在Windows NT中運(yùn)用RAID技術(shù)

羅海珍

[摘要]磁盤陣列是目前先進(jìn)的存儲(chǔ)技術(shù)，具有存取速度快、存儲(chǔ)安全、可靠性高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。通過分析磁盤陣列的技術(shù)和等級(jí)，在Windows NTServer4.0中，利用RAID技術(shù)能夠參閱較為完善的數(shù)據(jù)窖錯(cuò)機(jī)制。因此，對(duì)存在于Windows NTServer 4，0中較為重要的就可以利用RAID技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)容錯(cuò)保護(hù)，從而達(dá)到保護(hù)數(shù)據(jù)的目的。

[關(guān)鍵詞]Windows NT RAID技術(shù)容錯(cuò)數(shù)據(jù)模式

中圖分類號(hào)：TP7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597(2009)1020146--01

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已使的CPU的速度進(jìn)入GHz時(shí)代。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入，各行各業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的依賴程度也日漸增加，一旦發(fā)生故障(如掉電或硬件損壞)，輕則部門工作癱瘓。重則企業(yè)生產(chǎn)完全中斷，無法辦公。敲各單位必須保證其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高度可靠性。因此，各種容錯(cuò)方案應(yīng)運(yùn)而生。Windows NT可通過應(yīng)用“RAID”技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的容錯(cuò)，以保護(hù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完全恢復(fù)。

RAID是英文Redundant Array 0f Independent Disks的縮寫，翻譯成中文即為獨(dú)立磁盤冗余陣列，或簡(jiǎn)稱磁盤陣列。簡(jiǎn)單的說，RAID是一種把多塊獨(dú)立的硬盤(物理硬盤)按不同方式組合起來形成一個(gè)硬盤組(邏輯硬盤)，從而提供比單個(gè)硬盤更高的存儲(chǔ)性能和提供數(shù)據(jù)冗余的技術(shù)。這種方式可以在一張或多張磁盤失效的情況下防止數(shù)據(jù)丟失，通過數(shù)據(jù)冗余提高數(shù)據(jù)的安全性，從而達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)的目的。它可分成6個(gè)級(jí)別，即從0級(jí)到5級(jí)，每一個(gè)級(jí)別具有不同的性能、可靠性及實(shí)現(xiàn)方式?！癛AID”技術(shù)是通過數(shù)據(jù)冗余實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的。數(shù)據(jù)冗余。即寫數(shù)據(jù)時(shí)，不只是把數(shù)據(jù)寫到一個(gè)磁盤上，而是寫到多個(gè)磁盤上。以防某個(gè)磁盤出錯(cuò)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

一、“RAID”技術(shù)的6個(gè)級(jí)別

0級(jí)：數(shù)據(jù)分條分布于多張磁盤。這個(gè)級(jí)別沒有提供冗余，但傳輸數(shù)據(jù)的速度最快，適合于處理大文件。缺點(diǎn)是如果陣列中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)也將癱瘓。

1級(jí)：使用磁盤鏡像提供最可能的冗余容錯(cuò)。每次寫或更換數(shù)據(jù)時(shí)，同樣的操作也發(fā)生在另一張磁盤上，一旦這張磁盤失效。另一張盤將接手工作。但鏡像是不實(shí)際的和十分昂貴的，即使磁盤的成本下降，1級(jí)系統(tǒng)也只能對(duì)緊要任務(wù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有意義。

2級(jí)：將數(shù)據(jù)交叉分布于多張磁盤上，并用Hamming~產(chǎn)生奇偶信息，Hamming碼負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤及其位置。此級(jí)別系統(tǒng)現(xiàn)以不再使用。

3級(jí)和4級(jí)：將數(shù)據(jù)分布于多張磁盤，并將奇偶信息寫在一張專用盤上。3級(jí)系統(tǒng)是按字節(jié)分布數(shù)據(jù)的。而4級(jí)系統(tǒng)則按塊分布數(shù)據(jù)。如果磁盤失效，冗余將會(huì)丟失，但磁盤數(shù)據(jù)仍可以完好無損。這兩級(jí)系統(tǒng)最適合大量高速傳輸數(shù)據(jù)，奇偶信息是在寫數(shù)據(jù)過程中被計(jì)算出來的。

5級(jí)：將數(shù)據(jù)和奇偶信息分布在陣列中的全部磁盤上，從而避免了專用奇偶盤的需要。5級(jí)系統(tǒng)的讀寫操作可同時(shí)進(jìn)行，并使用Exclusive算法計(jì)算奇偶信息。這種算法最適合小型數(shù)據(jù)傳輸和處理，如電子郵件、文字處理、電子表格和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等。

二、“RAID”技術(shù)的窖錯(cuò)實(shí)現(xiàn)方式

“RAID”技術(shù)的容錯(cuò)可以通過軟件或硬件方式實(shí)現(xiàn)，Windows NT支持“RAID”的三種軟件實(shí)現(xiàn)方式，HPRAIDO、RAIDI~RAID5。

Windows N下中RAIDO的段集(Stripe Set)是把許多磁盤上未格式化的自由空間組成一個(gè)大的邏輯盤，然后把數(shù)據(jù)同時(shí)分布到所有的磁盤上，在Windows NT中RAIDO是把要寫入磁盤的數(shù)據(jù)分成大小相等的64K數(shù)據(jù)塊，并按同樣的順序均勻地寫入磁盤陣列中的每一個(gè)磁盤中，在Windows NT中實(shí)現(xiàn)RAID技術(shù)至少需要2個(gè)物理磁盤，而最多能支持32個(gè)，段集能由不同類型的磁盤組成，如SCSI、ESDIP~IDE等等。RAIDO能提高系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫能力，但其缺點(diǎn)就是沒有數(shù)據(jù)冗余，若段集中某個(gè)分區(qū)出錯(cuò)，則整個(gè)段集中的數(shù)據(jù)將全部丟失，因此，實(shí)際應(yīng)用過程中這種方式一般不被采用。

Windows NT中實(shí)現(xiàn)鏡像(RAIDI)是使用Ft—disk>sys實(shí)現(xiàn)把相同的數(shù)據(jù)寫入2個(gè)不同的物理磁盤上，因此，它至少需要2個(gè)磁盤。所以，其磁盤空間的利用率只有50％，相對(duì)其它“MID”方法，RAIDI代價(jià)較大，利用率低。在實(shí)現(xiàn)RAIDI的方法中，有兩種形式可供選擇：磁盤鏡像和磁盤雙工。磁盤鏡像是組成鏡像組的各個(gè)磁盤位于同一的磁盤控制器上，這種形式缺點(diǎn)是一旦磁盤控制器損壞，則鏡像組的2個(gè)磁盤都無法使用。磁盤雙工是組成鏡像組的各個(gè)磁盤位于不同的磁盤控制器上，這樣，若其中一個(gè)磁盤控制器出錯(cuò)，該鏡像組上的數(shù)據(jù)仍能繼續(xù)使用。因此，這種形式不但能保護(hù)磁盤的出錯(cuò)，還能保護(hù)控制器的出錯(cuò)，是一種較為理想的鏡像方式。

Windows NT支持RAID5是把數(shù)據(jù)及奇偶校驗(yàn)位同時(shí)寫入段集中，奇偶校驗(yàn)是校驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性的機(jī)制，其容錯(cuò)原理就是通過把奇偶校驗(yàn)信息寫入到每一個(gè)磁盤的分區(qū)中以實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的，它至少需要3個(gè)磁盤，在WindowsNT中，最多可以支持32個(gè)磁盤。Windows NT中的RAID5把奇偶校驗(yàn)信息分寫入磁盤陣列中的每一個(gè)磁盤中，若其中有一個(gè)磁盤出錯(cuò)，由于奇偶校驗(yàn)信息分布在各個(gè)磁盤中，數(shù)據(jù)能夠利用剩余的信息重建。因此，數(shù)據(jù)不會(huì)由于其中某一磁盤的出錯(cuò)而丟失。與RAIDI相比，其優(yōu)勢(shì)是較便宜，利用率高，如同樣使用4個(gè)磁盤，RAIDI的利用率僅為50％，而RAID5則可達(dá)75％，并且隨著磁盤數(shù)據(jù)的增加而提高，RAID5的缺點(diǎn)就是不能在引導(dǎo)或系統(tǒng)分區(qū)實(shí)現(xiàn)其容錯(cuò)機(jī)制。

在Windows NT Server 4，0中，“RAID”技術(shù)的具體應(yīng)用可通過DiskAdministrator中的Fault Tolerance予項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)，考慮到RAIDI和RAID5各有不同的特點(diǎn)，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，可充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，綜合應(yīng)用“RAID”技術(shù)。用利用率較低的RAIDI實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)和系統(tǒng)分區(qū)冗余，克服RAID5不能在該類分區(qū)實(shí)現(xiàn)冗余的缺點(diǎn)，而利用RAID5利用率高，較便宜的特點(diǎn)，對(duì)其余的數(shù)據(jù)完成窖錯(cuò)的任務(wù)。

在對(duì)引導(dǎo)和系統(tǒng)分區(qū)實(shí)行鏡像容錯(cuò)的時(shí)候，有一項(xiàng)很重要的工作要同時(shí)進(jìn)行，這就是要?jiǎng)?chuàng)建一張容錯(cuò)引導(dǎo)軟盤，以各引導(dǎo)分區(qū)所在物理磁盤出錯(cuò)時(shí)用于引導(dǎo)系統(tǒng)。下面是創(chuàng)建引導(dǎo)軟磁盤的步驟：

1、在運(yùn)行Windows NT操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上格式化軟磁盤，這一點(diǎn)很重要。因?yàn)樵诓皇荳indows NT的機(jī)器上格式化磁盤，無法正確引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)入Windows NT環(huán)境。

2、把Ntidr、ntderect、com、Ntbootdd。sys和qBoot，ini從硬盤中拷入引導(dǎo)軟盤中。

3、修改Boot，ini，使它指向引導(dǎo)分區(qū)的鏡像磁盤，使系統(tǒng)能從軟磁盤中引導(dǎo)Windows NT。