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针对EMC CX系列讲解Raid类型及利弊权衡

2011年08月30日
IT168.com/arronax_zyj

EMC CX-series系列磁盘阵列中使用RAID(独立磁盘冗余)技术,通过 RAID技术,可以将单独的磁盘组成一个逻辑单元(LUN)以提高可靠性和性能。在这一系列中支持5种RAID级别以及两种磁盘设置:(单个单元和 hotspare热备盘)。你可以通过使用存储系统管理实用程序绑定磁盘以将其组成一个RAID组。其中4钟RAID级别使用磁盘条带化,两种使用镜像。

  什么是磁盘条带化(RAID)

  通过使用磁盘条带,存储系统硬件可以同时且独立地从多个磁盘读写数据。磁盘条带化通过允许若干读/写磁头同时执行来增强性能。 从每个磁盘读取或向其写入的信息量组成了条带元素大小。条带大小等于条带元素大小乘以组中的磁盘数。例如:假设条带元素大小 (Stripe element size)为128个扇区(默认)。如果组中有5个磁盘,则用5*条带元素大小128=640个扇区。在大多数RAID 类型中,存储系统均使用磁盘条带化。

  什么是镜像:镜像维护了逻辑磁盘映像的拷贝,可 以在无法访问source image时继续提供访问。镜像包括硬件镜像(SP同步磁盘映像)和软件镜像(操作系统同步映像)。但操作系统同步映像会占用 服务器资源。在存储系统中,可以通过将磁盘绑定为RAID1镜像对或RAID1/0组来创建硬件镜像。对于任一RAID类型的LUN,存储系统可以使用 MirrorView软件维护远程拷贝。

  RAID类型 RAID 5组(单个存取阵列)

  RAID 5组通常包括5个磁盘,但也可以包含3-16块磁盘,RAID 5使用磁盘条带化。使用RAID5组最多可以创建32个RAID 5 LUN,以将磁盘空间分配给不同的用户、服务器及应用。

  存储系统将写入奇偶校验信息,以在组中某个磁盘出现故障时能够继续运行。更换故障磁盘后,SP使用存储在正常工作磁盘上的信息来重建组。在重建过程中,系统性能会降低。但是,存储系统可以继续运行,并且用户可以访问所有数据(包括存储在故障磁盘上的数据)

磁盘条带化(RAID)与RAID5

  上图显示了5个磁盘的RAID5组,具有缺省条带元素大小(Stripe element size)的用户数据和奇偶校验数据。条带大小是所有条带元素的总和,注意:条带元素大小缺省为128个扇区,即65536字节。另外RAID5组具有优异的读取性能和良好的写入性能。优异的写入性能主要得益于存储系统缓存。
 

  RAID 3组(并行存储阵列)

  RAID3组由5个或9个磁盘组成。硬件始终从所有磁盘中读写数据。RAID3组使用磁盘条带化。为了维护RAID3的性能,你可以为每个RAID3组仅创建一个LUN。

  存储系统将写入奇偶校验信息,以在组中某个磁盘出现故障时能够继续运行。更换故障磁盘后,SP使用存储在正常工作磁盘上的信息来重建组。在重建过程中,系统 性能会降低。但是,存储系统可以继续运行,并且用户可以访问所有数据(包括存储在故障磁盘上的数据),这与RAID5相同。

RAID 3组(并行存储阵列)

  如上图显示了RAID3组中数据块大小为2KB的用户数据和奇偶校验数据。RAID3和RAID5的不同点在于:

  1.RAID3组中,硬件顺序处理磁盘请求,而RAID5组中,硬件可以间隔处理磁盘请求。

  2.RAID3组中,奇偶校验信息存储在一个磁盘上,而RAID5组中,奇偶校验信息存储在所有磁盘上。

  3.RAID3组中,每个磁盘的I/O仅在较小单位(一个扇区)内进行。

  另外,每个RAID3组均需要一些专用SP内存(建议每组为6MB)。此内存在创建组时进行分配,不能再用于存储系统缓存。为了获得最佳性能,建议不要把RAID3组和RAID5、RAID1/0或RAID0组同时使用,但因为RAID1和单个单元所需占用的SP处理能力较少,所以可以与RAID3配合工作。
 

  RAID1镜像

  RAID1组由两个被存储系统硬件自动镜像的磁盘组成,可以使用RAID1组创建多个RAID1 LUN,以将磁盘空间分配给不同的用户、服务器和应用。

  存储系统中的RAID1硬件镜像与软件镜像、远程镜像或其它磁盘类型的硬件镜像不同。从功能上,区别在于不能手动停止RAID1的镜像,因此也不能单独访问 其中一个映像。如果要单独使用此类镜像中的一个磁盘,必须对镜像解除绑定(将丢失所有数据),再重新绑定为其它类型。

  对于存储系统,RAID1硬件镜像具有以下优点:

  1.自动运行,无需发出命令来启动它

  2.映像的物理复制

  3.可以选择重建时段,在此期间SP可以在出现故障后重新创建次映像。

  对于RAID1,存储系统向两个磁盘写入相同的数据。

RAID1、RAID0与RAID1/0

  RAID0(非固定阵列)

  RAID0组由3-16个磁盘组成。RAID0组使用磁盘条带化,使用这种技术硬件可以同时向多个磁盘读写数据。每个RAID0组最多可以创建32个LUN

  使用RAID0时,硬件不在任何磁盘上维护奇偶校验信息,此类型本身没有数据冗余。RAID0通过对不同磁盘同时进行I/O来提高性能。

  RAID 1/0组(镜像的RAID0组)

  RAID1/0 可以由4/6/7/10/12/14/16个磁盘组成,这些磁盘构成两个镜像映像,每个映像包含2-8个磁盘,RAID1/0使用磁盘条带化。它综合了 RAID0的速度优势和镜像的冗余优势。使用RAID1/0组最多可以创建32个RAID1/0 LUN。

RAID1、RAID0与RAID1/0

  上图显示了6个磁盘的RAID1/0组,RAID1/0组可以在多个磁盘出现故障后继续运行,前提是每个映像对中有一个磁盘能够正常运行。 单个磁盘单元

  单个磁盘单元是独立于机柜中任何其他磁盘的绑定磁盘,它本身没有高可用性,可通过软件镜像将它和其它单个单元配合使用来提高可用性。没个单个磁盘单元可以创建一个LUN 热备盘(hoyspare)

  热备盘是专用的备用磁盘,用户不能在此磁盘上存储信息,热备盘具有全局性,如果RAID5组、RAID3组、RAID1或RAID1/0组中任一磁盘出现故 障,SP可以在热备盘上自动重建出现故障的磁盘的结构。SP完成重建后,磁盘组将使用热备盘替代出现故障的磁盘正常运行。更换故障磁盘后,SP会将数据从 热备盘拷贝到替换磁盘上。拷贝完成后,磁盘组将使用原插槽中的磁盘,并且SP将自动停止使用热备盘。注意:如果热备盘的容量小于RAID组中故障磁盘的容量,则RAID组将无法使用热备盘。如果使用不同容量的多块热备盘,存储系统将自动使用适合大小的热备盘替换出现故障的磁盘。
 

  

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