RAID 簡(jiǎn)介參考模板

1、JBOD JBOD(Just Bundle Of Disks)譯成中文可以是"簡(jiǎn)單磁盤(pán)捆綁"或者“磁盤(pán)簇”，通常又稱(chēng)為Span。 JBOD 不是標(biāo)準(zhǔn)的RAID級(jí)別，它只是在近幾年才被一些廠(chǎng)家提出，并被廣泛采用。以三個(gè)硬盤(pán)組成的Span為例，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖所示：Span是在邏輯上把幾個(gè)物理磁盤(pán)一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)到一起，從而提供一個(gè)大的邏輯磁盤(pán)。Span上的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的從第一個(gè)磁盤(pán)開(kāi)始存儲(chǔ)， 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)磁盤(pán)的存儲(chǔ)空間用完后， 再依次從后面的磁盤(pán)開(kāi)始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。Span存取性能完全等同于對(duì)單一磁盤(pán)的存取操作。Span也不提供數(shù)據(jù)安全保障。它只是簡(jiǎn)單的提供一種利用磁盤(pán)空間的方法，Span

2、的存儲(chǔ)容量等于組成Span的所有磁盤(pán)的容量的總和。如圖例.JBOD全解析 廣大讀者可能對(duì)RAID陣列比較熟悉，其實(shí)，與之相同，JBOD也是存儲(chǔ)領(lǐng)域中一類(lèi)重要的存儲(chǔ)設(shè)備。 JBOD（Just a Bunch Of Disks，磁盤(pán)簇）是在一個(gè)底板上安裝的帶有多個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)設(shè)備。和RAID陣列不同，JBOD沒(méi)有前端邏輯來(lái)管理磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)分布，相反，每個(gè)磁盤(pán)進(jìn)行單獨(dú)尋址，作為分開(kāi)的存儲(chǔ)資源，或者基于主機(jī)軟件的一部分，或者是RAID組的一個(gè)適配器卡。 工作原理 JBOD可以在基于并行SCSI電纜的直接附加存儲(chǔ)中使用，或在一般情況下，在具有Fibre Channel接口的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中使用。因?yàn)镴BO

3、D不十分智能，而且存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有獨(dú)立的接口，所以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)器的接口類(lèi)型決定了SAN的連接類(lèi)型?；贗P的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)使用千兆以太網(wǎng)，因此傳輸需要獨(dú)立的JBOD磁盤(pán)上的千兆以太網(wǎng)/IP接口，或者在千兆以太網(wǎng)和IP到Fibre Channel或并行SCSI之間的橋接設(shè)備。隨著時(shí)間的推移，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器廠(chǎng)商會(huì)決定市場(chǎng)需要的接口類(lèi)型。 磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器插在一個(gè)內(nèi)部總線(xiàn)上，將服務(wù)器與JBOD系統(tǒng)之間的外部總線(xiàn)電纜簡(jiǎn)化成單條電纜連接。JBOD也支持熱插拔磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，即可以在不影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和服務(wù)器操作的同時(shí)增加或者替換磁盤(pán)。 使用SCSI磁盤(pán)的JBOD，各磁盤(pán)之間組成一個(gè)封閉的SCSI菊花鏈，為主機(jī)提供了并行SCSI連接。使

4、用Fibre Channel磁盤(pán)的JBOD可以提供12個(gè)Fibre Channel接口，在內(nèi)部形成一個(gè)共享環(huán)段。 1 / 5使用SCSI Enclosure Services協(xié)議可以提供帶內(nèi)管理，它可以在并行SCSI和Fibre Channel環(huán)境中使用。一些廠(chǎng)商的產(chǎn)品允許通過(guò)硬件開(kāi)關(guān)或者跳線(xiàn)將JBOD分成分離的磁盤(pán)陣列，比如，可以將一個(gè)單獨(dú)的Fibre Channel JBOD分成對(duì)主機(jī)來(lái)說(shuō)獨(dú)立的兩個(gè)資源。 在JBOD中，單獨(dú)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器如何進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)取決于主機(jī)或者取決于HBA的RAID智能。例如，Windows磁盤(pán)管理程序可以從各個(gè)JBOD磁盤(pán)中創(chuàng)建單獨(dú)的卷，或者將一組JBOD磁盤(pán)分配成

5、一個(gè)軟件RAID組成的卷。 優(yōu)缺點(diǎn)明顯 JBOD與RAID陣列相比較的優(yōu)勢(shì)在于它的低成本，可以將多個(gè)磁盤(pán)合并到共享電源和風(fēng)扇的盒子里。市場(chǎng)上常見(jiàn)的JBOD經(jīng)常安裝在19英寸的機(jī)柜中，因此提供了一種經(jīng)濟(jì)的節(jié)省空間的配置存儲(chǔ)方式。隨著更高容量的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器投入市場(chǎng)，采用具有幾百GB的磁盤(pán)建立JBOD配置成為可能。 在JBOD的使用過(guò)程中，最主要的問(wèn)題是JBOD在單獨(dú)的磁盤(pán)出現(xiàn)故障的恢復(fù)能力，如果沒(méi)有恰當(dāng)?shù)挠鼗啬芰Γ敲匆粋€(gè)驅(qū)動(dòng)器的故障就可能導(dǎo)致整個(gè)JBOD的失效。 JBOD中的磁盤(pán)陣列有著嚴(yán)格的制冷系統(tǒng)和電源設(shè)施，這些都是容錯(cuò)的重要體現(xiàn)。電源、冷卻系統(tǒng)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和其他部件的容錯(cuò)可以幫助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)挽

6、回由于硬件損壞而引起的錯(cuò)誤，但是不能幫助檢查并修復(fù)錯(cuò)誤。理論上，JBOD解決方案應(yīng)該在管理狀態(tài)通過(guò)向預(yù)警軟件發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)信息來(lái)告知管理人員目前數(shù)據(jù)的問(wèn)題。 RAID 0(別名：條帶)容錯(cuò)：沒(méi)有冗余：沒(méi)有熱備盤(pán)選項(xiàng)：沒(méi)有讀性能：高隨機(jī)寫(xiě)性能：高連續(xù)寫(xiě)性能：高需要的磁盤(pán)數(shù)：只需2個(gè)或兩個(gè)以上 可用容量：總的磁盤(pán)的容量典型應(yīng)用：無(wú)故障的迅速讀寫(xiě)，要求安全性不高，如圖形工作站等。RAID 0又稱(chēng)為Stripe或Striping，它代表了所有RAID級(jí)別中最高的存儲(chǔ)性能。RAID 0提高存儲(chǔ)性能的原理是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個(gè)磁盤(pán)上存取，這樣，系統(tǒng)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求就可以被多個(gè)磁盤(pán)并行的執(zhí)行，每個(gè)磁盤(pán)執(zhí)行屬于它自己的

7、那部分?jǐn)?shù)據(jù)請(qǐng)求。這種數(shù)據(jù)上的并行操作可以充分利用總線(xiàn)的帶寬，顯著提高磁盤(pán)整體存取性能。如圖所示:系統(tǒng)向三個(gè)磁盤(pán)組成的邏輯硬盤(pán)(RADI 0 磁盤(pán)組)發(fā)出的I/O數(shù)據(jù)請(qǐng)求被轉(zhuǎn)化為3項(xiàng)操作，其中的每一項(xiàng)操作都對(duì)應(yīng)于一塊物理硬盤(pán)。我們從圖中可以清楚的看到通過(guò)建立RAID 0，原先順序的數(shù)據(jù)請(qǐng)求被分散到所有的三塊硬盤(pán)中同時(shí)執(zhí)行。從理論上講，三塊硬盤(pán)的并行操作使同一時(shí)間內(nèi)磁盤(pán)讀寫(xiě)速度提升了3倍。 但由于總線(xiàn)帶寬等多種因素的影響，實(shí)際的提升速率肯定會(huì)低于理論值，但是，大量數(shù)據(jù)并行傳輸與串行傳輸比較，提速效果顯著顯然毋庸置疑。 RAID 0的缺點(diǎn)是不提供數(shù)據(jù)冗余，因此一旦用戶(hù)數(shù)據(jù)損壞，損壞的數(shù)據(jù)將無(wú)法得到恢

8、復(fù)。 RAID 0具有的特點(diǎn)，使其特別適用于對(duì)性能要求較高，而對(duì)數(shù)據(jù)安全不太在乎的領(lǐng)域，如圖形工作站等。對(duì)于個(gè)人用戶(hù)，RAID 0也是提高硬盤(pán)存儲(chǔ)性能的絕佳選擇。RAID 1又稱(chēng)為Mirror或Mirroring（鏡像）它的宗旨是最大限度的保證用戶(hù)數(shù)據(jù)的可用性和可修復(fù)性。 RAID 1的操作方式是把用戶(hù)寫(xiě)入硬盤(pán)的數(shù)據(jù)百分之百地自動(dòng)復(fù)制到另外一個(gè)硬盤(pán)上。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)先從RAID1的源盤(pán)讀取數(shù)據(jù)，如果讀取數(shù)據(jù)成功，則系統(tǒng)不去管備份盤(pán)上的數(shù)據(jù)；如果讀取源盤(pán)數(shù)據(jù)失敗，則系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)而讀取備份盤(pán)上的數(shù)據(jù)，不會(huì)造成用戶(hù)工作任務(wù)的中斷。當(dāng)然，我們應(yīng)當(dāng)及時(shí)地更換損壞的硬盤(pán)并利用備份數(shù)據(jù)重新建立Mirror

9、，避免備份盤(pán)在發(fā)生損壞時(shí)，造成不可挽回的數(shù)據(jù)損失。RAID 1技術(shù)詳析RAID 1是這樣一種模式，拿兩塊盤(pán)的例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。RAID 1和RAID 0不同，RAID 0對(duì)數(shù)據(jù)沒(méi)有任何保護(hù)措施，每個(gè)Block都沒(méi)有備份或者校驗(yàn)保護(hù)措施。RAID 1對(duì)虛擬邏輯盤(pán)上的每個(gè)物理Block，都在物理盤(pán)上有一份鏡像備份，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)有兩份。對(duì)于RAID 1的寫(xiě)IO，速度不但沒(méi)有提升，而且有所下降，因?yàn)閿?shù)據(jù)要同時(shí)向多塊物理盤(pán)寫(xiě)，時(shí)間以最慢的那個(gè)為準(zhǔn)，因?yàn)槭峭降?。而?duì)于 RAID 1 的讀 IO請(qǐng)求，不但可以并發(fā)，而且就算順序IO的時(shí)候，控制器也可以像RAID 0一樣，從兩塊物理盤(pán)上同時(shí)讀數(shù)據(jù)，提升速度。R

10、AID 1可以沒(méi)有Stripe的概念，當(dāng)然也可以有。在讀、并發(fā)IO的模式下，由于可以并發(fā)N個(gè)IO，每個(gè)IO占用一個(gè)物理盤(pán)，這就相當(dāng)于提升了 N 倍的 IOPS。由于每個(gè) IO 只獨(dú)占了一個(gè)物理盤(pán)，所以數(shù)據(jù)傳輸速度相對(duì)于單盤(pán)并沒(méi)有改變，所以不管是隨機(jī)還是順序IO，相對(duì)單盤(pán)都不變。在讀、順序IO、隨機(jī)IO模式下，由于IO不能并發(fā)，所以此時(shí)一個(gè)IO可以同時(shí)讀取N個(gè)盤(pán)上的內(nèi)容。但是在隨機(jī)IO模式下，尋道時(shí)間影響很大，縱使同時(shí)分塊讀取多個(gè)磁盤(pán)的內(nèi)容，也架不住尋道時(shí)間的抵消，所以性能提升極小。在讀、順序IO、連續(xù)IO模式下，尋道時(shí)間影響到了最低，此時(shí)傳輸速率為主要矛盾，同時(shí)讀取多塊磁盤(pán)的數(shù)據(jù)，時(shí)間減少為1

11、/N，所以性能提升了N倍。寫(xiě)IO的時(shí)候和讀IO情況相同，就不做分析了。寫(xiě)IO因?yàn)橐瑫r(shí)向每塊磁盤(pán)寫(xiě)入備份數(shù)據(jù)，所以不能并發(fā) IO，也不能分塊并行。但是如果控制器把優(yōu)化算法做到極至的話(huà)，還是可以并發(fā)IO的，比如控制器從IO隊(duì)列中提取連續(xù)的多個(gè)IO，可以將這些IO合并，并發(fā)寫(xiě)入磁盤(pán)，前提這幾個(gè)IO必須是事務(wù)性的，也就是說(shuō)LBA必須連續(xù)，不然不能作為一個(gè)大的合并IO。而且和文件系統(tǒng)也有關(guān)系，文件系統(tǒng)碎片越少，并發(fā)幾率越高。RAID5 容錯(cuò)性：有冗余類(lèi)型：奇偶校驗(yàn)熱備盤(pán)選項(xiàng)：有讀性能：高隨機(jī)寫(xiě)性能：低連續(xù)寫(xiě)性能：低需要的磁盤(pán)數(shù)：三個(gè)或更多可用容量：（n-1）*單個(gè)磁盤(pán)容量（n為磁盤(pán)數(shù)，單個(gè)磁盤(pán)容量以容量最小的單硬盤(pán)容量為準(zhǔn)）典型應(yīng)用：隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸要求安全性高，如金融、數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)等。RAID 5 是一種存儲(chǔ)性能、數(shù)據(jù)安全和存儲(chǔ)成本兼顧的存儲(chǔ)解決方案。 以四個(gè)硬盤(pán)組成的RAID 5為例，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖4所示：圖中，P0為D0，D1和D2的奇偶校驗(yàn)信息，其它以此類(lèi)推。由圖中可以看出，RAID 5不對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，而是把數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息存儲(chǔ)到組成RAID5的各個(gè)磁盤(pán)上，并且奇偶校驗(yàn)信息和相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)于不同的磁盤(pán)上。當(dāng)RAID5的一個(gè)磁盤(pán)數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。RAID 5可以理解為是RAID