什么是板載RAID

什么是板載RAID

RAID是英文Redundant Array of Inexpensive Disks的縮寫，中文簡稱為廉價磁盤冗余陣列。RAID就是一種由多塊硬盤構成的冗余陣列。雖然RAID包含多塊硬盤，但是在操作系統(tǒng)下是作為一個獨立的大型存儲設備出現(xiàn)。利用RAID技術于存儲系統(tǒng)的好處主要有以下三種：

1. 通過把多個磁盤組織在一起作為一個邏輯卷提供磁盤跨越功能
2. 通過把數(shù)據(jù)分成多個數(shù)據(jù)塊（Block）并行寫入/讀出多個磁盤以提高訪問磁盤的速度
3. 通過鏡像或校驗操作提供容錯能力

　　最初開發(fā)RAID的主要目的是節(jié)省成本，當時幾塊小容量硬盤的價格總和要低于大容量的硬盤。目前來看RAID在節(jié)省成本方面的作用并不明顯，但是RAID可以充分發(fā)揮出多塊硬盤的優(yōu)勢，實現(xiàn)遠遠超出任何一塊單獨硬盤的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外，RAID還可以提供良好的容錯能力，在任何一塊硬盤出現(xiàn)問題的情況下都可以繼續(xù)工作，不會受到損壞硬盤的影響。

　　RAID技術分為幾種不同的等級，分別可以提供不同的速度，安全性和性價比。根據(jù)實際情況選擇適當?shù)腞AID級別可以滿足用戶對存儲系統(tǒng)可用性、性能和容量的要求。常用的RAID級別有以下幾種：NRAID，JBOD，RAID0，RAID1，RAID0+1，RAID3，RAID5等。目前經(jīng)常使用的是RAID5和RAID（0+1）。

NRAID
　　NRAID即Non-RAID，所有磁盤的容量組合成一個邏輯盤，沒有數(shù)據(jù)塊分條（no block stripping）。NRAID不提供數(shù)據(jù)冗余。要求至少一個磁盤。

JBOD
　　JBOD代表Just a Bunch of Drives，磁盤控制器把每個物理磁盤看作獨立的磁盤，因此每個磁盤都是獨立的邏輯盤。JBOD也不提供數(shù)據(jù)冗余。要求至少一個磁盤。

RAID 0
　　RAID 0即Data Stripping（數(shù)據(jù)分條技術）。整個邏輯盤的數(shù)據(jù)是被分條（stripped）分布在多個物理磁盤上，可以并行讀/寫，提供最快的速度，但沒有冗余能力。要求至少兩個磁盤。我們通過RAID 0可以獲得更大的單個邏輯盤的容量，且通過對多個磁盤的同時讀取獲得更高的存取速度。RAID 0首先考慮的是磁盤的速度和容量，忽略了安全，只要其中一個磁盤出了問題，那么整個陣列的數(shù)據(jù)都會不保了。

RAID 1
　　RAID 1，又稱鏡像方式，也就是數(shù)據(jù)的冗余。在整個鏡像過程中，只有一半的磁盤容量是有效的（另一半磁盤容量用來存放同樣的數(shù)據(jù)）。同RAID 0相比，RAID 1首先考慮的是安全性，容量減半、速度不變。

RAID 0+1
　　為了達到既高速又安全，出現(xiàn)了RAID 10（或者叫RAID 0+1），可以把RAID 10簡單地理解成由多個磁盤組成的RAID 0陣列再進行鏡像。

RAID 3和RAID 5
　　RAID 3和RAID 5都是校驗方式。RAID 3的工作方式是用一塊磁盤存放校驗數(shù)據(jù)。由于任何數(shù)據(jù)的改變都要修改相應的數(shù)據(jù)校驗信息，存放數(shù)據(jù)的磁盤有好幾個且并行工作，而存放校驗數(shù)據(jù)的磁盤只有一個，這就帶來了校驗數(shù)據(jù)存放時的瓶頸。RAID 5的工作方式是將各個磁盤生成的數(shù)據(jù)校驗切成塊，分別存放到組成陣列的各個磁盤中去，這樣就緩解了校驗數(shù)據(jù)存放時所產(chǎn)生的瓶頸問題，但是分割數(shù)據(jù)及控制存放都要付出速度上的代價。

　　按照硬盤接口的不同，RAID分為SCSI RAID，IDE RAID和SATA RAID。其中，SCSI RAID主要用于要求高性能和高可靠性的服務器/工作站，而臺式機中主要采用IDE RAID和SATA RAID。

　　以前RAID功能主要依靠在主板上插接RAID控制卡實現(xiàn)，而現(xiàn)在越來越多的主板都添加了板載RAID芯片直接實現(xiàn)RAID功能，目前主流的RAID芯片有HighPoint的HTP372和Promise的PDC20265R，而英特爾更進一步，直接在主板芯片組中支持RAID，其ICH5R南橋芯片中就內置了SATA RAID功能，這也代表著未來板載RAID的發(fā)展方向---芯片組集成RAID。

Matrix RAID：
　　Matrix RAID即所謂的“矩陣RAID”，是ICH6R南橋所支持的一種廉價的磁盤冗余技術，是一種經(jīng)濟性高的新穎RAID解決方案。Matrix RAID技術的原理相當簡單，只需要兩塊硬盤就能實現(xiàn)了RAID 0和RAID 1磁盤陣列，并且不需要添加額外的RAID控制器，這正是我們普通用戶所期望的。Matrix RAID需要硬件層和軟件層同時支持才能實現(xiàn)，硬件方面目前就是ICH6R南橋以及更高階的ICH6RW南橋，而Intel Application Acclerator軟件和Windows操作系統(tǒng)均對軟件層提供了支持。

　　Matrix RAID的原理就是將每個硬盤容量各分成兩部分(即：將一個硬盤虛擬成兩個子硬盤，這時子硬盤總數(shù)為4個)，其中用兩個虛擬子硬盤來創(chuàng)建RAID0模式以提高效能，而其它兩個虛擬子硬盤則透過鏡像備份組成RAID 1用來備份數(shù)據(jù)。在Matrix RAID模式中數(shù)據(jù)存儲模式如下：兩個磁盤驅動器的第一部分被用來創(chuàng)建RAID 0陣列，主要用來存儲操作系統(tǒng)、應用程序和交換文件，這是因為磁盤開始的區(qū)域擁有較高的存取速度，Matrix RAID將RAID 0邏輯分割區(qū)置于硬盤前端(外圈)的主因，是可以讓需要效能的模塊得到最好的效能表現(xiàn)；而兩個磁盤驅動器的第二部分用來創(chuàng)建RAID1模式，主要用來存儲用戶個人的文件和數(shù)據(jù)。

　　例如，使用兩塊120GB的硬盤，可以將兩塊硬盤的前60GB組成120GB的邏輯分割區(qū)，然后剩下兩個60GB區(qū)塊組成一個60GB的數(shù)據(jù)備份分割區(qū)。像需要高效能、卻不需要安全性的應用，就可以安裝在RAID 0分割區(qū)，而需要安全性備分的數(shù)據(jù)，則可安裝在RAID 1分割區(qū)。換言之，使用者得到的總硬盤空間是180GB，和傳統(tǒng)的RAID 0+1相比，容量使用的效益非常的高，而且在容量配置上有著更高的彈性。如果發(fā)生硬盤損毀，RAID 0分割區(qū)數(shù)據(jù)自然無法復原，但是RAID 1分割區(qū)的數(shù)據(jù)卻會得到保全。

　　可以說，利用Matrix RAID技術，我們只需要2個硬盤就可以在獲取高效數(shù)據(jù)存取的同時又能確保數(shù)據(jù)安全性。這意味著普通用戶也可以低成本享受到RAID 0+1應用模式。

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NV RAID：
　　NV RAID是nVidia自行開發(fā)的RAID技術，隨著nForce各系列芯片組的發(fā)展也不斷推陳出新。相對于其它RAID技術而言，目前最新的nForce4系列芯片組的NV RAID具有自己的鮮明特點，主要是以下幾點：

?? (1)交錯式RAID(Cross-Controller RAID)：交錯式RAID即俗稱的混合式RAID，也就是將SATA接口的硬盤與IDE接口的硬盤聯(lián)合起來組成一個RAID模式。交錯式RAID在nForce3 250系列芯片組中便已經(jīng)出現(xiàn)，在nForce 4系列芯片組身上該功能得到延續(xù)和增強。
?? (2)熱冗余備份功能：在nForce 4系列芯片組中，因支持Serial ATA 2.0的熱插拔功能，用戶可以在使用過程中更換損壞的硬盤，并在運行狀態(tài)下重新建立一個新的鏡像，確保重要數(shù)據(jù)的安全性。更為可喜的是，nForce 4的nVIDIA RAID控制器還允許用戶為運行中的RAID系統(tǒng)增加一個冗余備份特性，而不必理會系統(tǒng)采用哪一種RAID模式，用戶可以在驅動程序提供的“管理工具”中指派任何一個多余的硬盤用作RAID系統(tǒng)的熱備份。該熱冗余硬盤可以讓多個RAID系統(tǒng)(如一個RAID 0和一個RAID1)共享，也可以為其中一個RAID系統(tǒng)所獨自占有，功能類似于時下的高端RAID系統(tǒng)。
?? (3)簡易的RAID模式遷移：nForce 4系列芯片組的NV RAID模塊新增了一個名為“Morphing”的新功能，用戶只需要選擇轉換之后的RAID模式，而后執(zhí)行“Morphing”操作，RAID刪除和模式重設的工作可以自動完成，無需人為干預，易用性明顯提高。