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操作系统中RAID的实现和配置

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发表于 : 2016-5-27 10:49:26 最新回复:2017-10-15 21:35:38
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建赟
建赟  专家

 

有人直接在主机上编写程序,运行于操作系统底层,将从主机SCSI或者IDE控制器提交上来的物理磁盘,运用七星北斗的思想,虚拟成各 种模式的虚拟磁盘,然后再提交给上层程序接口,如卷管理程序。这些软件通过一个配置工具,让使用者自行选择将哪些磁盘组合起来并形成 哪种类型的RAID

比如,某台机器上安装了两块IDE磁盘和4SCSI磁盘,IDE硬盘直接连接到主板集成的IDE接口上,SCSI磁盘则是连接到一块PCI接口的 SCSI卡上。在没有RAID程序参与的条件下,系统可以识别到6块磁盘,并且经过文件系统格式化之后,挂载到某个盘符或者目录下,供应用程 序读写。

安装RAID程序之后,用户通过配置界面,先将两IDE磁盘做成了一RAID 0系统。如果原来每IDE磁盘是80GB容量,做RAID 0 后就变成了一块160GB容量的虚拟磁盘。然后用户又将4SCSI盘做了一RAID        5系统,如果原来每SCSI磁盘是73GB容量,4块盘做 RAID    5之后虚拟磁盘的容量将约为3块盘的容量,即216GB

当然,因为RAID程序需要使用磁盘上的部分空间来存放一些RAID信息,所以实际容量将会变小。经过RAID程序的处理之后,这6块磁盘最 终变成了两块虚拟磁盘。如果是在Windows系统中,打开磁盘管理器只能看到两块硬盘,一块容量为160GB(硬盘1),另一块容量为 219GB(硬盘2)。之后,可以对这两块盘进行格式化,比如格式化为NTFS文件系统。格式化程序丝毫不会感觉到有多块物理硬盘正在写入数 据。

比如,格式化程序某时刻发出命令,向硬盘1(由两IDE磁盘组成RAID  0虚拟盘)LBA起始地址10000,长度128,写入内存起始地 址某某的数据RAID程序会截获这个命令并做分析,硬盘1是一RAID         0系统,那么这块LBA10000开始算起的128个扇区的数据,会被 RAID引擎计算,将逻辑LBA对应成物理磁盘的物理LBA,将对应的数据写入物理磁盘。写入之后,格式化程序会收到成功写入的信号,然后接 着做下一次IO。经过这样的处理,上层程序完全不会知道底层物理磁盘的细节。其他RAID形式也都是相同的道理,只不过算法更加复杂而已。 但是即使再复杂的算法,经过CPU运算,也要比磁盘读写速度快几千几万倍。

  

 

      Windows Server 2003高级磁盘管

 

下面以Windows   Server   2003企业版操作系统为例,示例一下Windows是如何在操作系统上用软件来实现RAID功能的。 每个例子的环境都是一个具有5块物理磁盘的PC,每块磁盘容量为100MB

1.磁盘初始化和转

1)新磁盘插入机箱并启动操作系统之后,打开磁盘管理器,Windows会自动弹出一个配置新磁盘的向导,如图5-1所示。

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-1

5-1   初始界面

 

2)单击下一步按钮,出现图5-2所示的对话框。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-2

5-2   选择要初始化的磁盘

 

3)单击下一步按钮,初始化所有新磁盘,如图5-3所示。

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-3

5-3   选择要转换的磁盘

 

4)单击下一步按钮,将所有磁盘转换为动态磁盘,如图5-4所示。所谓的动态磁盘就是可以用来做RAID以及卷管理的磁盘。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-4

 

5)单击完成按钮。查看磁盘管理器中的状态,如图5-5所示。

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-5

 

我们从图5-5中可以看到,磁盘0为基本磁盘,同时也是系统所在的磁盘以及启动磁盘。这个磁盘不能对其进行软RAID或卷管理操作。

2.新建

磁盘1上右击,在弹出的快捷菜单中选择新建卷命令,如图5-6所示,系统弹出新建卷向导对话框,以选择要创建的卷的类型,如图

5-7所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-6

5-6   选择新建卷命令

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-7

5-7   选择卷类型

 

这里有5个选项,下面分别介绍。

     简单卷:指卷将按照磁盘的顺序依次分配空间。简单卷与磁盘分区功能类似,卷空间只能在一块磁盘上分配,并且不能交叉或者乱 序。

   跨区卷:跨区卷在简单卷的基础上,可以让一个卷的空间跨越多块物理磁盘。相当于不做条带化的RAID 0系统。

   带区卷:带区卷相当于条带化的RAID 0系统。

 镜像卷:镜像卷相当于RAID 1系统。

      RAID-5卷:毫无疑问,这种方式就是实现一个RAID 5卷。

5-8做的是一个大小为101MB的简单卷,也就是将物理磁盘1全部容量划分给这个卷。可以发现,简单卷只能在一块物理磁盘上划分,图

添加按钮是灰色的,证明不能跨越多块磁盘。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-8

5-8   划分大小

 


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-9 

跨区卷允许卷容量来自多个硬盘,并且可以在每个硬盘上选择部分容量而不一定非要选择全部容量。在此,我们将全部容量划分给这个 卷,卷总容量为200MB,如图5-10所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-10

5-10   跨区卷状态

 

建好的跨区卷,将用紫色来表示。此外,还可以灵活地扩展这个卷的容量,如图5-11所示。

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-11

5-11   扩展容量

 

向这个卷中再添加一块磁盘磁盘3,如图5-12所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-12

5-12   增加一块物理磁盘

 

加完之后这个卷的容量就被扩充到了300MB,如图5-13所示。

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-13


 

 

3.删除

如图5-14所示,可以任意删除卷。


5-13   扩容后的卷


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-14

5-14   删除卷

 

下面用磁盘1的前50MB的容量和磁盘2的全部容量来做一个跨区卷,如图5-15所示。

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-15

5-15   灵活地划分尺寸

 

做好后的卷如图5-16所示。此外,磁盘1剩余的51MB容量还可以再新建卷,如图5-16所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-16


 

 

4.带区


下面我们来做一个带区卷,即条带化的RAID  0卷,选择用磁盘1和磁盘2中各30MB的容量来做一个60MB的卷,如图5-17和图5-18所示。

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-17

5-17   带区卷

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-18

 

做好之后的带区卷会用绿色标识。

5.镜像

我们再来做一个镜像卷,即RAID       1卷,选择用磁盘1和磁盘2中各40MB的容量来做一个40MB的卷,如图5-19和图5-20所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-19

5-19   镜像卷

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-20

 

5-20   镜像卷的状态

 

做好后的镜像卷会用棕色标识。

6 RAID 5类型的

最后,我们来做一RAID          5类型的卷,可将所有磁盘的各50MB空间做一个卷,如图5-21所示;然后再用所有硬盘的20MB空间做一个卷, 形成两个RAID 5卷。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-21

5-21  创建RAID 5

 


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-22

 

做好后的RAID    5卷会用亮绿色标识

 

Windows的动态磁盘管理实际上应该算是一个带有RAID功能的卷管理软件,而不仅仅是RAID软件。卷管理的概念我们在下文会解释。

 

5.1.2          LinuxRAID配置示

 

下面在一台装有8块物理磁盘的机器上安装RedHat Enterprise Linux Server 4 Update 5操作系统,具体操作过程如下

1)选择手动配置磁盘界面,如图5-24所示。

 

操作系统中RAID的实现和配置-1088875-23

5-24   选择手动配置

 

2)可以看到系统识别到了8块物理磁盘,如图5-25所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-24

5-25   识别到的磁盘列表

 

3)必须划分一个/boot分区用来启动基本的操作系统内核。用第一块磁盘sda的前100MB容量来创建这个分区,如图5-26所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-25

5-26  创建/boot分区

 

4)在创建/boot分区之后,将SDA磁盘剩余的分区以及所有剩余的物理磁盘,均配置为software        RAID类型,如图5-27所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-26

5-27   配置磁盘类型

 

5)在将所有磁盘都配置成software RAID类型之后,单Next按钮,会打RAID Options对话框询问想要进行什么样的操作,如图5-28

所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-27

5-28  设置为RAID设备

 

6)选Create  a   RAID   device  [default/dev/md0]单选按钮后单OK按钮,系统弹Make   RAID   Device对话框。在对话框RAI Device下拉列表框中,可以选择相应RAID组在操作系统中对应的设备名。RAID                     Level下拉列表框中,可以选择需要配置RAID类型。在 RAID        Members列表框中,可以选择RAID组中包含的物理磁盘。用相同的方法可以做多个不同类型的RAID组,如图5-29所示。


操作系统中RAID的实现和配置-1088875-28

5-29     创建对应 Mount

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建赟
建赟  专家 发表于 2016-5-27 10:49:53 已赞(0) 赞(0)

顶一个!!
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风轻云淡
风轻云淡  导师 发表于 2016-5-27 10:51:24 已赞(0) 赞(0)

多谢存储大神的分享!

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网安科技(黄)
网安科技(黄)   发表于 2016-8-11 11:39:55 已赞(0) 赞(0)

顶顶顶一个,好好

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kalus
kalus   发表于 2017-10-15 21:35:38 已赞(0) 赞(0)

顶一个,谢分享。
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