实战火箭RAID 乐鱼体育 1820A RAID5磁盘阵列卡

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  RAID,为Redundant Array of Inexpensive Disks的简称,中文为廉价冗余磁盘阵列。作为高性能的存储系统,已经得到了越来越广泛的应用.RAID的初衷主要是为了大型服务器提供高端的存储功能和冗余的数据安全。在系统中,RAID被看作是一个逻辑分区,但是它是由多个硬盘组成的(最少两块)。它通过在多个硬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),而且在很多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,这也是Redundant一词的由来。

  RAID以前一直是SCSI领域的独有产品,因为它当时的技术与成本也限制了其在低端市场的发展。今天,随着RAID技术的日益成熟与厂商的不断努力,我们已经能够享受到相对成本低廉得多的IDE-RAID系统,虽然稳定与可靠性还不可能与SCSI-RAID相比,但它相对于单个硬盘的性能优势对广大玩家是一个不小的诱惑。事实上,对于日常的低强度操作,IDE-RAID已足能胜任了。

  随着S-ATA硬盘价格愈来愈便宜、与IDE硬盘的价差越来越小,相信许多人正计画从IDE硬盘RAID,转而投靠S-ATA硬盘RAID,这时如果主机板有提供S-ATA RAID功能倒还好,甚至有些主机板是连S-ATA的功能都没有,这时可能就必须升级主机板才行,不过现在已经有一个解决方案,透过S-ATA RAID卡来帮你升级计算机。

  虽然,厂商宣称Serial ATA硬盘的效能比起传统的ATA硬盘来说,已经有所提升,但效能提升的需求是不会有止境的,以阶段而言作RAID这种用容量换取效能的方式,似乎是较好的方式,而在众多RAID规格中,RAID 5这种同时具有加速及资料安全功能,且只要3颗硬盘的方式,似乎是比较具有C/P值的,而在各厂商不断提升技术以及软硬件支持的情况下,现在要架构RAID已经相当简单。

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  HighPoint在存储控制芯片中绝对无人不晓得,HighPoint的主流形象一直深入人心。HighPoint 于1995年成立于美国加州,深耕研发于磁盘容错数组卡(RAID)上的芯片已有将近十年的研发生产经验。创始初期是以设计研发ATA 磁盘阵列芯片为重点,提供给系统或主机板厂商使用,其中不泛与大厂合作设计开发,如Accusys, Adaptec, Sun Cobalt, HP, Abit, Acer, Epox, NEC, SOYO等。近日我们ZOL评测室收到了北京微辰信息(HighPoint)送测的一整套RAID5系统,其中包含了一块IDE、八块S-ATA硬盘,AuperMICRO X5DAL-G服务器主板以及INTEL Xeon CPU,当然最重要的是包含了HighPoint磁盘阵列卡 RocketRAID 1820A组建整套RAID5系统磁盘阵列系统,下面大家一起来欣赏一下。

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  联志的服务器机箱

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  整套系统异常沉重,大家想象九块硬盘在里面是什么感觉,笔者费了九牛二虎之力才将他搬上桌子。

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  这张 RocketRAID 1820A 阵列卡虽然是采用 PCI-X 的接口,当但仍然可以向下兼容标准的 PCI 插槽,上方的右图就是阵列卡在标准 PCI 插槽上的安装方法。

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  磁盘模组

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  热插拔模组

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  电源用的是航嘉磐石500W电源

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  HighPoint继上一款RocketRAID 1820 S-ATA磁盘阵列卡产品后,再度推出RocketRAID 1820A这款新品,包装附有驱动程序磁盘、管理软件磁盘、短挡板、英文说明书、8条S-ATA排线,相当完整,透过短文件板的附件更可以将此卡装置于2U的机壳上。从包装盒上可以看到,这块阵列卡的型号为 HighPoint RocketRAID 1820A,与平时我们常见的 IDE 阵列卡不同,此卡可以支持 PCI-X 插槽,所以这张卡可以使用于 SEVER 系统平台上,至于 RAID 功能更达到 RAID 5 的等级,可以同时进行资料容错保全及提升存取速度,说了这么多,可能大部分读者对RAID技术没有很深入的了解,下面我们来简单介绍一下RAID技术。

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  RAID即能代表廉价冗余磁盘阵列(Redundant Array of Inexpensive Disks)又可以代指独立冗余磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disks)。选择什幺样的字母简写是根据你买的是什幺样价位的硬盘而定,也许你可以把RAID 阵列建立在低廉的5,400转/分的IDE硬盘上,也可以建立在巨昂贵的15000转/分的SCSI超豪华硬盘系统上。请注意,我把独立(independent)放在廉价(inexpensive)之前只是因为字母“d”在字母表上排在字母“e”之前。我是站在中立的立场上的。

  RAID磁盘阵列采用成倍增加物理驱动器来达到三个目标中的一个:一方面改进性能、一方面增加冗余能力,或者二者兼有。多个物理驱动器能够提供更高的性能,因为数据可以同时从不止一个驱动器上读取。RAID磁盘阵列通过利用其镜像硬盘上的存储数据或者最初生成的奇偶校验数据来恢复丢失的数据从而提供足够的冗余能力。

  常见的RAID形式有下面几种:

  RAID 1-RAID 1至少需要两块相同容量的硬盘,这两个硬盘互为镜像,如果其中任何一个硬盘损坏了,你还有 另外一个完整的备份——两块硬盘同时损坏的几率比一块硬盘小的多。当然,RAID 1 不能保护你硬盘上的正常数据不受病毒感染或者其它威胁,RAID 1只能延长存储设备平均故障间隔时间(MTBF,Mean Time Between Failure)。如果硬盘发生损坏,只需将被损坏的盘片换成一片新的,而RAID 控制卡将复原镜像阵列。

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  RAID 0 -RAID 0控制器将数据分成许多小块,然后并行地将它们写到磁盘阵列中的各个硬盘上,并且磁盘阵列中存储空间没有冗余。数据块并行的写到阵列中的各个硬盘上,这提高了性能,但是极大的降低了可靠性。RAID 0磁盘阵列中的任何一个硬盘的故障都将毁掉整个磁盘阵列系统,并使得逻辑硬盘上的所有数据丢失。

  尽管striping模式不存在冗余,但它至少使得整个磁盘阵列的物理驱动器的存储能力最大化。因为采用RAID 0 排列的逻辑驱动器覆盖着每个物理驱动器,磁盘阵列的总存储能力是物理驱动器的存储能力的总和。

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  RAID 1+0/0+1 – RAID 1+0和0+1模式是相似的,它们试图同时达到更好的性能和冗余,即综合RAID 0和 RAID 1两种磁盘阵列之长 。但是RAID 10 和0+1在处理 镜像和冗余上是有区别的。RAID 1+0是先分别利用两个硬盘组成RAID 1阵列,然后再把这两个阵列以RAID 0模式组合在一起,而RAID 0+1则刚好相反。

  无论是RAID 1+0模式还是0+1模式其得到的存储能力是一样的。不管是RAID 10 还是0+1,其总的存储能力都是阵列中所有硬盘的存储能力之和的一半。同样是对各自组合方式下的逻辑盘做了镜像副本,因此所有硬盘总的存储能力只有一半是可用的。 RAID 10和0+1 磁盘阵列拥有相同的存储能力,同时它们都具备充分的冗余来预防其中一个单独的硬盘故障,但是一旦其中一个硬盘出现故障之后,两种模式的冗余能力就变得不同了:对于RAID 0乐鱼体育+1磁盘阵列而言,如果故障硬盘所在的RAID 0模式的另外一个硬盘故障,当然对于这个磁盘镜像没有什幺影响,不过如果出现在另外一个RAID 0阵列上,整个磁盘阵列就崩溃了;对于RAID 1+0模式,如果一个RAID 1阵列中的两块硬盘都故障了,那幺整个磁盘阵列都会崩溃

  RAID 5 – RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 以四个硬盘组成的RAID 5为例,其数据存储方式如图4所示:图中,P0为D0,D1和D2的奇偶校验信息,其它以此类推。由图中可以看出,RAID 5不对存储的数据进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

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  RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较低。

  我们就来总结一下RAID 5的特点

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  现今RAID 0及RAID 1架构已相当完整,但却无法同时兼顾运作速度与增加硬盘当机时的资料安全性,不同于前面两者,RAID 5可以同时顾全效能与安全性。RAID 5需要强大的逻辑处理能力,以便应付数组里数个硬盘同时运作,并在磁盘组(stripe set)中的所有硬盘中交叉写入资料及检核码信息。当在执行这个功能时,其实并不会特别需要复杂的硬件架构,但是当数据传输速率增加时,却会突然让CPU写入检测资料的负荷增加。

  我们必须在这里区分出微辰信息所使用的是软件式RAID,还是使用RISC处理器的硬件式RAID来运作。乔鼎的控制器包含了自家的XOR处理器,而Adaptec、ICP和LSI Logic的控制器,宁愿依赖英特尔(Intel)的标准芯片。

  为了能跨越数组里的所有硬盘来写入资料及检核码信息,RAID 5设定最少需要三个硬盘,因此在这种情况下,会有33%的硬盘储存容量会被浪费掉,比例算是有点高。当硬盘的数目增多时,同位检核码信息需求的储存空间就会降低,虽然硬盘当机的风险也同时增加。而最坏的局面当然就是两个硬盘一起当机。

  我们能够作出以下的结论:当有四个硬盘时,你必须牺牲1/4的储存容量作为备用,这样才能让最坏情况的发生率降到最低。而这四个RAID 5数组,并不会被支持133 Mbps(32位,32MHz)的低效能PCI总线所限制。

  值得一提的是,对桌上型PC来说,RAID 5数组是个不易执行的解决方案。甚至是工作站,RAID 0+1(striping + mirroring)或RAID 1+0 (mirroring + striping) 仍归属在高阶又快速的解决方案,虽然他们会占用更多可利用的硬盘容量。

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  RocketRAID 1820A RAID卡正面

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  RocketRAID 1820A是在RocketRAID 1820基础上的升级发展型,通过8个Serial ATA信道,可支持多种RAID级别。包括RAID 0,1,5,10和JBOD。通过HPT601芯片,RocketRAID 1820A具有优化的XOR技术和最高级的缓存运算法则,PCI-X 64位的技术结构,工作频率可高达133MHz,而且,它是向下兼容现在标准的PCI总线。RocketRAID 1820A支持Command Queuing (CQ),使其在随机(Random)读写的性能上,有显着的提高。Command Queuing是通过优化硬盘内部的工作命令,从而使硬盘达到性能的提高和持续的读写性能。通过CQ,用户的系统将得到前所未有的高性能,并且减少硬盘的机械磨损,从而减少潜伏的机械问题。

  检验包装内含实用配件:

  打开HighPoint RocketRAID 1820A的包装,并没有很花俏的设计,只见到RocketRAID 1820A磁盘阵列卡、8条Serial ATA 硬盘排线、短挡板、驱动程序、磁盘阵列控管软件以及使用手册等实用的配件,在防震海绵的保护下,陈列于包装盒中。

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  这款产品采用64bit PCI-X的架构,原厂宣称RocketRAID 1820A可以提供最高每秒超过1G的传输频宽,并支持TCQ (Tagged Command Queuing)技术,能有效提升硬盘数据读写的效能,根据HighPoint的说法,TCQ 技术具有下列功能:

  提高随机读取速度。

  在多执行序列(Multi-Threaded)环境及高随机读取负荷(High Random I/O Workloadings)下,仍能维持高性能表现。

  可将重复性及相冲突之指令予以重新排序,提高硬盘效能。

  这样的功能,理论上可以提升硬盘读取速度,目前市面上可见的WD的Serial ATA硬盘也支持TCQ技术,而另外一种用来提升硬盘效能的技术,则是Seagate已推出的BaRocketRAIDacuda 7200.7跟即将销售的BaRocketRAIDacuda 7200.8等Serial ATA硬盘所支持的NCQ技术,据了解此两项技术的差异主要差异在于NCQ须配合Serial ATA2.0规格之硬盘才能完全发挥作用,而TCQ技术可直接搭配Serial ATA 1.0规格的硬盘,从这个角度来看,TCQ技术似乎对目前的Serial ATA硬盘较具优势(不过支持NCQ技术的厂商则表示目前多家芯片组厂商都有意支持此项规格,对其未来的发展有相当的帮助),HighPoint则表示,RocketRAID1820A支持这样的规格,将可以提供Serial ATA在建置RAID 0时提供更好的效能表现。