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阵列技术总览
时间：2011-12-06 10:06:58 来源： 作者：
阵列技术总览
RAID（独立硬盘冗余阵列）是将多个物理硬盘组合成一个或多个逻辑硬盘的技术。操作系统识别每个逻辑硬盘为单一的硬盘。这种组合技术在超过单一硬盘限制的前提下，大大提高了逻辑硬盘的容量及性能。
当将多个物理硬盘组合成一个逻辑盘时，ServeRAID阵列卡以并行的方式同时从多个硬盘传输数据。这种并行传输数据的方式比非组合硬盘的速度要快好几倍。这种速度的提高使得系统可以更好地满足吞吐量或多用户网络环境的需要。
对多数据请求响应的能力不但能提高吞吐量，同时也可以减少响应时间。并行传输及对多请求响应的连续响应的结合，使得硬盘可以在网络环境中提供高效的性能。
条带单元大小
在RAID技术里，数据是以条带的形式贯穿在物理硬盘组合里的。这种数据分布方式弥补了操作系统对数据的需求不足。存放在逻辑盘中的一个硬盘的数据到下一个硬盘的数据间隔为条带单元。
你可以设条带大小为16, 32, 64, 128, 256（默认值），512 或 1024 KB。你可以将条带单元大小设置成与系统I/O需求大小或相近值来最优化你的系统性能。
例如，在基于事务处理的环境，一般会牵涉到大块数据处理，将条带单元大小设成64 KB 或 128 KB可能带来最优化的性能。
然而，在文件与打印处理的环境中，一般是多小块数据量的处理事务，将条带单元设成16KB性能比较好。
条带单元从逻辑盘的第一个硬盘到最后一个硬盘的收集叫条带。
注意：RAID 6和RAID 60所支持的最大条带大小取决于阵列的硬盘个数。总的来讲，阵列中的硬盘个数越多，所支持的最大条带大小的值就越小。
选择阵列级别与性能调优
逻辑硬盘是用来提高性能和可靠性的。性能提高值取决于你在服务器所运行的应用程序和阵列级别的选择。
每种RAID级别提供不同层次的冗余（数据冗余性），物理硬盘容量的利用率，读写性能。总而言之，不同的阵列级别支持不同的最少及最大数量的物理硬盘个数。
当你在为你的系统选择一个RAID级别时，请考虑以下因素：
*取决于对应的RAID级别
**只适用于ServeRAID-8i卡
^不适用于ServeRAID-8k-l –
物理硬盘的利用率，读写性能取决于组成逻辑盘的物理硬盘数量，总的来说，组成逻辑盘的物理硬盘数量越多，性能越好。
支持的RAID级别
ServeRAID-8i阵列卡支持RAID0,RAID1, RAID1E, RAID5, RAID5EE, RAID6, RAID10, RAID50, RAID60。
ServeRAID-8k阵列卡支持RAID0,RAID1, RAID1E, RAID5, RAID5EE, RAID6, RAID10。
ServeRAID-8k-l阵列卡支持RAID0,RAID1,10。
ServeRAID-8i, ServeRAID-8k,和 ServeRAID-8k-l同时支持以下额外的RAID级别：
• Simple Volume — 一个单一的硬盘或段，不冗余。
• Spanned Volume — 两个或更多具有相同或不同容量的硬盘或段，尾对尾联接。一个单一硬盘里的跨越卷不提供冗余功能或性能提高。.
• RAID Volume — 具有同一阵列级别的两个或更多逻辑盘，尾对尾联接。逻辑硬盘可能具有相同或不同的容量，并没有一起实现条带化，它们可能冗余，取决于RAID级别。
注意：RAID卷可以从RAID0,RAID1, RAID5成员里创建。在同一RAID卷里不能创建不同的阵列级别。
RAID0
RAID0的数据条带贯穿逻辑盘里的所有硬盘。这样能提供持续的速度提高，但没有数据冗余性。RAID0在所有的阵列级别中提供最大的存储容量，因为不需要为冗余数据或数据奇偶校验提供存储空间。RAID0要求最小两个硬盘，并且取决于不同的固件级别或条带单元大小，支持最大8到16个硬盘。
以下为RAID0的原理图解：
由两个物理硬盘开始
使用两个物理硬盘来创建一个逻辑盘。
数据以条带的形式贯穿所有的硬盘，创建块。注意到数据是以条带的形式贯穿在逻辑盘里的所有硬盘当中的，并没有冗余性。
当有一个物理硬盘坏掉后，逻辑盘当中配成RAID0的逻辑盘数据会丢失，但只是在对应的逻辑盘中的数据。配成RAID1,1E,5,5EE,6的逻辑盘的数据不会丢失。
当你将坏盘替换掉后，ServeRAID阵列卡可以将所有的RAID1,1E,5,5EE,6的逻辑盘自动在新替换的硬盘上做自建工作。然而，所有存在失败的RAID0逻辑盘的数据会全部丢失。
虽然RAID0o具有丢失数据的风险性，你仍然想配置逻辑盘成RAID0来使用它的高速度的优越性。你可以使用该逻辑盘来存储每天都会备份并容易重新创建的数据。你也有可能想使用RAID0来使用尽可能大的硬盘容量。RAID0提供以下优缺点：
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优点
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缺点
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持续的速度，性能高
最大化存储空间，无需占用空间来放冗余数据或奇偶校验信息。
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数据不具备冗余性，当有物理硬盘损坏数据会全部丢失。
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RAID1
RAID1使用数据镜象。两个物理硬盘整合成一个逻辑盘。数据贯穿在逻辑盘中。条带中的第一半是源数据，第二半是数据的镜象（也就是拷贝），是将数据写到RAID1逻辑盘中的另一个硬盘。
RAID1提供数据冗余和高性能，但是存储容量减少了。因为数据是镜象的，所以RAID1的逻辑盘的容量会少掉一半。
以下是RAID1的原理图解：
最初是两个物理硬盘
用这两个物理硬盘创建逻辑盘
数据是以条带的形式贯穿两个硬盘。注意到右边盘的数据是左边盘的备份。
在RAID1中，如果其中一个物理硬盘坏了，控制器会自动将读写请求转到逻辑盘中剩余的完好的硬盘上。RAID1提供如下的优缺点。
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优点
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缺点
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100%数据冗余
高性能
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存储容量会损失一半
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RAID1E
RAID1增强（RAID1E）整合了镜象和数据条带。该阵列级别的数据条带及数据备份贯穿在逻辑盘中所有的硬盘当中。跟RAID1一样，数据是镜象的，逻辑盘的容量是硬盘总容量的一半。
注意：ServeRAID-8k-l阵列卡不支持RAID1E
RAID1E跟RAID1类似，它能提供数据冗余及高的性能，但存储容量减少。然而，RAID1E允许使用更多的物理硬盘。
RAID1E至少需要三个硬盘，取决于固件级别和条带单元大小，最多支持8或16个硬盘。
以下RAID1E的生成图解：
最初是三个物理硬盘
使用三个物理硬盘创建一个逻辑盘
数据是以条带的形式贯穿在硬盘当中，创建块。
注意到标有∗的是数据，标有∗∗的是拷贝的数据条带。
并且注意到镜象条带中的每个块是按一个硬盘为单位来推移的。
在RAID1E中，如果一个物理硬盘坏了，控制器会自动将读写请求转到逻辑盘中剩余的完好的硬盘上。
RAID1E提供如下的优缺点：
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优点
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缺点
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100%数据冗余
高性能
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存储容量会损失一半
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RAID5
RAID5是以条带化及奇偶校验信息贯穿在逻辑盘中的所有硬盘中。
注意：ServeRAID-8k-l 阵列卡不支持RAID5。
RAID5在提供数据保护的同时能提高吞吐量。当你将一个逻辑盘设置成RAID5时，容量会减少一个硬盘的空间（用来存数据的奇偶校效信息）。RAID5能提供比RAID1更高的存储容量，但是RAID1的性能更好。RAID5需要最少三个硬盘，并且根据不同的固件版本和条带单元大小，最多支持8个或16个硬盘。
以下是RAID5的原理图解：
由四个物理硬盘开始
用三个物理硬盘创建一个逻辑盘，剩余的第四个盘作为热备盘。
数据是以条带化的形式贯穿所有硬盘中，创建块。
注意到数据的奇偶校验信息（标了∗）也是条带，
它是由硬盘到另一个硬盘的。
奇偶校验信息块(∗)包含了同一条带中其它数据块的表现。
举例来说，在第一个条带中的奇偶校验信息块是块1和2的表现。
如果逻辑盘中的一个物理硬盘坏了，坏掉的物理硬盘的数据会重建到热备盘中。
RAID5提供如下的优缺点：
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优点
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缺点
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100%数据冗余
比RAID1或RAID1E提供更多的存储容量
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性能比RAID1或RAID1E低
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RAID5EE
RAID5E增强（RAID5EE）跟RAID5是一样的，只是分配了一个备份盘并且重建的时间更快。该阵列级别是以条带化及奇偶校验信息贯穿在逻辑盘中的所有硬盘中。
注意：ServeRAID-8k 或 ServeRAID-8k-l阵列卡不支持RAID5EE。
RAID5EE在提供数据保护的同时能提高吞吐量。当一个逻辑盘被配置成RAID5EE，逻辑盘的容量会减少两个物理硬盘的空间（一个硬盘的空间容量来存奇偶校验信息别一个用来做热备）。
热备盘实际上是RAID5EE逻辑盘一部份，跟奇偶校验信息块交叉存放，如下图所示。这样使得当逻辑盘中有一个物理硬盘坏掉的时候数据的重建速度更快。
RAID5EE需要最少四个硬盘，并且根据不同的固件版本和条带单元大小，最多支持8个或16个硬盘。RAID5EE也是跟特定的固件版本有关系的。
以下是RAID5的原理图解：
由四个物理硬盘开始
使用所有的四个物理硬盘创建一个逻辑盘。.
数据是以条带化的形式贯穿所有硬盘中，在逻辑盘中创建块。
数据的奇偶校验信息（标了∗）也是条带，
它是由硬盘到另一个硬盘的。
热备盘（标了S）是与奇偶校验信息块交叉存储的，也是由一个硬盘到另一个硬盘的。
当一个物理硬盘坏掉后，该坏盘的数据被重建。
逻辑盘在后台压缩，分配的热备盘变成逻辑盘的一部份。
逻辑盘包留RAID5EE的阵列级别。当替换掉坏盘后，逻辑盘的
数据在后台扩张，最后重新生成最初的条带配置。
RAID5EE提供如下的优缺点：
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优点
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缺点
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100%数据冗余
比RAID1或RAID1E提供更多的存储容量
性能比RAID5高
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性能比RAID1或RAID1E低
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RAID6
RAID6是在RAID5的基础上具有两份奇偶校效信息而不是一份。RAID6跟RAID5一样也是以条带化及奇偶校验信息贯穿在逻辑盘中的所有硬盘中，只是多了一份数据奇偶校效信息。
注意：ServeRAID-8k-l阵列卡不支持RAID6。
当你给逻辑盘分配了RAID6，容量会减少两个硬盘（用来存奇偶校验信息）。第二份奇偶校验信息用来提高冗余性。RAID6可以允许两块硬盘同时坏掉，其它的单一阵列级别都是只能允许坏掉一块。
RAID6需要最少四个硬盘，并且根据不同的固件版本和条带单元大小，最多支持16个硬盘。
以下是RAID6的原理图解：
由六个物理硬盘开始：
用其中的四个硬盘创建逻辑盘，让剩余的两个硬盘来做热备盘。
数据是以条带化的形式贯穿所有硬盘中，在逻辑盘中创建块。
数据的奇偶校验信息（标了∗）是条带，
跟RAID5一样它是由硬盘到另一个硬盘的。
当逻辑盘中一个物理硬盘坏掉后，逻辑盘降级仍然具备冗余功能。
如果逻辑盘中第二个物理硬盘坏掉，两个坏盘中的数据将会重建到热备盘中。
逻辑盘中的数据被重新还原到最初的条带状态。
注意：:上述的RAID6算法是一种高水平的设计，是总概来讲的。实际的算法是更为复杂的。
RAID6提供如下的优缺点：
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优点
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缺点
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100%数据冗余
超高数据冗余
允许坏两块硬盘
是临界应用的好方案
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性能比RAID5低，因为有两份奇偶校验信息
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RAIDx0
RAIDx0是指RAID10，50，60.RAIDx0使用跨越逻辑盘。操作系统在识别跨越逻辑盘时跟下常的逻辑盘是一样的。
注意：ServeRAID-8k或ServeRAID-8k-l不支持RAID50或60.
RAIDx0允许逻辑硬盘由更多的物理硬盘组成。使用RAIDx0的优点是可以使用更大的逻辑盘，提高性能与可靠性。RAID0,1E,5,5EE在一个逻辑盘中不能多于16个物理硬盘。然而，RAID10,50,60支持128个硬盘。
RAIDx0需要最少4个硬盘最多支持128个硬盘。以下列表中的*是表示最小及最大数量的脚数（子阵列）：
*在本书发表时，最大的硬盘个数为12个，所以对应的最大子阵列数为：RAID10—6, RAID50—4, RAID60—3
以下是RAID10的原理图解：
由六个物理硬盘开始
创建三个逻辑盘（标示为A，B，C），每个逻辑盘使用两个物理硬盘。
然后创建一个跨越逻辑盘（标为*）来跨越三个逻辑盘。
一个子逻辑盘会在每一个逻辑盘((A, B, C)内部被创建。
然后数据会贯穿所有的物理硬盘，创建块。
注意到在每一个逻辑盘中，右边盘的数据是左边盘的备份。
这是因为子逻辑盘(A, B, C)是RAID10中的RAID1，如下图所示：
然后，跨越逻辑盘来创建一个逻辑盘（标*的部份）。数据贯穿该逻辑盘并创建块(1-12)。
注意到所有的块都不是冗余的，因为逻辑盘是RAIDx0中的RAID0。如下图所示：
跨越阵列中的子逻辑盘阵列级别和跨越阵列级别
10 RAID level-1 RAID level-0
50 RAID level-5 RAID level-0
60 RAID level-6 RAID level-0
在RAID10，50，60中，如果子逻辑盘中的一个物理硬盘坏了，ServeRAID阵列卡会将读写操作系统切换到子逻辑盘中剩余的完好的硬盘上。
RAIDx0提供如下的优缺点：
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优点
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支持多达60块硬盘允许坏两块硬盘 100%数据冗余
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硬盘状态描述
这一部分提供了物理及逻辑盘状态的详细描述。
物理硬盘状态描述
以下列表提供了有效硬盘的不同状态信息描述：
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硬盘状态
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代表的意义
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Defunct（掉线）
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原来是在线，热备或重建状态的物理硬盘状态变为掉线。该硬盘对命令不能响应，这表明ServeRAID阵列卡不能与该硬盘正常通讯。
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Hot spare（热备）
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当类似的硬盘坏掉后自动顶替工作的物理硬盘。
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Online（在线）
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硬盘是在线的。工作正常并是逻辑盘的一部份。
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Rebuilding（重建）
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硬盘在被重建。
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Ready（就绪）
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ServeRAID阵列卡认为它是就绪可用的硬盘。
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Verifying(校验）
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检查物理硬盘是否有坏块。
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逻辑盘的状态描述
以下列表提供了有效逻辑盘的不同状态信息描述：
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硬盘状态
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代表的意义
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Clearing清除
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当你创建一个逻辑盘后清除动作一般是自动进行的。清除逻辑盘会擦除硬盘上最初的1024个扇区的数据。
注意：在进行擦除动作时不能做数据的读写操作。 |
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Critical临界
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如果在RAID1,1E,5,5EE,10,50逻辑盘中包含一个掉线的物理硬盘就是处于临界状态。RAID6,60逻辑盘如果包含两个掉线物理硬盘的话也处于临界状态。处理临界状态的逻辑盘还是可以访问的。
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Critical migrating临界迁移
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处于临界状态的逻辑盘正在做逻辑盘迁移动作。
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Degraded降级
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RAID6,60如果有一个硬盘掉线了会转换成降级状态。
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Degraded migrating降级迁移
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只适用于RAID6或RAID60，处于降级状态的逻辑盘在做逻辑盘迁移。
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Impacted 压缩
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对于RAID1，1E，5，6，5EE,10，50，60来讲，如果硬盘在做初使化的并未完成的过程损坏或是人为中断的话，硬盘的状态会变成Impacted。这表明条带/同步过程还没有完成,需要重新同步。可能有两种情况会导致这种现象：
当创建一个container时，在自动后台同步时 在做数据scubbing(在做后台同步) |
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Migrating迁移
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逻辑盘在做迁移，也就是改变阵列级别，改变逻辑盘大小或改变逻辑盘条带大小。
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Offline 离线
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逻辑盘离线并不可访问。当出现以下任何一种情况时就有可能存在这种现象：
一个或多个物理硬盘在RAID0逻辑盘中掉线。 两个或更多物理硬盘在RAID1,1E,5的逻辑盘中掉线。 三个或更多的硬盘在RAID5EE，RAID5或RAID6的逻辑盘中掉线. 一个或多个硬盘在RAID5EE逻辑盘在做压缩时掉线。如果硬盘在RAID5EE逻辑盘在压缩状态时掉线,那么阵列变成临界状态。 |
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Okay 好的
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逻辑盘工作正常。是良好的工作状态。
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