[轉貼] [轉貼]磁碟陣列(Raid)原理

harrison0621

現在己經有很多主機板都內建了IDE RAID晶片，除了提供ATA/133功能外，也提供了磁碟陣列功能，給使用者一個完整的IDE周邊解決方案。不過，應該還有很多人弄不清楚磁碟陣列是什麼，對磁碟陣列的使用及工作原理也有很多疑問。在這裏我們就來介紹一下磁碟陣列(RAID)的概念與工作原理，相信對各位會有所幫助。

※什麼是磁碟陣列？

　　磁碟陣列簡稱RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)，有”價格便宜且多餘的磁碟陣列”之意。其原理是利用陣列方式來作磁碟組，配合資料分散排列的設計，提升資料的安全性。磁碟陣列主要針對硬碟，在容量及速度上，無法跟上CPU及記憶體的發展，提出改善方法。磁碟陣列是由很多便宜、容量較小、穩定性較高、速度較慢磁碟，組合成一個大型的磁碟組，利用個別磁碟提供資料所產生的加成效果來提升整個磁碟系統的效能。同時，在儲存資料時，利用這項技術，將資料切割成許多區段，分別存放在各個硬碟上。

　　磁碟陣列還能利用同位元檢查(Parity Check)的觀念，在陣列中任一顆硬碟故障時，仍可讀出資料，在資料重建時，將故障硬碟內的資料，經計算後重新置入新硬碟中。

※磁碟陣列的由來：

　　由美國柏克萊大學(University of California-Berkeley)在１９８７年，發表的文章：”A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中，談到了RAID這個字彙，而且定義了RAID的5層級。柏克萊大學研究其研究目的為，反應當時CPU快速的性能。CPU效能每年大約成長30～50%，而硬磁機只能成長約7%。研究小組希望能找出一種新的技術，在短期內，立即提升效能來平衡電腦的運算能力。在當時，柏克萊研究小組的主要研究目的是效能與成本。

　　另外，研究小組也設計出容錯(fault-tolerance)，邏輯資料備份(logical data redundancy)，而產生了RAID 理論。研究初期，便宜(Inexpensive)的磁碟也是主要的重點，但後來發現，大量便宜磁碟組合並不能適用於現實的生產環境，後來Inexpensive被改為independence，許多獨立的磁碟組。

※磁碟陣列，時事所趨：

　　自有PC以來，硬碟是最常使用的儲存裝置。但在整個電腦系統架構中，跟CPU與RAM來比，硬碟的速度是PC中最弱的設備之一。所以，為了加速電腦整體的資料流量，增加儲存的吞吐量，進階改進硬碟資料的安全，磁碟陣列的設計因應而生。

　　硬碟隨著科技的日新月異，現在其容量已達40GB以上，轉速到了1萬轉，甚至15000轉，而且價格實在是很便宜，再加現在企業流行，人力資源規畫(Enterprise Resource Planning：ERP)是每個公司建構網路的主要目標。所以，利用區域網路來傳遞資料，伺服器所使用的硬碟顯得非常重要，除了容量大、速度快之外，穩定更是基本要求。基於此因，磁碟陣列開始廣泛的應用在個人電腦上。

　　磁碟陣列其樣式有三種，一是外接式磁碟陣列櫃、二是內接式磁碟陣列卡，三是利用軟體來模擬。外接式磁碟陣列櫃最常被使用大型伺服器上，具可熱抽換(Hot Swap)的特性，不過這類產品的價格都很貴。內接式磁碟陣列卡，因為價格便宜，但需要較高的安裝技術，適合技術人員使用操作。另外利用軟體模擬的方式，由於會拖累機器的速度，不適合大資料流量的伺服器。

　由上述可知，現在IDE磁碟陣列大行其道的道理；IDE介面硬碟的穩定度與效能表現已有很大的提升，加上成本考量，所以採用IDE介面硬碟來作為磁碟陣列的決解方案，可說是最佳的方式。

※磁碟陣列有那些優點：

　１.傳輸速率快
　２.儲存容量可提升
　３.提升I/O每秒的數量
　４.增加資料安全性及穩定性
　５.大量資料快速及簡易管理
　６.增加可用運時間，減少維護

rocky.gary

RAID發展至今，常見基本款有0, 1, 5, 6，衍生出來有10, 50, 60
但沒有一種能 "絕對" 保證資料不會出問題，差別只是在機率與成本。
以上各種組合，自十幾年前SCSI時代至今都曾用過些時日，有個小小心得...

個人使用，還是用Mirror (RAID 0)就好，簡單成本嘛...反正容量又不是很大，簡單就好。
另外再定期備份至其他儲存設備，就外接一顆同容量的。

RAID 5, 6 雖然只要不同時掛掉(RAID 5: 1顆 /  RAID 6: 2顆)硬碟，都可透過運算重建，但時間很久外，也曾發生重建失敗的案例。

Mirror兩顆映射，掛了1顆；換上新的再copy一次，相對簡單；就算不換，單顆就像一般硬碟使用，無差異。也不用擔心控制器或軟體相容性問題。

最後，曾聽聞最慘烈的災情是，某國際大廠的RAID卡出問題，把一家公司的RAID全毁。如果沒另外備份，那就100%沒解了。