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#1 2009-03-20 09:01:10

Aven
天使
來自: 數位天堂
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RAID 概念

什麼是 RAID?

玩 NAS 前就得先了解 RAID,所謂的「RAID」,是「Redundant Array of Independent Disks 」的縮寫,也就是「獨立磁碟備援陣列」的意思。也有人將它說成「Redundant Array of Inexpensive Drives」﹙低價硬碟備援陣列﹚,當初RAID技術發表時用的是這個全名,不過現在則是前者的說法較多人採用。

其中「Redundant」是「過多、多餘」的意思,要組成一部磁碟機通常只需一顆硬碟,甚至一顆硬碟還能分割成許多磁碟區。但是在組RAID磁碟機時,要用上的硬碟比一顆還要「多」,也就是要用上2顆以上的硬碟。

因此RAID在實體上是多顆硬碟,在系統中被當作一顆硬碟使用,而在作業系統底下,也還是可以將它分割為單一或多個分割區。因此建立好的RAID,使用起來跟單一硬碟是完全相同的,只是依組成方式的不同,RAID可以提供更大的容量、更高的讀寫效能,或是額外的「安全性」。﹙這裡所說的「安全性」,是指硬碟損毀之後資料重建、回復的能力,與加密防駭等功能無關﹚

而且RAID的「容量、速度、安全性」加成之後的CP值,能夠遠遠高於相同效能表現的超高階硬碟,這才是許多玩家樂於採用的主因。RAID的組成方式很多,在進入我們的測試之前,先帶大家看看RAID的各種類別。

JBOD (Just Bunch of Disks)

這種組成方式嚴格來說不算RAID,因為它的功能就跟它的全名一樣,「只是將多顆磁碟湊在一起」, 當作一顆超大硬碟來用。假設是4顆250GB的大硬碟,在JBOD模式下就成了一顆1TB﹙=1000GB﹚的超高容量硬碟,但是除了容量提升之外,它的速度還是跟單一硬碟相同,也沒有額外的安全性。

RAID 0 (Striped)

這是最簡單也最猛的一種磁碟陣列,它的功能是在資料寫入時,將資料分割成幾個小區塊,分別存到各顆硬碟裡,因此可以提升寫入速度。當需要讀取時,再分別由所有硬碟裡將小區塊抓出來,所以也有較高的讀取速度。

但它的缺點是只要其中一顆硬碟壞掉,或只是小小的出點問題,都可能因為一小部分資料的不完整,就造成整個磁碟陣列無法正常讀取,全部的資料就這樣毀於一旦,完全沒有安全性可言。儘管如此,RAID 0存取效能隨著組成硬碟數目增加而提升的特性,對於「效能至上」的玩家們還是有不小的吸引力。

RAID 1 (Mirrored)

這種磁碟陣列是將單一磁碟作「鏡射」(Mirror)的動作,也就是資料寫入時將相同的資料同時丟進兩顆硬碟,確保所有的資料都隨時存在另一個備份。因為對單一硬碟寫入的資料量不變,所以寫入速度跟非RAID磁碟機沒有差別,不過在讀取時能同時由兩顆硬碟抓取資料,所以速度還是有所提升。

RAID 10 / 01 (Striped & Mirrored)

這是將RAID 0與RAID 1的架構作結合用的磁碟陣列,10與01的差別僅是先鏡射再分割資料,或是先分割再將資料鏡射到兩組硬碟,但功能是相同的,而且都需由4顆硬碟組成。這種組法同時具備效能提升與資料備份的優點,只要不是「同組鏡射」的兩顆硬碟同時毀損,資料都可以救得回來。

RAID 2.3.4

這幾種RAID一直都沒有成為主流,也很少有硬體支援這幾種組法。它們都是由RAID 0改良而來,RAID 2是以位元為單位將資料分割寫入,並加入位元檢查用的錯誤修正碼(ECC),並以「漢明碼」來作資料編碼,單一磁碟毀損時可以藉此將故障硬碟的所有資料還原回來。

RAID 3則是改用的方式作資料編碼,並獨立使用一顆硬碟來存放同位檢查用的資料。而RAID 4同樣是以「同位元檢查」編碼、獨立硬碟存放檢查碼,但是資料的分割改回用資料區塊為單位。這兩種方式都至少需要3顆硬碟。

RAID 5 (Parity RAID)

RAID 5是由RAID 2.3.4改良而來,終於成為比較普及的一種架構。 它先將原始資料與同位檢查位元作組合,再以位元為單位分散存放在所有硬碟中,因此不需多用一部硬碟來存放檢查碼。

但RAID 5實際上仍需一顆硬碟的容量來存放同位檢查碼,所以RAID整體的可用容量會等於總容量減去單顆硬碟容量,只是這個浪費的空間是分散在各顆硬碟中。

RAID 5因為是分散的存取架構,因此效能提升明顯,而且任何一顆硬碟毀損,都還可以救得回來。 雖有浪費一顆硬碟容量的缺點,但是跟RAID 10 / 01一半的容量浪費相比,RAID 5單顆容量換得的安全性可說是相當划算。

各種RAID架構比較表
http://digiland.tw/img/upload/RAID_20090319.gif

引用資料: http://taiwan.cnet.com/digilife/0,20000 … c-2,00.htm





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#2 2009-03-20 09:37:53

hippo
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Re: RAID 概念

依個人理解, 多數NAS採用軟體RAID, 且少有hot spare.
個人偏好RAID 0, 重要資料用異地備援. 若當作iSCSI target或database, 則選擇RAID 5.



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#3 2009-03-23 13:24:19

nknudragon
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Re: RAID 概念

軟體RAID 完全是因為廠商把RAID廉價化的趨勢....所以會讓大家有個錯覺
再IT技術這塊領域  "大多數的NAS都是採用軟體RAID"....然而 實際上
我聽到的幾家較大型的機構 早期是都採用SCSI , Hot Spare ,RAID Rebuil時間不可太長,  所以常常看到大型機構的IT 的部門助理需要每天進出Server Room檢查燈號
而IT預算再建置的時候 都必須要買"一堆" SCSI HD 放在旁邊等著替換
(這時候乖乖大神就現身了,這也是椰子口味會缺貨的理由)
這裡用的幾乎都是Hardware RAID 隨便一張卡都是上萬起跳的... 
而由於預算的關係 不少公司也是拿主機掛IDE HDD作軟體RAID 好一點的可能有用到南僑的RAID , 說真的 拿Linux作 mdadm 或者拿Windows Server 2000/2003 作動態磁碟的也不在少數
近期的話 想必應該是大量的替換成SATA HDD了

其實 軟體RAID 還有再細分為純軟體RAID或者 Fake RAID 
再中低階NAS裡面 個人猜測想必應該是使用Fake RAID 


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#4 2009-03-23 16:51:18

hippo
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Re: RAID 概念

謝謝您的指正.
個人用過3ware 9650SE-4LPML, 的確是貴, 卻貴的有價值.
喬鼎資訊(Promise)有生產NAS與RAID卡, 不知道其NAS產品是否用自家的晶片作硬體RAID?


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#5 2009-03-23 18:12:44

Aven
天使
來自: 數位天堂
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Re: RAID 概念

nknudragon 提到:

其實 軟體RAID 還有再細分為純軟體RAID或者 Fake RAID 
再中低階NAS裡面 個人猜測想必應該是使用Fake RAID 

聽您講解 RAID 真的意猶未盡啊 grin
再請教一下,軟體 RAID 跟 FAKE RAID 有何不同?
那市面上這些常見的 NAS 用的是哪一種 RAID? 真的有其功用嗎?





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#6 2009-03-24 13:36:01

nknudragon
新生
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Re: RAID 概念

其實H大沒講錯阿 
我沒有指正的意思,只是提出一種錯覺而已 畢竟以量來說 也的確是軟體RAID在這世界上存在的狀況居多,好不好用呢....
我說說我的的RAID經驗 
之前拿了一台 P3(733) 512 MB主機 + 400GHDDX4 (只用主機板上南僑的IDE歐)的實驗 由於Linux 安裝過程中不可以建立 RAID5 磁區 所以我這樣子玩
/dev/hd[a,b,c,d]1         /dev/hd[a,b,c,d]2
40G , /dev/md1         360GX(4-1)  /dev/md5
(別問我為什麼不用SATA硬碟作....我那年代SATA硬碟比IDE貴兩成有餘....這台本來就是拼拼湊湊多出來的機器)
/dev/md5 是等到系統好以後再去做的...光Build就花了六個小時...wallbash
不過 cpu 沒有被吃光毆.... 大約吃個30%到60%而已啦 .... 隔天Build好以後就是一個1T的硬碟 因為被我拿來當備援機 備份資料還不錯用...因為公司需要所以得找個大容量Storage 放 我當時是使用rsnapshot這個軟體在離峰時間去做備份
至於要做其他事情....就免了吧 CPU 永遠被/dev/md5吃去30%以上...你敢拿來做什麼即時的處理 再加上我都很勇敢的開rsync 下去同步資料 CPU保證滿載,開不了X Terminal ...我想rlogin過去也很頓 ... 想想 以P3 733 , IDE Ultra 66/100 的主機來說 效能應該被我用到瓶頸了  (唉呦 多的機器就以省錢至上的原則下去RUN瞜) 想想 拿來練練SHELL SCRIPT 不錯用 (都寫好sh下去讓他晚上跑...)

後來有錢買了Thecus N5200 + SATAII 500GX5
原廠連結 http://www.thecus.com/products_over.php … ge=english
附上網友使用心得 http://www.mobile01.com/print.php?f=116&t=211284&p=2
, 看了看他的規格...其實中意的是NFS這項功能 看到裡面的硬體RAID晶片 ....恩 還是勇敢的用RAID 5 吧 這次就真的快多了拉...四個小時內完成....科科...
實用上還好....但是在寫資料進去的時候跟龜一樣...約1x MB/s~2X MB/s .實在不想相信這台是GigaBit Base...(可能是因為我還是開Rsync下去寫...速度當然比起單個大檔傳輸要慢...)
最後...好家在她的SAMBA 可以跟NT Domain作結合 最後的下場也被當作大容量網路磁碟來應用...落的跟備援機一樣的下場  因為我也只敢在離峰時段使用...(上班時間有限阿)

Dell PowerEdge 1750 , 2850 , 用的是SCSI的硬碟 (37G 萬轉,都做RAID5) 雖然用途是拿來裝Win 2003 但是效能之高令我祚舌.... (1750/2850 不到 半/一 個鐘頭) 那時我開始懷疑 ? RHEL4 真的有比Win2003差?
當然 硬體規格差了兩個世代... 東西也不能這樣子定位 
我也不知道是因為SCSI 效能真的那麼猛 還是因為 RAID Controllor 真的有比較高級....
好把 不比別的 就比價格吧 ....
明明1750跟2850在DELL網站上被定位成低階產品...看了看價格....
恩 台灣的ServerBank可以去關掉了...請DELL來台灣做吧 
只能讚嘆...Dell在美國市占率有辦法達到那麼的高不是沒有理由的......
再看到PTT電蝦三不五時就有人開十來萬的需求要買工作站...埃
話說 我離題好久...

軟體RAID  就純粹就是利用CPU去運算RAID過程中所需要的資料 以主機上的x86 CPU 來作綽綽有餘 偏偏瓶頸就是卡在南僑or 硬碟.....只要你的南僑I/O夠高 硬碟的快取大一點 其實速度與效能真的可以接受....(反正省錢麼)... 以單純的RAID 1來說 用Software Raid 跟額外裝一張RAID卡 (經驗 兩台 P4 主機 一台上ite 1812 http://goods.ruten.com.tw/item/show?11070108216918 (當年要一千二) 一台掛動態硬碟下去做raid 1 速度明顯有差 但是不買也不是不能用阿... 恩 省下一千二clapping)

硬體RAID  我在這邊先把他定義的窄一點 ,以PCI-X或PCI-E的RAID Controllor 這種來說 一般這種高階的Contorllor 都會有自己的BIOS跟RAM 去負責運算的工作 所以對於主機(OS)來說 就是單純的在餵資料流而已 (想當年 PCI RAID 5卡也是賣得嚇嚇叫)
我用過FastTrak 4300/8300  當初要價快兩萬, 效能真的是讚到無話可說 可惜應用上還真的是在少數...
(賣鬧阿 這種的要自己裝卡,自己接硬碟排線,自己鎖硬碟上機殼,還要顧慮到硬碟群的散熱...我後來就用N5200來玩熱插拔了...milk

FakeRAID  其實就是把RAID Controllor 的最主要晶片放在主機板上面....還是有BIOS 在控制 以主機板上來說Intel大多會整合進去BIOS 以Embadded來說 就端看系統廠如何去控制 想當然爾 RAM 一定是吃的是主機上的RAM
而FakeRAID的種類 也還有在往下細分 (晚點我補上資料 現在在公司偷懶)
簡言之 現在的廉價FakeRAID 對於主機板或Embadded  System 而言 大多只是被視作提供演算法的一個晶片,其目的在於減輕CPU的負擔...(賣鬧阿 用NAS的CPU去負責RAID的演算法....阿其他的的正事都不用做歐)

RAID 其實早期就只有軟體RAID與硬體RAID , FakeRaid的出現可說是幾乎是已經幹掉軟體Raid了 試問 現在誰還會為了 RAID 0 或者 RAID 1額外買一張卡 ? (好啦 我承認拉 我就是其中之一... 沒辦法阿 阿P3/K7 主機那來內建RAID...)
以現在P5/AM2 主機內建的RAID 來說 夠了啦~~~
現在都有廠商敢喊說內建Chip 支援 RAID 5了
主題再拉回市面上的 NAS
每家方案都不同...我也不敢斷下定論...
我很喜歡看價錢...去判斷
那種標榜超級便宜又大碗的NAS 大喊有支援RAID 0/1 的 有些許可能是用cpu 去做 純軟體RAID... 不過 機會不大,要不要省這顆chip的錢看情況而定..
通常都是給你塞個廉價晶片 以保持cpu在運作的時候 能夠很穩定去跑其他該跑的程式..
而raid chip有沒有其功用呢 有是一定有的 偏偏你無從比較... 畢竟硬體是封閉的系統 比人涉獵不多

最後 來個不負責任說法 我不做IT已經一年有餘 現在純粹是看看資料以及偶而玩玩居多... 有些觀念與社會上落差許大 還請各位看官多多包涵

最後修改: nknudragon (2009-03-24 13:53:22)


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#7 2009-03-24 23:33:35

Aven
天使
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Re: RAID 概念

原來軟體 RAID 跟 FAKE RAID 差別在於是否多一顆 chip 做 RAID 運算。
以現有市面上常見的 NAS,既強調多機一體又強調讀寫效能,看來應該不會是軟體 RAID 才是。
感謝 nknudragon 兄分享寶貴的經驗,今天又上了一課了 thankgod



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#8 2009-03-25 09:14:27

hippo
天使
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Re: RAID 概念

謝謝您的分享, 互相討論求進步啦.
Fake RAID(或稱半硬體式RAID)整合在現今SATA主機板南橋上. 同樣的, 應用於非windows的OS, 還是得看kernel或廠商是否支援, 否則只能用Native IDE, 搞個軟體式RAID.


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#9 2009-04-03 10:16:18

nknudragon
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Re: RAID 概念

找到Linux相關的資料了
http://linuxmafia.com/faq/Hardware/sata.html
此篇列出RAID Driver的總表 給大家參考瞜


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#10 2015-08-31 14:03:18

king0000
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Re: RAID 概念

長知識了~yes

謝謝大大分享thankgod



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3 9571 2010-11-25 12:27:28 作者 oldhan

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