID 30提供容错能力，并支持更大的卷尺寸。像RAID 10一样，RAID 30也提供高可靠性，因为即使有两个物理磁盘驱动器失效（每个阵列中一个），数据仍然可用。

RAID 30要求最少有6个驱动器，它最适合非交互的应用程序，如视频流、图形和图像处理等。这些应用程序顺序处理大型文件，而且要求高可用性和高速度。

4．RAID 50

RAID 50称为分布奇偶位阵列条带。与RAID 30相似，它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由两组RAID 5磁盘组成（每组最少3个），每一组都使用了分布式奇偶位，而两组硬盘再组建成RAID 0，实现跨磁盘抽取数据。RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可以顺利恢复。

RAID 50最少需要6个驱动器，它最适合需要高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能的应用，包括事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序。

5．RAID 53

RAID 53称为高效数据传送磁盘结构。结构的实施同Level 0数据条阵列，其中，每一段都是一个RAID 3阵列，它的冗余与容错能力与RAID 3相同。这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的系统有益，但是它价格昂贵、效率偏低。

6．RAID 1.5

RAID 1.5是一个新生的磁盘阵列方式，它具有RAID 0+1的特性，不同的是，它的实现只需要两个硬盘。从表面上看，组建RAID 1.5后的两个磁盘，都具有相同的数据。当然，RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列模式，因此，两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后，和RAID 1是一样的，即只有80GB的实际使用空间，另外80GB是它的备份数据。如果把两个硬盘分开，分别让它们在原系统运行，也是畅通无阻的。但通过实际应用，发现如果两个硬盘在分开运行后，其数据的轻微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列没法实现完全的数据恢复，而是以数据较少的磁盘为准。

既然RAID 1.5和RAID 1具有非常相似的效果，那么它是怎么实现RAID 0的条带式读写操作的呢？到目前为止，还没有确实的材料证明下面的假想。磁盘阵列控制芯片具有高级的控制功能，可以让两个磁盘同时以条带的方式记录相同的数据，但需要读取的时候，控制器却可以分辨出需要读取的程序条带，然后分别从不同的硬盘中读取不同的条带，以达到提高性能的RAID 0效果。

7．RAID-S

RAID-S是EMC公司的RAID 5的实施方案，它和纯粹的RAID 5存在以下区别。

它条带化奇偶校验，但不条带化数据。

3.1.7  磁盘阵列技术术语

硬盘镜像（Disk Mirroring）：硬盘镜像最简单的形式是一个主机控制器带两个互为镜像的硬盘。数据同时写入两个硬盘，两个硬盘上的数据完全相同，因此一个硬盘故障时，另一个硬盘可提供数据。

硬盘数据跨盘（Disk Spanning）：利用这种技术，几个硬盘看上去像是一个大硬盘，这个虚拟盘可以把数据跨盘存储在不同的物理盘上，用户不需关心哪个盘上存有他需要的数据。

硬盘数据分段（Disk Striping）：数据分散存储在几个盘上。数据的第一段放在盘0，第2段放在盘1，依次类推，直至达到硬盘链中的最后一个盘，然后下一个逻辑段将放在硬盘0，再下一个逻辑段放在盘1，如此循环直至完成写操作。

双控（Duplexing）：这里指的是用两个控制器来驱动一个硬盘子系统。一个控制器发生故障，另一个控制器马上控制硬盘操作。此外，如果编写恰当的控制器软件，可实现不同的硬盘驱动器同时工作。

容错（Fault Tolerant）：具有容错功能的机器有抗故障的能力。例如RAID 1镜像系统是容错的，一个镜像盘出故障，硬盘子系统仍能正常工作。

主机控制器（Host Adapter）：使主机和外设进行数据交换的控制部件（如SCSI控制器）。

热修复（Hot Fix）：指用一个硬盘热备份来替换发生故障的硬盘。要注意故障盘并不是真正地被物理替换，而是用作热备份的盘被加载上故障盘原来的数据，然后系统恢复工作。

热补（Hot Patch）：具有硬盘热备份，可随时替换故障盘的系统。

热备份（Hot Spare）：与CPU系统电连接的硬盘，它能替换下系统中的故障盘。与冷备份的区别是，冷备份盘平时与机器不相连接，硬盘故障时才换下故障盘。

平均数据丢失时间（MTBDL－Mean Time Between Data Loss）：发生数据丢失事件之间的平均时间。

平均无故障工作时间（MTBF－Mean Time Between Failure或MTIF）：设备平均无故障运行时间。

廉价冗余磁盘阵列（RAID－Redundant Array of Inexpensive Drives）：一种将多个廉价硬盘组合成快速、有容错功能的硬盘子系统的技术。

系统重建（Reconstruction or Rebuild）：一个硬盘发生故障后，从其他正确的硬盘数据和奇偶信息恢复故障盘数据的过程。

恢复时间（Reconstruction Time）：为故障盘重建数据所需要的时间。

单个大容量硬盘（SLED－Singe Expensive Drive）：单个大容量磁盘驱动器。

传输速率（Transfer Rate）：指在不同条件下存取数据的速度。

虚拟盘（Virtual Disk）：与虚拟存储器类似，虚拟盘是一个概念盘，用户不必关心它的数据写在哪个物理盘上。虚拟盘一般跨越几个物理盘，但用户看到的只是一个盘。

热备用（hot spare）：当一个正在使用的磁盘发生故障后，一个空闲、加电并待机的磁盘将马上代替此故障盘，此方法就是热备用。热备用磁盘上不存储任何的用户数据，最多可以有8个磁盘作为热备用磁盘。一个热备用磁盘可以专属于一个单一的冗余阵列或者可以是整个阵列热备用磁盘池中的一部分。而在某个特定的阵列中，只能有一个热备用磁盘。当磁盘发生故障时，控制器的固件能自动地用热备用磁盘代替故障磁盘，并通过算法把原来储存在故障磁盘上的数据重建到热备用磁盘上。数据只能从带有冗余的逻辑驱动器上进行重建（除了RAID 0以外），并且热备用磁盘必须有足够多的容量。系统管理员可以更换发生故障的磁盘，并把更换后的磁盘指定为新的热备用磁盘。

它与一个带有写缓存的异步硬件环境合并。

这个缓存主要是一种延迟写的机制，因此它能让系统在相对不忙的时候计算和写奇偶校验信息。

总结

RAID是一种具有悠久的历史磁盘阵列技术，它的诞生不光是为了保证重要数据在冗余的磁盘阵列中得以安全长久地储存下去，还是突破瓶颈、提升性能的重要手段。至今，RAID技术已经应用于计算机渗透到的各个领域中，而这个本来不为RAID研发人员所考虑的家用计算机市场，也已经有好几年的发展历程。

在过去，PATA硬盘在家用市场组建的RAID通常仅有RAID 0、RAID 1和RAID 0+1，不过今天人们不但亲眼目睹了RAID 1.5的诞生，还感受到RAID 1.5的独特魅力。和即将成为主流的SATA硬盘组建的RAID 0系统相比，PATA硬盘组建的RAID 1.5不显一点的乏力，相反，RAID 1.5就仿佛是PATA硬盘提高性能和确保数据安全的最有效方式。