硬件RAID及RAID组建实用手册(一)

　　RAID的形式是多种多样的，它们都是高可用性和高性能存储的骨干力量。RAID设备的最初应用可以追溯到上世纪80年代末，而在今天，RAID已经成为我们IT生活中一个应用广泛且非常重要部分，以至于很多人已经忘记RAID这个缩写到底是什么意思。

　　RAID是由美国加州大学伯克利分校的D.A. Patterson教授在1988年提出的。RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的缩写，直译为“廉价冗余磁盘阵列”，也简称为“磁盘阵列”。后来RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“独立冗余磁盘阵列”，但这只是名称的变化，实质性的内容并没有改变。简单地讲，RAID技术就是利用多个硬盘的组合提供高效率及冗余的功能。

　　RAID 的优点

　　RAID的采用为存储系统（或者服务器的内置存储）带来巨大利益，其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点。

　 　RAID通过同时使用多个磁盘，提高了传输速率。RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量 （Throughput）。在RAID中，可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID可以达到单 个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。这也是RAID最初想要解决的问题。因为当时CPU的速度增长很快，而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提 高，所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。RAID最后成功了。

　　通过数据校验，RAID可以提供容错功能。这是使用RAID的第二个 原因，因为普通磁盘驱动器无法提供容错功能，如果不包括写在磁盘上的CRC(循环冗余校验)码的话。RAID容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之 上的，所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有较为完备的相互校验/恢复的措施，甚至是直接相互的镜像备份，从而大大提高了RAID系统的容错 度，提高了系统的稳定冗余性。

　　RAID方案有两种，一种是硬件RAID解决方案，一种是软RAID解决方案。硬件 RAID解决方案速度快、稳定性好，可以有效地提供高水平的硬盘可用性和冗余度，但是居高不下的价格实在令人可畏。Windows 2003提供了内嵌的软件RAID功能可以实现RAID－0、RAID－1、RAID－5。软RAID不仅实现上非常方便，而且还大量地节约了宝贵的资 金，确实是Windows 2003 Server的一个很实用的新功能。当然，软RAID的性能和效率是不能与硬RAID相提并论的。

　　下面我们就来分别介绍一下硬件RAID和软RAID组建的详细过程：

　　硬件RAID解决方案

　　一、硬件RAID的三种工作模式

　　1、RAID 0

　 　RAID 0是最早出现的RAID模式，即Data Stripping数据分条技术。RAID 0是组建磁盘阵列中最简单的一种形式，只需要2块以上的硬盘即可，成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0没有提供冗余或错误修复能力，是实现成本是最低的。

　　RAID 0最简单的实现方式就是把N块同样的硬盘用硬件的形式通过智能磁盘控制器或用

　 　操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一起创建一个大的卷集。在使用中电脑数据依次写入到各块硬盘中，它的最大优点就是可以整倍的提高硬盘的容 量。如使用了三块80GB的硬盘组建成RAID 0模式，那么磁盘容量就会是240GB。其速度方面，各单独一块硬盘的速度完全相同。最大的缺点在于任何一块硬盘出现故障，整个系统将会受到破坏，可靠性 仅为单独一块硬盘的1/N。

　　为了解决这一问题，便出一了RAID 0的另一种模式。即在N块硬盘上选择合理的带区来创建带区集。其原理就是将原先顺序写入的数据被分散到所有的四块硬盘中同时进行读写。四块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写的速度提升了4倍。

　 　在创建带区集时，合理的选择带区的大小非常重要。如果带区过大，可能一块磁盘上的带区空间就可以满足大部分的I/O操作，使数据的读写仍然只局限在少数 的一、两块硬盘上，不能充分的发挥出并行操作的优势。另一方面，如果带区过小，任何I/O指令都可能引发大量的读写操作，占用过多的控制器总线带宽。因 此，在创建带区集时，我们应当根据实际应用的需要，慎重的选择带区的大小。

　　带区集虽然可以把数据均匀的分配到所有的磁盘上进行读写。但 如果我们把所有的硬盘都连接到一个控制器上的话，可能会带来潜在的危害。这是因为当我们频繁进行读写操作时，很容易使控制器或总线的负荷 超载。为了避免出现上述问题，建议用户可以使用多个磁盘控制器。最好解决方法还是为每一块硬盘都配备一个专门的磁盘控制器。

　　虽然RAID 0可以提供更多的空间和更好的性能，但是整个系统是非常不可靠的，如果出现故障，无法进行任何补救。所以，RAID 0一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被人们使用。

　　2、RAID 1

　 　RAID 1称为磁盘镜像，原理是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件，在不影响性能情况 下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运 行,当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具备很好的磁盘冗余能力。虽然这样对数据来讲绝对安全，但是成本也会明显增加， 磁盘利用率为50%，以四块80GB容量的硬盘来讲，可利用的磁盘空间仅为160GB。另外，出现硬盘故障的RAID系统不再可靠，应当及时的更换损坏的 硬盘，否则剩余的镜像盘也出现问题，那么整个系统就会崩溃。更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像，外界对数据的访问不会受到影响，只是这时整个系统 的性能有所下降。因此，RAID 1多用在保存关键性的重要数据的场合。

　　RAID 1主要是通过二次读写实现磁盘镜像，所以磁盘控制器的负载也相当大，尤其是在需要频繁写入数据的环境中。为了避免出现性能瓶颈，使用多个磁盘控制器就显得很有必要。

　　3、RAID0+1

　 　从RAID 0+1名称上我们便可以看出是RAID0与RAID1的结合体。在我们单独使用RAID 1也会出现类似单独使用RAID 0那样的问题，即在同一时间内只能向一块磁盘写入数据，不能充分利用所有的资源。为了解决这一问题，我们可以在磁盘镜像中建立带区集。因为这种配置方式综 合了带区集和镜像的优势，所以被称为RAID 0+1。把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影响数据 可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立带区集至少4个硬盘。

二、如何组建RAID系统

　　如果你有两块硬盘，并且主板的南桥芯片支持RAID功能，或者主板集成了第三方的RAID控制芯片，那么就可以组建RAID系统了。

　　1、支持RAID功能的芯片

　 　目前支持RAID功能的南桥芯片主要有Intel的ICH5R(常见于一些高端的i865PE、i875P主板上)、ICH6R和ICH6RW(用于 i915和i925系列主板)，以及VIA的VT8237。这些芯片均支持SATA RAID功能，即利用两块SATA硬盘来组建RAID 0或RAID 1系统，而且它们的设置方法也大致相同。

　　注意：在构建RAID系统时，最好购买同容量、同品牌的同型号硬盘，这样可以最大程度地保护投资，避免资源浪费。

　　下面，我们就以Intel的ICH5R芯片为例，讲解如何利用两块硬盘来组建RAID 0或RAID 1系统。

　　2、在BIOS中打开RAID功能

　　安装好SATA硬盘之后，就要进入BIOS中打开南桥芯片的RAID功能。具体方法是：进入BIOS设置程序的“OnChip IDE Device”窗口，找到一个名为“SATA Mode”的选项，将它设置为“RAID”，然后保存BIOS设置并重新启动电脑。

　　3、组建RAID系统

　 　在BIOS中启动了RAID功能后，ICH5R南桥芯片内置的“Intel RAID Option ROM”便开始启动，该软件是Intel RAID应用程序，提供BIOS和DOS服务。在系统启动POST(加电自检)时，屏幕上会有一些提示信息，按“Ctrl+I”键便可进入Intel RAID Configuration Utility窗口

　　在该窗口中，窗口上半部分是主菜单，下半部分显示的是已经安装好的两个硬盘的信息，例如硬盘型号、容量、是否已经组建RAID系统等。将光标移动到主菜单的“1.Create RAID Volume”上，然后按回车键，此时便进入创建RAID系统的主界面。

　 　首先将光标移动到“Name”选项上，在此输入一个RAID卷的名称，一般用默认的名称即可；按“TAB”键，将光标停留在“RAID Level”选项上，在此按向上或向下的箭头按键，可以选择RAID的类型——RAID 0或者RAID 1；根据自己的实际需要选择RAID类型后，按“TAB”键将光标移动到“Strip Size”选项上，选择串列值，一般选择“128KB”。完成上述设置后，按“TAB”键，使光标停留在“Create Volume”上。

　　按下回车键，此时会出现一条提示信息，询问是否确认创建RAID系统。

　　小提示：

　　注意，如果是创建RAID 0这种类型的RAID系统，必须在创建前备份硬盘上的数据，否则一旦创建RAID 0系统，则硬盘上的所有数据及分区都会被删除。

　　按“Y”键确认创建RAID，此时会回到主界面，在窗口的下方会发现硬盘的信息已经发生改变，显示已经创建了一个RAID卷。

　　按“Esc”键，此时会出现确认是否退出的提示信息，按“Y”键退出RAID配置程序，此时系统重新启动。

　　4、硬盘分区及安装系统

　　如果创建的RAID系统是RAID 1，那么系统会自动将主盘上的数据备份到从盘上，此时如果主盘上已经安装了操作系统，则可以直接进入Windows，只要在进入Windows后安装Intel的ICH5R RAID驱动程序即可。

　 　如果创建的是RAID 0，那么两块硬盘上的数据会全部被删除，此时要在DOS下对硬盘重新进行分区。分区的方法与常规的硬盘分区没有什么区别。分区完成后，在安装操作系统时， 如果是安装Windows 2000/XP等NT核心的系统，则必须在出现“Press F6 if you need to install a third party SCSI or RAID driver……”这样一段提示语的时候按“F6”键，然后插入ICH5R的RAID驱动程序软盘，按“S”键装载该驱动。具体的操作方法与其他SATA 控制芯片在安装Windows2000/XP时加载SATA控制器驱动时一样。

　　SATA接口BIOS设置解析

　　SATA硬盘和传统IDE接口硬盘在应用设置上有诸多的不同，很多电脑用户抱怨，具备SATA接口的主板在BIOS中的相关设置非常复杂，映射关系常常让人摸不着头脑，因此本篇对常见的问题做一些解析，希望能有助大家用好SATA硬盘。

　　ICH5 南桥、Award BIOS的设置

　 　ICH5、ICH5R系列南桥是搭配i865PE/i875芯片组的，是第一代正式在南桥中集成SATA功能的芯片，也是目前较为成熟和兼容性较好的产 品。它支持2个ATA100接口和2个SATA150接口，一共支持4个IDE设备和2个SATA设备，其中ICH5R还支持SATA RAID0和RAID1。我们测试用的主板是一块升技的IS7，这款主板采用i865PE/ICH5R芯片组，BIOS是我们平时用得最多的 AWARD6.0版。

　　在“系统周边设备”选项里，可以看到IDE和SATA的设置。

　　对于OnChip Serial ATA来说一共有5项可修改值：

　　Disable(禁止)、Auto(自动)、Enhanced Mode(增强模式)、Combine Mode(组合模式)、SATA Only(仅仅为SATA模式)。

　　Disable和Auto的意思一目了然，就不用说了，但是下面3种呢？看下面的表格。

　 　是不是有点复杂？其实采用默认的Auto设置实质上和Enhanced Mode一样，一般BIOS里的默认设置也都是Enhanced Mode，因为只有Enhanced Mode 才能完全启用6个设备，这时候会开启4个IDE通道，其中传统的IDE在一、二通道，SATA在三、四通道。

　　那么Combine Mode是起什么作用的？一会禁用这个，一会禁用那个的，用得着这么麻烦吗？其实这个模式主要是为了解决某些老型号的硬盘和光驱对ICH5的兼容性问题，所以实际用到的情况极少。

　如果只有SATA设备(SATA接口的刻录机已经有上市产品了)，也可以避免麻烦的设置，只用SATA Only