RAID 簡介參考模板

1、JBOD JBOD(Just Bundle Of Disks)譯成中文可以是"簡單磁盤捆綁"或者“磁盤簇”，通常又稱為Span。 JBOD 不是標準的RAID級別，它只是在近幾年才被一些廠家提出，并被廣泛采用。以三個硬盤組成的Span為例，其數(shù)據(jù)存儲方式如圖所示：Span是在邏輯上把幾個物理磁盤一個接一個串聯(lián)到一起，從而提供一個大的邏輯磁盤。Span上的數(shù)據(jù)簡單的從第一個磁盤開始存儲， 當?shù)谝粋€磁盤的存儲空間用完后， 再依次從后面的磁盤開始存儲數(shù)據(jù)。Span存取性能完全等同于對單一磁盤的存取操作。Span也不提供數(shù)據(jù)安全保障。它只是簡單的提供一種利用磁盤空間的方法，Span

2、的存儲容量等于組成Span的所有磁盤的容量的總和。如圖例.JBOD全解析 廣大讀者可能對RAID陣列比較熟悉，其實，與之相同，JBOD也是存儲領(lǐng)域中一類重要的存儲設(shè)備。 JBOD（Just a Bunch Of Disks，磁盤簇）是在一個底板上安裝的帶有多個磁盤驅(qū)動器的存儲設(shè)備。和RAID陣列不同，JBOD沒有前端邏輯來管理磁盤上的數(shù)據(jù)分布，相反，每個磁盤進行單獨尋址，作為分開的存儲資源，或者基于主機軟件的一部分，或者是RAID組的一個適配器卡。 工作原理 JBOD可以在基于并行SCSI電纜的直接附加存儲中使用，或在一般情況下，在具有Fibre Channel接口的存儲網(wǎng)絡(luò)中使用。因為JBO

3、D不十分智能，而且存儲網(wǎng)絡(luò)沒有獨立的接口，所以單獨驅(qū)動器的接口類型決定了SAN的連接類型。基于IP的存儲網(wǎng)絡(luò)使用千兆以太網(wǎng)，因此傳輸需要獨立的JBOD磁盤上的千兆以太網(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。隨著時間的推移，磁盤驅(qū)動器廠商會決定市場需要的接口類型。 磁盤驅(qū)動器插在一個內(nèi)部總線上，將服務(wù)器與JBOD系統(tǒng)之間的外部總線電纜簡化成單條電纜連接。JBOD也支持熱插拔磁盤驅(qū)動器，即可以在不影響數(shù)據(jù)存儲和服務(wù)器操作的同時增加或者替換磁盤。 使用SCSI磁盤的JBOD，各磁盤之間組成一個封閉的SCSI菊花鏈，為主機提供了并行SCSI連接。使

4、用Fibre Channel磁盤的JBOD可以提供12個Fibre Channel接口，在內(nèi)部形成一個共享環(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。一些廠商的產(chǎn)品允許通過硬件開關(guān)或者跳線將JBOD分成分離的磁盤陣列，比如，可以將一個單獨的Fibre Channel JBOD分成對主機來說獨立的兩個資源。 在JBOD中，單獨的磁盤驅(qū)動器如何進行數(shù)據(jù)存儲取決于主機或者取決于HBA的RAID智能。例如，Windows磁盤管理程序可以從各個JBOD磁盤中創(chuàng)建單獨的卷，或者將一組JBOD磁盤分配成

5、一個軟件RAID組成的卷。 優(yōu)缺點明顯 JBOD與RAID陣列相比較的優(yōu)勢在于它的低成本，可以將多個磁盤合并到共享電源和風(fēng)扇的盒子里。市場上常見的JBOD經(jīng)常安裝在19英寸的機柜中，因此提供了一種經(jīng)濟的節(jié)省空間的配置存儲方式。隨著更高容量的磁盤驅(qū)動器投入市場，采用具有幾百GB的磁盤建立JBOD配置成為可能。 在JBOD的使用過程中，最主要的問題是JBOD在單獨的磁盤出現(xiàn)故障的恢復(fù)能力，如果沒有恰當?shù)挠鼗啬芰?，那么一個驅(qū)動器的故障就可能導(dǎo)致整個JBOD的失效。 JBOD中的磁盤陣列有著嚴格的制冷系統(tǒng)和電源設(shè)施，這些都是容錯的重要體現(xiàn)。電源、冷卻系統(tǒng)、數(shù)據(jù)總線和其他部件的容錯可以幫助數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)挽

6、回由于硬件損壞而引起的錯誤，但是不能幫助檢查并修復(fù)錯誤。理論上，JBOD解決方案應(yīng)該在管理狀態(tài)通過向預(yù)警軟件發(fā)送標準信息來告知管理人員目前數(shù)據(jù)的問題。 RAID 0(別名：條帶)容錯：沒有冗余：沒有熱備盤選項：沒有讀性能：高隨機寫性能：高連續(xù)寫性能：高需要的磁盤數(shù)：只需2個或兩個以上 可用容量：總的磁盤的容量典型應(yīng)用：無故障的迅速讀寫，要求安全性不高，如圖形工作站等。RAID 0又稱為Stripe或Striping，它代表了所有RAID級別中最高的存儲性能。RAID 0提高存儲性能的原理是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個磁盤上存取，這樣，系統(tǒng)有數(shù)據(jù)請求就可以被多個磁盤并行的執(zhí)行，每個磁盤執(zhí)行屬于它自己的

7、那部分數(shù)據(jù)請求。這種數(shù)據(jù)上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整體存取性能。如圖所示:系統(tǒng)向三個磁盤組成的邏輯硬盤(RADI 0 磁盤組)發(fā)出的I/O數(shù)據(jù)請求被轉(zhuǎn)化為3項操作，其中的每一項操作都對應(yīng)于一塊物理硬盤。我們從圖中可以清楚的看到通過建立RAID 0，原先順序的數(shù)據(jù)請求被分散到所有的三塊硬盤中同時執(zhí)行。從理論上講，三塊硬盤的并行操作使同一時間內(nèi)磁盤讀寫速度提升了3倍。 但由于總線帶寬等多種因素的影響，實際的提升速率肯定會低于理論值，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的缺點是不提供數(shù)據(jù)冗余，因此一旦用戶數(shù)據(jù)損壞，損壞的數(shù)據(jù)將無法得到恢

8、復(fù)。 RAID 0具有的特點，使其特別適用于對性能要求較高，而對數(shù)據(jù)安全不太在乎的領(lǐng)域，如圖形工作站等。對于個人用戶，RAID 0也是提高硬盤存儲性能的絕佳選擇。RAID 1又稱為Mirror或Mirroring（鏡像）它的宗旨是最大限度的保證用戶數(shù)據(jù)的可用性和可修復(fù)性。 RAID 1的操作方式是把用戶寫入硬盤的數(shù)據(jù)百分之百地自動復(fù)制到另外一個硬盤上。當讀取數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)先從RAID1的源盤讀取數(shù)據(jù)，如果讀取數(shù)據(jù)成功，則系統(tǒng)不去管備份盤上的數(shù)據(jù)；如果讀取源盤數(shù)據(jù)失敗，則系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)而讀取備份盤上的數(shù)據(jù)，不會造成用戶工作任務(wù)的中斷。當然，我們應(yīng)當及時地更換損壞的硬盤并利用備份數(shù)據(jù)重新建立Mirror

9、，避免備份盤在發(fā)生損壞時，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，拿兩塊盤的例子來進行說明。RAID 1和RAID 0不同，RAID 0對數(shù)據(jù)沒有任何保護措施，每個Block都沒有備份或者校驗保護措施。RAID 1對虛擬邏輯盤上的每個物理Block，都在物理盤上有一份鏡像備份，也就是說數(shù)據(jù)有兩份。對于RAID 1的寫IO，速度不但沒有提升，而且有所下降，因為數(shù)據(jù)要同時向多塊物理盤寫，時間以最慢的那個為準，因為是同步的。而對于 RAID 1 的讀 IO請求，不但可以并發(fā)，而且就算順序IO的時候，控制器也可以像RAID 0一樣，從兩塊物理盤上同時讀數(shù)據(jù)，提升速度。R

10、AID 1可以沒有Stripe的概念，當然也可以有。在讀、并發(fā)IO的模式下，由于可以并發(fā)N個IO，每個IO占用一個物理盤，這就相當于提升了 N 倍的 IOPS。由于每個 IO 只獨占了一個物理盤，所以數(shù)據(jù)傳輸速度相對于單盤并沒有改變，所以不管是隨機還是順序IO，相對單盤都不變。在讀、順序IO、隨機IO模式下，由于IO不能并發(fā)，所以此時一個IO可以同時讀取N個盤上的內(nèi)容。但是在隨機IO模式下，尋道時間影響很大，縱使同時分塊讀取多個磁盤的內(nèi)容，也架不住尋道時間的抵消，所以性能提升極小。在讀、順序IO、連續(xù)IO模式下，尋道時間影響到了最低，此時傳輸速率為主要矛盾，同時讀取多塊磁盤的數(shù)據(jù)，時間減少為1

11、/N，所以性能提升了N倍。寫IO的時候和讀IO情況相同，就不做分析了。寫IO因為要同時向每塊磁盤寫入備份數(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，還是可以并發(fā)IO的，比如控制器從IO隊列中提取連續(xù)的多個IO，可以將這些IO合并，并發(fā)寫入磁盤，前提這幾個IO必須是事務(wù)性的，也就是說LBA必須連續(xù)，不然不能作為一個大的合并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 容錯性：有冗余類型：奇偶校驗熱備盤選項：有讀性能：高隨機寫性能：低連續(xù)寫性能：低需要的磁盤數(shù)：三個或更多可用容量：（n-1）*單個磁盤容量（n為磁盤數(shù)，單個磁盤容量以容量最小的單硬盤容量為準）典型應(yīng)用：隨機數(shù)據(jù)傳輸要求安全性高，如金融、數(shù)據(jù)庫、存儲等。RAID 5 是一種存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。 以四個硬盤組成的RAID 5為例，其數(shù)據(jù)存儲方式如圖4所示：圖中，P0為D0，D1和D2的奇偶校驗信息，其它以此類推。由圖中可以看出，RAID 5不對存儲的數(shù)據(jù)進行備份，而是把數(shù)據(jù)和相對應(yīng)的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。RAID 5可以理解為是RAID