最廉價(jià)磁盤性能改善解決方案：IDE-RAID

磁盤陣列對于個(gè)人電腦用戶，還是比較陌生和神秘的。印象中的磁盤陣列似乎還停留在這樣的場景中:在寬闊的大廳里，林立的磁盤柜，數(shù)名表情陰郁、早早謝頂?shù)墓こ處熍腔苍谄渲?，不斷從中抽出一塊塊沉重的硬盤，再插入一塊塊似乎更加沉重的硬盤……終于，隨著大容量硬盤的價(jià)格不斷降低，個(gè)人電腦的性能不斷提升，IDE-RAID作為磁盤性能改善的最廉價(jià)解決方案，開始走入一般用戶的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

IDE-RAID芯片簡介

RAID技術(shù)主要包含RAID0～RAID7等數(shù)個(gè)規(guī)范，它們的側(cè)重點(diǎn)各不相同，常見的規(guī)范有如下幾種:

RAID0:RAID0連續(xù)以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù)，并行讀/寫于多個(gè)磁盤上，因此具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率，但它沒有數(shù)據(jù)冗余，因此并不能算是真正的RAID結(jié)構(gòu)。RAID0只是單純地提高性能，并沒有為數(shù)據(jù)的可靠性提供保證，而且其中的一個(gè)磁盤失效將影響到所有數(shù)據(jù)。因此，RAID0不能應(yīng)用于數(shù)據(jù)安全性要求高的場合。

RAID1:它是通過磁盤數(shù)據(jù)鏡像實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，在成對的獨(dú)立磁盤上產(chǎn)生互為備份的數(shù)據(jù)。當(dāng)原始數(shù)據(jù)繁忙時(shí)，可直接從鏡像拷貝中讀取數(shù)據(jù)，因此RAID1可以提高讀取性能。RAID1是磁盤陣列中單位成本最高的，但提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性。當(dāng)一個(gè)磁盤失效時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到鏡像磁盤上讀寫，而不需要重組失效的數(shù)據(jù)。

RAID0+1:也被稱為RAID10標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際是將RAID0和RAID1標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的產(chǎn)物，在連續(xù)地以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù)并且并行讀/寫多個(gè)磁盤的同時(shí)，為每一塊磁盤作磁盤鏡像進(jìn)行冗余。它的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)擁有RAID0的超凡速度和RAID1的數(shù)據(jù)高可靠性，但是CPU占用率同樣也更高，而且磁盤的利用率比較低。

RAID2:將數(shù)據(jù)條塊化地分布于不同的硬盤上，條塊單位為位或字節(jié)，并使用稱為“加重平均糾錯(cuò)碼(海明碼)”的編碼技術(shù)來提供錯(cuò)誤檢查及恢復(fù)。這種編碼技術(shù)需要多個(gè)磁盤存放檢查及恢復(fù)信息，使得RAID2技術(shù)實(shí)施更復(fù)雜，因此在商業(yè)環(huán)境中很少使用。

RAID3:它同RAID2非常類似，都是將數(shù)據(jù)條塊化分布于不同的硬盤上，區(qū)別在于RAID3使用簡單的奇偶校驗(yàn)，并用單塊磁盤存放奇偶校驗(yàn)信息。如果一塊磁盤失效，奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù);如果奇偶盤失效則不影響數(shù)據(jù)使用。RAID3對于大量的連續(xù)數(shù)據(jù)可提供很好的傳輸率，但對于隨機(jī)數(shù)據(jù)來說，奇偶盤會(huì)成為寫操作的瓶頸。

RAID4:RAID4同樣也將數(shù)據(jù)條塊化并分布于不同的磁盤上，但條塊單位為塊或記錄。RAID4使用一塊磁盤作為奇偶校驗(yàn)盤，每次寫操作都需要訪問奇偶盤，這時(shí)奇偶校驗(yàn)盤會(huì)成為寫操作的瓶頸，因此RAID4在商業(yè)環(huán)境中也很少使用。

RAID5:RAID5不單獨(dú)指定的奇偶盤，而是在所有磁盤上交叉地存取數(shù)據(jù)及奇偶校驗(yàn)信息。在RAID5上，讀/寫指針可同時(shí)對陣列設(shè)備進(jìn)行操作，提供了更高的數(shù)據(jù)流量。RAID5更適合于小數(shù)據(jù)塊和隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)。

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RAID3與RAID5相比，最主要的區(qū)別在于RAID3每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸就需涉及到所有的陣列盤;而對于RAID5來說，大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸只對一塊磁盤操作，并可進(jìn)行并行操作。在RAID5中有“寫損失”，即每一次寫操作將產(chǎn)生四個(gè)實(shí)際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息，兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。

RAID6:與RAID5相比，RAID6增加了第二個(gè)獨(dú)立的奇偶校驗(yàn)信息塊。兩個(gè)獨(dú)立的奇偶系統(tǒng)使用不同的算法，數(shù)據(jù)的可靠性非常高，即使兩塊磁盤同時(shí)失效也不會(huì)影響數(shù)據(jù)的使用。但RAID6需要分配給奇偶校驗(yàn)信息更大的磁盤空間，相對于RAID5有更大的“寫損失”，因此“寫性能”非常差。較差的性能和復(fù)雜的實(shí)施方式使得RAID6很少得到實(shí)際應(yīng)用。

RAID7:這是一種新的RAID標(biāo)準(zhǔn)，其自身帶有智能化實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和用于存儲管理的軟件工具，可完全獨(dú)立于主機(jī)運(yùn)行，不占用主機(jī)CPU資源。RAID7可以看作是一種存儲計(jì)算機(jī)(StorageComputer)，它與其他RAID標(biāo)準(zhǔn)有明顯區(qū)別。除了以上的各種標(biāo)準(zhǔn)，我們可以如RAID0+1那樣結(jié)合多種RAID規(guī)范來構(gòu)筑所需的RAID陣列，例如RAID5+3(RAID53)就是一種應(yīng)用較為廣泛的陣列形式。用戶一般可以通過靈活配置磁盤陣列來獲得更加符合其要求的磁盤存儲系統(tǒng)。

開始時(shí)RAID方案主要針對SCSI硬盤系統(tǒng)，系統(tǒng)成本比較昂貴。1993年，HighPoint公司推出了第一款I(lǐng)DE-RAID芯片，能夠利用相對廉價(jià)的IDE硬盤來組建RAID系統(tǒng)，從而大大降低了RAID的“門檻”。

從此，個(gè)人用戶也開始關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)，因?yàn)橛脖P是現(xiàn)代個(gè)人計(jì)算機(jī)中發(fā)展最為“緩慢”和最缺少安全性的設(shè)備，而用戶存儲在其中的數(shù)據(jù)卻常常遠(yuǎn)超計(jì)算機(jī)的本身價(jià)格。在花費(fèi)相對較少的情況下，RAID技術(shù)可以使個(gè)人用戶也享受到成倍的磁盤速度提升和更高的數(shù)據(jù)安全性，現(xiàn)在個(gè)人電腦市場上的IDE-RAID芯片主要出自HighPoint和Promise公司，此外還有一部分來自AMI公司。

面向個(gè)人用戶的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID0、RAID1和RAID0+1(RAID10)等RAID規(guī)范的支持，雖然它們在技術(shù)上無法與商用系統(tǒng)相提并論，但是對普通用戶來說其提供的速度提升和安全保證已經(jīng)足夠了。

隨著硬盤接口傳輸率的不斷提高，IDE-RAID芯片也不斷地更新?lián)Q代，芯片市場上的主流芯片已經(jīng)全部支持ATA100標(biāo)準(zhǔn)，而HighPoint公司新推出的HPT372芯片和Promise最新的PDC20276芯片，甚至已經(jīng)可以支持ATA133標(biāo)準(zhǔn)的IDE硬盤。在主板廠商競爭加劇、個(gè)人電腦用戶要求逐漸提高的今天，在主板上板載RAID芯片的廠商已經(jīng)不在少數(shù)，用戶完全可以不用購置RAID卡，直接組建自己的磁盤陣列，感受磁盤狂飆的速度。

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來源：[db:出處]

作者：tee