分类： 服务器与存储
2006-09-09 16:45:08
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系统究竟有什么好处呢?
1.扩大了存贮能力 可由多个硬盘组成容量巨大的存贮空间。
2.降低了单位容量的成本 市场上最大容量的硬盘每兆容量的价格要大大高于普及型硬盘，因此采用多个普及型硬盘组成的阵列其单位价格要低得多。
3.提高了存贮速度 单个硬盘速度的提高均受到各个时期的技术条件限制，要更进一步往往是很因难的，而使用RAID，则可以让多个硬盘同时分摊数据的读或写操作，因此整体速度有成倍地提高。
4.可靠性 RAID系统可以使用两组硬盘同步完成镜像存贮，这种安全措施对于网络服务器来说是最重要不过的了。
5.容错性 RAID控制器的一个关键功能就是容错处理。容错阵列中如有单块硬盘出错，不会影响到整体的继续使用，高级RAID控制器还具有拯救功能。
6.对于IDE RAID来说，目前还有一个功能就是支持ATA/66/100。RAID也分为SCSI RAID和IDE RAID两类，当然IDE RAID要廉价得多。如果主机主板不支持ATA/66/100硬盘，通过RAID卡，则能够使用上新硬盘的ATA/66/100功能。
RAID主板篇
在RAID家族里，RAID 0和RAID 1在个人电脑上应用最广泛，毕竟愿意使用4块甚至更多的硬盘来构筑RAID 0+1或其他硬盘阵列的个人用户少之又少，因此我们在这里仅就这两种RAID方式进行讲解。我们选择支持IDE-RAID功能的升技KT7A-RAID主板，一步一步向大家介绍IDE-RAID的安装。升技KT7A-RAID集成的是HighPoint 370芯片，支持RAID 0、1、0+1。
做RAID自然少不了硬盘，RAID 0和RAID 1对磁盘的要求不一样，RAID 1(Mirror)磁盘镜像一般要求两块(或多块)硬盘容量一致，而RAID 0(Striping)磁盘一般没有这个要求，当然，选用容量相似性能相近甚至完全一样的硬盘比较理想。为了方便测试，我们选用两块60GB的希捷酷鱼Ⅳ硬盘(Barracuda ATA Ⅳ、编号ST360021A)。系统选用Duron 750MHz的CPU，2×128MB樵风金条SDRAM，耕升GeForce2 Pro显卡，应该说是比较普通的配置，我们也希望借此了解构建RAID所需的系统要求。
1.RAID 0的创建
第一步
首先要备份好硬盘中的数据。很多用户都没有重视备份这一工作，特别是一些比较粗心的个人用户。创建RAID对数据而言是一项比较危险的操作，稍不留神就有可能毁掉整块硬盘的数据，我们首先介绍的RAID 0更是这种情况，在创建RAID 0时，所有阵列中磁盘上的数据都将被抹去，包括硬盘分区表在内。因此要先准备好一张带Fdisk与Format命令的Windows 98启动盘，这也是这一步要注意的重要事项。
第二步
将两块硬盘的跳线设置为Master，分别接上升技KT7A-RAID的IDE3、IDE4口(它们由主板上的HighPoint370芯片控制)。由于RAID 0会重建两块硬盘的分区表，我们就无需考虑硬盘连接的顺序(下文中我们会看到在创建RAID 1时这个顺序很重要)。
第三步
对BIOS进行设置，打开ATA RAID CONTROLLER。我们在升技KT7A-RAID主板的BIOS中进入INTEGRATED PERIPHERALS选项并开启ATA100 RAID IDE CONTROLLER。升技建议将开机顺序全部改为ATA 100 RAID，实际我们发现这在系统安装过程中并不可行，难道没有分区的硬盘可以启动吗?因此我们仍然设置软驱作为首选项。
第四步
接下来的设置步骤是创建RAID 0的核心内容详细介绍:
1.系统BIOS设置完成以后重启电脑，开机检测时将不会再报告发现硬盘。
2.磁盘的管理将由HighPoint 370芯片接管。
3.下面是非常关键的HighPoint 370 BIOS设置，在HighPoint 370磁盘扫描界面同时按下“Ctrl”和“H”。
4.进入HighPoint 370 BIOS设置界面后第一个要做的工作就是选择“Create RAID”创建RAID。
5.在“Array Mode(阵列模式)”中进行RAID模式选择，这里能够看到RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和Span的选项，在此我们选择了RAID 0项。
6.RAID模式选择完成会自动退出到上一级菜单进行“Disk Drives(磁盘驱动器)”选择，一般来说直接回车就行了。
7.下一项设置是条带单位大小，缺省值为64kB，没有特殊要求可以不予理睬。
8.接着是“Start Create(开始创建)”的选项，在你按下“Y”之前，请认真想想是否还有重要的数据留在硬盘上，这是你最后的机会!一旦开始创建RAID，硬盘上的所有数据都会被清除。
9.创建完成以后是指定BOOT启动盘，任选一个吧。
按“Esc”键退出，当然少不了按下“Y”来确认一下。
HighPoint 370 BIOS没有提供类似“Exit Without Save”的功能，修改设置后是不可逆转的。
第五步
再次重启电脑以后，我们就可以在屏幕上看到“Striping(RAID 0)for Array #0”字样了。插入先前制作的启动盘，启动DOS。打开Fdisk程序，咦?怎么就一个硬盘可见?是的，RAID阵列已经整个被看作了一块硬盘，对于操作系统而言，RAID完全透明，我们大可不必费心RAID磁盘的管理，这些都由控制芯片完成。接下来按照普通单硬盘方法进行分区，你会发现“这个”硬盘的容量“变”大了，仔细算算，对，总容量就是两块硬盘相加的容量!我们可以把RAID 0的读写比喻成拉链，它把数据分开在两个硬盘上，读取数据会变得更快，而且不会浪费磁盘空间。在分区和格式化后千万别忘了激活主分区。
第六步
选择操作系统让我们颇费周折，HighPoint370芯片提供对Windows 98/NT/2000/XP的驱动支持，考虑到使RAID功能面向的是相对高级的用户，所以我们选择了对新硬件支持更好的Windows XP Professional英文版(采用英文版系统主要是为了方便后面的Winbench测试，大家自己使用RAID完全可以用中文版的操作系统)，Windows 2000也是一个不错的选择，但是硬件支持方面显然不如Windows XP Professional。
第七步
对于采用RAID的电脑，操作系统的安装和普通情况下不一样，在Windows XP完成第一步“文件复制”重启以后出现的画面，安装程序会以英文提示“按下F6安装SCSI设备或RAID磁盘”，这一过程很短，而且用户往往会忽视屏幕下方的提示。
按下F6后出现安装选择，选择“S”将安装RAID控制芯片驱动，选择“Enter”则不安装。
按下“S”键会提示插入RAID芯片驱动盘。
键入回车，安装程序自动搜索驱动盘上的程序，选择“WinXP”那一个并回车。
如果所提供的版本和Windows XP Profesional内置的驱动版本不一致，安装程序会给出提示让用户进行选择。
按下“S”会安装软盘所提供的而按下“Enter”则安装Windows XP Professional自带的驱动。按下“S”后又需要确认，这次是按“Enter”(这个……确认太多了，呵呵)。接下来是正常的系统安装，和普通安装没有任何区别。
RAID 0的安装设置我们就介绍到这里，下面我们会谈谈RAID 1的安装。与RAID 0相比，RAID 1的安装过程要简单许多，在正确操作的情况下不具破坏性。
2.RAID 1的创建
虽然在原理上和RAID 0完全不一样，但RAID 1的安装设置过程却与RAID 0相差不多，主要区别在于HighPoint 370 BIOS里的设置。为了避免重复，我们只向大家重点介绍这部分设置:
进入HighPoint 370 BIOS后选择“Create RAID”进行创建:
1.在“Array Mode”上点击回车，在RAID模式选择中选择第二项“Mirror(RAID 1)for Data Security(为数据源盘创建镜像)”。
2.接着是源盘的选择，我们再次提醒用户:务必小心，不要选错。
3.然后是目标盘的选择，也就是我们所说的镜像盘或备份盘。
4.然后开始创建。
5.创建完成以后BIOS会提示进行镜像的制作，这一过程相当漫长。
6.我们用了大约45分钟才完成60GB的镜像制作，至此RAID 1创建完成。
RAID 1会将主盘的数据复制到镜像盘，因此在构建RAID 1时需要特别小心，千万不要把主盘和镜像盘弄混，否则结果将是悲剧性的。RAID 1既可在两块无数据的硬盘上创建，也能够在一块已经安装操作系统的硬盘上添加，比RAID 0方便多了(除了漫长的镜像制作过程)。创建完成以后我们试着将其中一块硬盘拔下，HighPoint370 BIOS给出了警告，按下“Esc”，另一块硬盘承担起了源盘的重任，所有数据完好无损。
对于在一块已经安装操作系统的硬盘上添加RAID 1，我们建议的步骤是:打开BIOS中的控制芯片→启动操作系统安装HighPoint 370驱动→关机将源盘和镜像盘接在IDE3、4口→进入HighPoint 370 BIOS设置RAID 1(步骤见上文介绍)→重启系统完成创建。
我们对两种RAID进行了简单的测试，虽然RAID 0的测试成绩让人有些不解，但是实际使用中仍然感觉比单硬盘快了很多，特别是Windows XP Professional的启动异常迅速，进度条一闪而过。至于传输率曲线出现不稳定的情况，我们估计和平台选择有一些关系，毕竟集成芯片在进行这种高数据吞吐量的工作时非常容易被干扰。不过即使是这样，我们也看到RAID 0系统的数据传输率达到了非常高的水平，一度接近60MB/s。与RAID 0相比，RAID 1系统的性能虽然相对单磁盘系统没有什么明显的改善，但测试中我们发现RAID 1的工作曲线显得非常稳定，很少出现波动的情况。
再看看Winbench99 2.0中的磁盘测试成绩，一目了然。
对用户和操作系统而言，RAID 0和1是透明不影响任何操作的，我们就像使用一块硬盘一样。
软RAID篇除了使用RAID卡或者主板所带的芯片实现磁盘阵列外，我们在一些操作系统中可以直接利用软件方式实现RAID功能，例如Windows 2000/XP中就内置了RAID功能。
在了解Windows 2000/XP的软件RAID功能之前，我们首先来看看Windows 2000中的一项功能——动态磁盘管理。
动态磁盘与基本磁盘相比，不再采用以前的分区方式，而是叫卷集，它的作用其实和分区相一致，但是具有以下区别:
1.可以任意更改磁盘容量
动态磁盘在不重新启动计算机的情况下可更改磁盘容量大小，而且不会丢失数据，而基本磁盘如果要改变分区容量就会丢失全部数据(当然也有一些特殊的磁盘工具软件可以改变分区而不会破坏数据，如PQMagic等)。
2.磁盘空间的限制
动态磁盘可被扩展到磁盘中不连续的磁盘空间，还可以创建跨磁盘的卷集，将几个磁盘合为一个大卷集。而基本磁盘的分区必须是同一磁盘上的连续空间，分区的最大容量当然也就是磁盘的容量。
3.卷集或分区个数
动态磁盘在一个磁盘上可创建的卷集个数没有限制，相对的基本磁盘在一个磁盘上最多只能分4个区，而且使用DOS或Windows 9X时只能分一个主分区和扩展分区。
*这里一定要注意，动态磁盘只能在Windows NT/2000/XP系统中使用，其他的操作系统无法识别动态磁盘。
因为大部分用户的磁盘都是基本磁盘类型，为了使用软件RAID功能，我们必须将其转换为动态磁盘:控制面板→管理工具→计算机管理→磁盘管理，在查看菜单中将其中的一个窗口切换为磁盘列表。这时我们就可以通过右键菜单将选择磁盘转换为动态磁盘。
在划分动态卷时会可以看到这样几个类型的动态卷。
1.简单卷:包含单一磁盘上的磁盘空间，和分区功能一样。(当系统中有两个或两个以上的动态磁盘并且两个磁盘上都有未分配的空间时，我们能够选择如下的两种分卷方式)
2.跨区卷:跨区卷将来自多个磁盘的未分配空间合并到一个逻辑卷中。
3.带区卷:组合多个(2到32个)磁盘上的未分配空间到一个卷。 (如果如上所述系统中的两个动态磁盘容量一致时，我们会看到另一个分区方式)
4.镜像卷:单一卷两份相同的拷贝，每一份在一个硬盘上。即我们常说的RAID 1。
当我们拥有三个或三个以上的动态磁盘时，我们就可以使用更加复杂的RAID方式——RAID 5，此时在分卷界面中会出现新的分卷形式。
5.RAID 5卷:相当于带奇偶校验的带区卷，即RAID 5方式。
对于大部分的个人电脑用户来说，构建RAID 0是最经济实用的阵列形式，因此我们在这里仅就软件RAID 0的构建进行讲解:
要在Windows 2000/XP中使用软件RAID 0，首先必须将准备纳入阵列的磁盘转换为上文所述的动态磁盘(这里要注意的是，Windows 2000/XP的默认磁盘管理界面中不能转换基本磁盘和动态磁盘，请参考上文中的描述)，我们在这里尝试使用分区的条带化，这也正是软件RAID和使用RAID芯片构建磁盘阵列的区别。
我们选取了一个29GB的分区进行划分带区卷，在划分带区卷区时，系统会要求一个对应的分区，也就是说这时其他的动态磁盘上必须要有同样29GB或更大的未分配空间，带区卷分配完成后，两个同样大小的分卷将被系统合并，此时我们的格式化等操作也是同时在两个磁盘上进行。
在构建RAID 0完成后，我们决定测试其硬盘传输率以确定这种软件RAID对性能的提升程度，我们构建软件RAID的平台和前文中的硬件RAID平台并不相同，为了保证CPU的性能以确保我们软件RAID的实现，我们采用了较高端的系统:Athlon XP 1700+，三星 256MB DDR内存，华硕A7V266-E主板，由于软件RAID对硬盘规格的要求比较低，所以硬盘系统我们选用了不同规格的硬盘，希捷酷鱼Ⅳ 60GB和西部数据1200BB 120GB两块硬盘。
在传输曲线的后半段，我们很清楚地看到软件RAID 0的硬盘传输率达到了60MB/s，完全超越了阵列中任意一个硬盘的传输率，RAID 0的优势开始体现出来。对于追求高性能的用户来说，这应该是他们梦寐以求的。
这里应该说明的是，在Linux环境下，我们同样可以利用Raidtools工具来实现软件RAID功能。这个工具可以制作软RAID 0、RAID 1、RAID 4、RAID 5等多种磁盘阵列。在使用Raidtools之前，首先要确定目前正在使用的Linux核心是否支持Md。如果你正在使用的核心是2.0.X，并且不是自己编译过，大多数情况下支持软RAID。如果不能确定，则需要自己编译核心。
虽然RAID功能可以给我们带来更好的速度体验和数据安全性，但是应该指出的是，现在市面上的大部分廉价IDE-RAID解决方案本质上仍然是“半软”的RAID，只是将RAID控制信息集成在RAID芯片当中，因此其CPU占用率比较大，而且性能并不是非常稳定。这也是在高端系统中软件RAID 0的性能有时可以超过“硬件”RAID 0方案的原因。
对于用户来说，高性能的IDE-RAID存储系统，或者需要比较强劲的CPU运算能力，或者需要比较昂贵的RAID卡，因此，磁盘阵列仍然应该算是比较高端的应用。不过对于初级用户来说，使用简单而廉价的磁盘阵列来提高计算机数据的可用性或提升一下存储速度也是相当不错的选择，当然其性能还远不能和高端系统相比。
总之，我们看到越来越多的RAID架构出现在市场上，尤其是在中低端市场上，越来越普及的廉价IDE-RAID方案与硬盘价格的不断下降互相照应，似乎也在预示着未来个人数据存储的发展趋势，让我们拭目以待吧。
RAID问答篇
个人用户在组建RAID即磁盘阵列的过程中，应该注意什么问题呢?
1.问:我应该选择怎样的RAID解决方案，带RAID功能的主板?RAID控制卡?还是软件RAID?
答:其实RAID解决方案只有高端和低端之分，对于绝大部分的廉价RAID解决方案来讲，其构架中都不包含运算部分，因此对CPU的依赖性比较强，低速的CPU很难胜任这种工作，当然，对于较新的CPU如PⅢ、新赛扬、雷鸟、毒龙等来说，这种运算完全可以承受，但是为了保证RAID系统的稳定运行，并且为了避免RAID拖累系统性能，我们强烈建议用户使用主频1GHz以上的CPU。
至于是选择RAID卡还是购买带集成RAID功能的主板，则要依据用户的需求而定，一般来说，使用RAID卡能得到比较稳定的性能，但是会占用一个宝贵的扩展槽，而且成本较高;如果是正在准备升级主板或新装机的用户，集成RAID芯片的主板则是以最低成本实现RAID功能的首选。
2.问:我使用了RAID系统，但是并没有感觉到速度有明显的提升，这是为什么?
答:对于RAID系统有数种标准，对于RAID 1、RAID 5等标准的磁盘阵列，主要追求数据的可靠性，所以尽管是并行存储，但由于需要对数据进行校验，所以它们的写性能会受到一些影响，对于普通用户来说，会感到速度提升并不明显。当然，对于一些需要大量读取的应用，它们的优势还是比较大的。
3.问:我使用了RAID 0标准的磁盘阵列方式，我听说这样会导致数据非常不安全，我是不是应该使用RAID 0+1方式?
答:对于普通用户而言，RAID 0的安全性还是可以承受的，但对于重要数据而言，RAID 0显然是比较危险的方式，并且RAID 0阵列中的磁盘数量越多，出现问题的几率越大。由于RAID 0使用分割数据的方式且没有冗余，一旦某块磁盘失效，将会对所有数据造成毁灭性的打击，相对的，其他RAID方式均提供了冗余盘(或数据块)用来备份或者恢复数据。因此我们建议用户不要在RAID 0阵列中存储重要数据或在其上安装系统，因为进行大量临时交换文件的存储和交换才是RAID 0真正的优势所在。
