信息化建設(shè)中的RAID 技術(shù)應(yīng)用分析

許 芳

（武警后勤信息中心，北京，100089)

0 引言

我國(guó)的信息化建設(shè)是在國(guó)家的統(tǒng)一規(guī)劃和組織下進(jìn)行的，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及教育科學(xué)技術(shù)等方面都發(fā)揮著重要作用，并在我國(guó)信息資源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，做出了巨大的貢獻(xiàn)，促進(jìn)了我國(guó)現(xiàn)代建設(shè)的進(jìn)程，在現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加深的過(guò)程中，各個(gè)領(lǐng)域的信息量也在增加，這對(duì)于信息處理技術(shù)的要求也有了更高的要求，計(jì)算機(jī)以及通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為了一個(gè)必然趨勢(shì)，在這些技術(shù)中，RAID 技術(shù)是一種具有明顯優(yōu)勢(shì)而逐漸被我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用起來(lái)的技術(shù)。

1 RAID 技術(shù)簡(jiǎn)介

所謂的RAID 技術(shù)，就是一種采用多種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器來(lái)儲(chǔ)存信息的信息儲(chǔ)存系統(tǒng)，并能夠應(yīng)用在不同儲(chǔ)存技術(shù)中實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)的冗余，錯(cuò)誤恢復(fù)以及數(shù)據(jù)保護(hù)功能通過(guò)RAID 技術(shù)可以提高計(jì)算保存數(shù)據(jù)的安全性，同時(shí)對(duì)于磁盤(pán)列陣的操作與單個(gè)磁盤(pán)也一樣，使用者不需要可以的進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)劃在磁盤(pán)上，因此，就有效的釋放了磁盤(pán)的空間，使磁盤(pán)使用率得到了有效的提高。RAID 技術(shù)分為很多級(jí)別，具體為RAID0、RAID1、RAID0+1、RAID3、RAID5、RAID6、RAID7、RAID5E、RAID5EE 等。在這技術(shù)當(dāng)中，RAID5 是應(yīng)用最為廣泛的，其與RAID3 之間有著巨大區(qū)別，RAID5 實(shí)現(xiàn)了平均分配校驗(yàn)數(shù)據(jù)在各個(gè)磁盤(pán)上。并且具有更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)安全性，以及讀寫(xiě)速度，并且空間利用率也非常高，正是因?yàn)榫哂羞@些有點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但是RAID5 也具有一些不足，那就是如果其中一塊磁盤(pán)出現(xiàn)了問(wèn)題，那么就會(huì)導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，從降低整個(gè)系統(tǒng)的性能。下面圖1 為AID5 條帶化數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息存放示意圖。

圖1 AID5 條帶化數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息存放示意圖

而RAID3則是在不同的硬盤(pán)上jinx那個(gè)數(shù)據(jù)快分布的技術(shù)，所采用的是單一的奇數(shù)、偶數(shù)驗(yàn)對(duì)方法，這個(gè)時(shí)候，如果單塊磁盤(pán)出故障，奇偶盤(pán)連同其他的數(shù)據(jù)盤(pán)就會(huì)再次進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停止運(yùn)行，而RAID3 這種技術(shù)具有 一定的局限性，它比較適合在一些大型數(shù)據(jù)檔案系統(tǒng)進(jìn)行使用，比如：繪圖、數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)以及影響和傳輸?shù)?。而RAID6 與RAID5 之間最大的不同在于其每一個(gè)磁盤(pán)都會(huì)提供2 個(gè)校對(duì)碼，圖2 所示，正是因?yàn)槿绱?，RAID6 的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力會(huì)更強(qiáng)，那么如果是這種系統(tǒng)的中列陣出現(xiàn)故障，那么，其故障磁盤(pán)的數(shù)量可以是同時(shí)兩個(gè)，與其相對(duì)應(yīng)的陣列磁盤(pán)數(shù)量則在四個(gè)，不過(guò)在增加一位校驗(yàn)位后,就需要一個(gè)比較復(fù)雜的控制器來(lái)進(jìn)行控制,同時(shí)也使磁盤(pán)的寫(xiě)能力降低,并且還需要占用一定的磁盤(pán)空間。因此,這種RAID 級(jí)別應(yīng)用還比較少,圖2 為RAID6 校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放示意圖。

2 RAID 技術(shù)的工作原理及特點(diǎn)

2.1 技術(shù)原理

一般來(lái)說(shuō)RAID 系統(tǒng)是由兩個(gè)部分構(gòu)成，一部分為RAID 控制器，另一部分為RAID 磁盤(pán)列陣。其中控制器是最為關(guān)鍵的部分，主要是負(fù)責(zé)針對(duì)路由以及緩沖、管理主機(jī)與磁盤(pán)列陣之間的數(shù)據(jù)傳輸，而磁盤(pán)列陣則是由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的磁盤(pán)組合而成的統(tǒng)一管理程序，如果使用者對(duì)這些程序進(jìn)行操作的時(shí)候，那么管理程序就會(huì)對(duì)著操作進(jìn)行處理，并將處理的結(jié)果展示給用戶(hù)，并且用戶(hù)操作這些列陣的方法與普通列陣的方法相同，操作上不存在困難。

2.2 RAID 的特點(diǎn)

這種技術(shù)具有傳輸速度快，數(shù)據(jù)處理量大，能夠同時(shí)處理多個(gè)磁盤(pán)的優(yōu)勢(shì)，RAID 技術(shù)能夠同時(shí)采用兩個(gè)或者兩個(gè)以上的磁盤(pán)，因此，系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到了巨大的提供，并且因?yàn)槎鄠€(gè)磁盤(pán)同時(shí)使用，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量也有了提供，可以說(shuō)這種技術(shù)的與單個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)的傳輸速度相比，可以高出上百倍，這也是人類(lèi)設(shè)計(jì)以及推廣這種技術(shù)的最基本目的。另外，RAID 技術(shù)還有一個(gè)特點(diǎn)，那就是容錯(cuò)能力強(qiáng)大，能夠提供數(shù)據(jù)的安全性，對(duì)于普通的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，是不能夠進(jìn)行容錯(cuò)處理的，而對(duì)于RAID 技術(shù)來(lái)說(shuō)，其容錯(cuò)功能是一每個(gè)磁盤(pán)的驅(qū)動(dòng)器為基礎(chǔ)，在它們的硬件容錯(cuò)功能之上實(shí)現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)安全性。在大部分的RAID 模式中，基本都具有相對(duì)完善的相互驗(yàn)證校對(duì)以及恢復(fù)措施，有的還能夠直接進(jìn)行相互鏡像備份，這也是此項(xiàng)技術(shù)的容錯(cuò)能力更加強(qiáng)大。再次RAID 還具有一個(gè)非常重要的功能，那就是功能冗余，正是因?yàn)槿绱?，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)操作的可行性，同時(shí)也提高了其工作效率，值得一提的就是在熱備份功能方面，折現(xiàn)功能在正常使用時(shí)可以有效的進(jìn)行硬盤(pán)替換，也就說(shuō)，如果硬盤(pán)出現(xiàn)故障問(wèn)題，那么其所具有功能冗余會(huì)保障其它各部分?jǐn)?shù)據(jù)的安全，不會(huì)增加額外損失，最后，就是輔助技術(shù)，在使用RAID 系統(tǒng)的過(guò)程中，對(duì)于各種讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，必須要消耗大量的時(shí)間去處理和校對(duì)，那么這樣一來(lái)就產(chǎn)生了操作上的苦難，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)地運(yùn)行效率降低，為了能夠克服這個(gè)問(wèn)題，系統(tǒng)中便融入了能夠處理病助寫(xiě)盤(pán)以及數(shù)據(jù)映射技巧等技術(shù)，從而有效的提高了RAID 的整體性能。

圖2 RAID6 校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放示意圖

3 RAID 技術(shù)在信息存儲(chǔ)中的應(yīng)用

3.1 針對(duì)RAID 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式，具體表現(xiàn)為兩種，分別為軟件陣列以及硬件陣列。其中軟件列陣是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自身磁盤(pán)的管理功能的，并與普通的SCSI 卡上的多個(gè)此片進(jìn)行配置，從而構(gòu)成列陣。比如，微軟的WindowsNT/2000Server/Server2003 和NetVoll 的NetWare 兩種操作系統(tǒng)都可以提供軟件陣列功能。

3.2 其中WindowsNT/2000Server/Server2003 可以提供RAID0,RAID1,RAID5；NetWare 操作系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)RAID1 功能。同時(shí)軟件列陣是具有數(shù)據(jù)冗余功能的，但是這樣一來(lái)也有可能會(huì)降低系統(tǒng)的整體性能，硬件列陣則是采用專(zhuān)業(yè)化的磁盤(pán)列陣卡來(lái)進(jìn)行的，目前我國(guó)所采用的非入門(mén)級(jí)的服務(wù)器所采用的基本都是提供磁盤(pán)列陣卡，包括集成主板以及非集成主板，都能夠很容易的實(shí)現(xiàn)列陣功能。針對(duì)硬件而言，實(shí)現(xiàn)在線擴(kuò)容以及動(dòng)態(tài)修改陣列級(jí)別是必須具備的基礎(chǔ)功能，同時(shí)還需要具備數(shù)據(jù)恢復(fù)以及驅(qū)動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。硬件基于電腦是非常重要的部分，能夠提供數(shù)據(jù)保護(hù)，可靠性以及可用性管理方案。

4 RAID 的安全管理

4.1 注意檢查運(yùn)行日志文件

日志的作用就是對(duì)日常的磁盤(pán)運(yùn)行情況進(jìn)行記錄，記錄非常詳細(xì)，包括每一個(gè)事件的序號(hào)、嚴(yán)重級(jí)別以及有關(guān)服務(wù)器的IP 地址等。這些信息能夠?yàn)楣收系呐懦峁┓浅Ｖ匾囊罁?jù)。

4.2 注意備份系統(tǒng)配置參數(shù)

在磁盤(pán)列陣建立之后，必須要馬上對(duì)其邏輯配置、物理以及狀態(tài)配置參數(shù)進(jìn)行記錄，包括邏輯盤(pán)大小在內(nèi)的RAID 類(lèi)型、條帶容量都需要記錄。尤其是物理磁盤(pán)的組成，它的通道號(hào)，目標(biāo)序列號(hào)、生產(chǎn)日期和生產(chǎn)廠家、容量等。

4.3 定時(shí)備份重要數(shù)據(jù)

并不是進(jìn)行了磁盤(pán)列陣配備就結(jié)束的，如果從設(shè)備本身來(lái)看，其成本、復(fù)雜性等方面，都需要有相應(yīng)的列陣控制器冗余，磁盤(pán)冗余以及磁盤(pán)等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了能夠滿(mǎn)足這些需求，就必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，尤其是一些重要的數(shù)據(jù)，例如：在數(shù)據(jù)備份方面，采用介質(zhì)的話，一般會(huì)使用磁帶或者光盤(pán)之類(lèi)的設(shè)備，除此之外，還有一種方式就是操作系統(tǒng)自行進(jìn)行本地備份，以及遠(yuǎn)程備份等。

4.4 建立熱備用磁盤(pán)

在RAID 技術(shù)中，熱備磁盤(pán)也同樣是非常重要的部分，如果列陣中一個(gè)磁盤(pán)出現(xiàn)問(wèn)題，那么一直處于待機(jī)狀態(tài)的其他磁盤(pán)就能夠立刻代替它進(jìn)行運(yùn)行，保障整個(gè)系統(tǒng)地完整性與安全性。熱備磁盤(pán)還必須同時(shí)媽祖三個(gè)條件，分別為：空間容量大的鼓掌盤(pán)，空盤(pán)以及列陣控制器自動(dòng)重建數(shù)據(jù)功能必須有效。熱備用磁盤(pán)增加了一次數(shù)據(jù)逃生的機(jī)會(huì),系統(tǒng)管理員要及時(shí)更換發(fā)生故障的磁盤(pán),并指定新的熱備用磁盤(pán)。

4.5 定期檢查數(shù)據(jù)一致性

進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查時(shí)，采用此項(xiàng)技術(shù)，能夠有效的提高檢查的效率與質(zhì)量，它能夠進(jìn)行鏡像一次性檢查，或者是對(duì)數(shù)據(jù)盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)從新檢查，一致性檢查一般間隔時(shí)間以每周1～2 次為宜。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，RAID 技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，并且也限度成熟，在很多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。在信息化建設(shè)不斷深入的過(guò)程中，不同的企業(yè)，應(yīng)該從自身的需求以及實(shí)際特點(diǎn)出發(fā)，科學(xué)合理的選擇相對(duì)應(yīng)的RAID 模式，通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自身信息化管理與辦公水平的提高。我國(guó)社會(huì)的發(fā)展以及國(guó)際地位的提高，與國(guó)內(nèi)的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展有著密切聯(lián)系，與國(guó)外很多發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在這個(gè)方面一直比較薄弱，因此，加大研究力度，在國(guó)家政府的大力支持下，積極的進(jìn)行更加全面、深入的研究，是非常必要的。

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