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

我國的信息化建設(shè)是在國家的統(tǒng)一規(guī)劃和組織下進行的，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，并在我國信息資源開發(fā)領(lǐng)域，做出了巨大的貢獻，促進了我國現(xiàn)代建設(shè)的進程，在現(xiàn)代化進程不斷加深的過程中，各個領(lǐng)域的信息量也在增加，這對于信息處理技術(shù)的要求也有了更高的要求，計算機以及通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為了一個必然趨勢，在這些技術(shù)中，RAID 技術(shù)是一種具有明顯優(yōu)勢而逐漸被我國各個領(lǐng)域應(yīng)用起來的技術(shù)。

1 RAID 技術(shù)簡介

所謂的RAID 技術(shù)，就是一種采用多種磁盤驅(qū)動器來儲存信息的信息儲存系統(tǒng)，并能夠應(yīng)用在不同儲存技術(shù)中實現(xiàn)不同等級的冗余，錯誤恢復(fù)以及數(shù)據(jù)保護功能通過RAID 技術(shù)可以提高計算保存數(shù)據(jù)的安全性，同時對于磁盤列陣的操作與單個磁盤也一樣，使用者不需要可以的進行數(shù)據(jù)規(guī)劃在磁盤上，因此，就有效的釋放了磁盤的空間，使磁盤使用率得到了有效的提高。RAID 技術(shù)分為很多級別，具體為RAID0、RAID1、RAID0+1、RAID3、RAID5、RAID6、RAID7、RAID5E、RAID5EE 等。在這技術(shù)當中，RAID5 是應(yīng)用最為廣泛的，其與RAID3 之間有著巨大區(qū)別，RAID5 實現(xiàn)了平均分配校驗數(shù)據(jù)在各個磁盤上。并且具有更加強大的數(shù)據(jù)安全性，以及讀寫速度，并且空間利用率也非常高，正是因為具有這些有點，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出現(xiàn)了問題，那么就會導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，從降低整個系統(tǒng)的性能。下面圖1 為AID5 條帶化數(shù)據(jù)和校驗信息存放示意圖。

圖1 AID5 條帶化數(shù)據(jù)和校驗信息存放示意圖

而RAID3則是在不同的硬盤上jinx那個數(shù)據(jù)快分布的技術(shù)，所采用的是單一的奇數(shù)、偶數(shù)驗對方法，這個時候，如果單塊磁盤出故障，奇偶盤連同其他的數(shù)據(jù)盤就會再次進行數(shù)據(jù)的整合，不會導(dǎo)致系統(tǒng)停止運行，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)進行使用，比如：繪圖、數(shù)據(jù)倉儲以及影響和傳輸?shù)取６鳵AID6 與RAID5 之間最大的不同在于其每一個磁盤都會提供2 個校對碼，圖2 所示，正是因為如此，RAID6 的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力會更強，那么如果是這種系統(tǒng)的中列陣出現(xiàn)故障，那么，其故障磁盤的數(shù)量可以是同時兩個，與其相對應(yīng)的陣列磁盤數(shù)量則在四個，不過在增加一位校驗位后,就需要一個比較復(fù)雜的控制器來進行控制,同時也使磁盤的寫能力降低,并且還需要占用一定的磁盤空間。因此,這種RAID 級別應(yīng)用還比較少,圖2 為RAID6 校驗數(shù)據(jù)存放示意圖。

2 RAID 技術(shù)的工作原理及特點

2.1 技術(shù)原理

一般來說RAID 系統(tǒng)是由兩個部分構(gòu)成，一部分為RAID 控制器，另一部分為RAID 磁盤列陣。其中控制器是最為關(guān)鍵的部分，主要是負責針對路由以及緩沖、管理主機與磁盤列陣之間的數(shù)據(jù)傳輸，而磁盤列陣則是由兩個或者兩個以上的磁盤組合而成的統(tǒng)一管理程序，如果使用者對這些程序進行操作的時候，那么管理程序就會對著操作進行處理，并將處理的結(jié)果展示給用戶，并且用戶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

這種技術(shù)具有傳輸速度快，數(shù)據(jù)處理量大，能夠同時處理多個磁盤的優(yōu)勢，RAID 技術(shù)能夠同時采用兩個或者兩個以上的磁盤，因此，系統(tǒng)的運行效率得到了巨大的提供，并且因為多個磁盤同時使用，數(shù)據(jù)儲存量也有了提供，可以說這種技術(shù)的與單個磁盤驅(qū)動的傳輸速度相比，可以高出上百倍，這也是人類設(shè)計以及推廣這種技術(shù)的最基本目的。另外，RAID 技術(shù)還有一個特點，那就是容錯能力強大，能夠提供數(shù)據(jù)的安全性，對于普通的磁盤驅(qū)動來說，是不能夠進行容錯處理的，而對于RAID 技術(shù)來說，其容錯功能是一每個磁盤的驅(qū)動器為基礎(chǔ)，在它們的硬件容錯功能之上實現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)安全性。在大部分的RAID 模式中，基本都具有相對完善的相互驗證校對以及恢復(fù)措施，有的還能夠直接進行相互鏡像備份，這也是此項技術(shù)的容錯能力更加強大。再次RAID 還具有一個非常重要的功能，那就是功能冗余，正是因為如此，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)操作的可行性，同時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)功能在正常使用時可以有效的進行硬盤替換，也就說，如果硬盤出現(xiàn)故障問題，那么其所具有功能冗余會保障其它各部分數(shù)據(jù)的安全，不會增加額外損失，最后，就是輔助技術(shù)，在使用RAID 系統(tǒng)的過程中，對于各種讀寫數(shù)據(jù)，必須要消耗大量的時間去處理和校對，那么這樣一來就產(chǎn)生了操作上的苦難，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)地運行效率降低，為了能夠克服這個問題，系統(tǒng)中便融入了能夠處理病助寫盤以及數(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 校驗數(shù)據(jù)存放示意圖

3 RAID 技術(shù)在信息存儲中的應(yīng)用

3.1 針對RAID 技術(shù)的實現(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網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來實現(xiàn)自身磁盤的管理功能的，并與普通的SCSI 卡上的多個此片進行配置，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)可以實現(xiàn)RAID1 功能。同時軟件列陣是具有數(shù)據(jù)冗余功能的，但是這樣一來也有可能會降低系統(tǒng)的整體性能，硬件列陣則是采用專業(yè)化的磁盤列陣卡來進行的，目前我國所采用的非入門級的服務(wù)器所采用的基本都是提供磁盤列陣卡，包括集成主板以及非集成主板，都能夠很容易的實現(xiàn)列陣功能。針對硬件而言，實現(xiàn)在線擴容以及動態(tài)修改陣列級別是必須具備的基礎(chǔ)功能，同時還需要具備數(shù)據(jù)恢復(fù)以及驅(qū)動器漫游、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，可靠性以及可用性管理方案。

4 RAID 的安全管理

4.1 注意檢查運行日志文件

日志的作用就是對日常的磁盤運行情況進行記錄，記錄非常詳細，包括每一個事件的序號、嚴重級別以及有關(guān)服務(wù)器的IP 地址等。這些信息能夠為故障的排除提供非常重要的依據(jù)。

4.2 注意備份系統(tǒng)配置參數(shù)

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

4.3 定時備份重要數(shù)據(jù)

并不是進行了磁盤列陣配備就結(jié)束的，如果從設(shè)備本身來看，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，磁盤冗余以及磁盤等技術(shù)來實現(xiàn)，為了能夠滿足這些需求，就必須要進行數(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，一般會使用磁帶或者光盤之類的設(shè)備，除此之外，還有一種方式就是操作系統(tǒng)自行進行本地備份，以及遠程備份等。

4.4 建立熱備用磁盤

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

4.5 定期檢查數(shù)據(jù)一致性

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

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段，RAID 技術(shù)在我國的應(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)不斷深入的過程中，不同的企業(yè)，應(yīng)該從自身的需求以及實際特點出發(fā)，科學(xué)合理的選擇相對應(yīng)的RAID 模式，通過這項技術(shù)實現(xiàn)自身信息化管理與辦公水平的提高。我國社會的發(fā)展以及國際地位的提高，與國內(nèi)的計算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展有著密切聯(lián)系，與國外很多發(fā)達國家相比，我國在這個方面一直比較薄弱，因此，加大研究力度，在國家政府的大力支持下，積極的進行更加全面、深入的研究，是非常必要的。

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