盤陣列的全稱是：Redundan ArrayofIn Expensive Disk，簡稱RAID技術。它是1988年由美國加州大學Berkeley分校的David Patterson教授等人提出來的磁盤冗余技術。從那時起，磁盤陣列技術發(fā)展得很快，并逐步走向成熟?，F(xiàn)在已基本得到*的有下面八種系列。
　　
　　1.RAID0（0級盤陣列）
　　
　　RAID0又稱數(shù)據(jù)分塊，即把數(shù)據(jù)分布在多個盤上，沒有容錯措施。其容量和數(shù)據(jù)傳輸率是單機容量的N倍，N為構成盤陣列的磁盤機的總數(shù)，I/O傳輸速率高，但平均*時間MTTF（Mean Time To Failure）只有單臺磁盤機的N分之一，因此零級盤陣列的可靠性zui差。
　　
　　2.RAID 1（1級盤陣列）
　　
　　RAID1又稱鏡像（Mirror）盤，采用鏡像容錯來提高可靠性。即每一個工作盤都有一個鏡像盤，每次寫數(shù)據(jù)時必須同時寫入鏡像盤，讀數(shù)據(jù)時只從工作盤讀出。一旦工作盤發(fā)生故障立即轉入鏡像盤，從鏡像盤中讀出數(shù)據(jù)，然后由系統(tǒng)再恢復工作盤正確數(shù)據(jù)。因此這種方式數(shù)據(jù)可以重構，但工作盤和鏡像盤必須保持一一對應關系。這種盤陣列可靠性很高，但其有效容量減小到總容量一半以下。因此RAID1常用于對出錯率要求極嚴的應用場合，如財政、金融等領域。
　　
　　3.RAID 2（2級盤陣列）
　　
　　RAID 2又稱位交叉，它采用漢明碼作盤錯檢驗，無需在每個扇區(qū)之后進行CRC（Cyclic Re Dundancycheck）檢驗。漢明碼是一種（n,k）線性分組碼，n為碼字的長度，k為數(shù)據(jù)的位數(shù)，r為用于檢驗的位數(shù)，故有：n=2r－1r=n－k
　　
　　因此按位交叉存取zui有利于作漢明碼檢驗。這種盤適于大數(shù)據(jù)的讀寫。但冗余信息開銷還是太大，阻止了這類盤的廣泛應用。
　　
　　4.RAID 3（3級盤陣列）
　　
　　RAID 3為單盤容錯并行傳輸陣列盤。它的特點是將檢驗盤減小為一個（RAID2校驗盤為多個，DAID1檢驗盤為1比1），數(shù)據(jù)以位或字節(jié)的方式存于各盤（分散記錄在組內相同扇區(qū)號的各個磁盤機上）。它的優(yōu)點是整個陣列的帶寬可以充分利用，使批量數(shù)據(jù)傳輸時間減?。黄淙秉c是每次讀寫要牽動整個組，每次只能完成一次I/O。
　　
　　5.RAID 4（4級盤陣列）
　　
　　RAID 4是一種可獨立地對組內各盤進行讀寫的陣列。其校驗盤也只有一個。
　　
　　RAID 4和RAID 3的區(qū)別是：RAID 3是按位或按字節(jié)交叉存取，而RAID 4是按塊（扇區(qū)）存取，可以單獨地對某個盤進行操作，它無需象RAID 3那樣，那怕每一次小I/O操作也要涉及全組，只需涉及組中兩臺磁盤機（一臺數(shù)據(jù)盤，一臺檢驗盤）即可。從而提高了小量數(shù)據(jù)的I/O速率。
　　
　　6.RAID 5（5級盤陣列）
　　
　　RAID 5是一種旋轉奇偶校驗獨立存取的陣列。它和RAID 1、2、3、4各盤陣列的不同點，是它沒有固定的校驗盤，而是按某種規(guī)則把其冗余的奇偶校驗信息均勻地分布在陣列所屬的所有磁盤上。于是在同一臺磁盤機上既有數(shù)據(jù)信息也有校驗信息。這一改變解決了爭用校驗盤的問題，因此DAID5內允許在同一組內并發(fā)進行多個寫操作。所以RAID5即適于大數(shù)據(jù)量的操作，也適于各種事務處理。它是一種快速，大容量和容錯分布合理的磁盤陣列。
　　
　　7.RAID 6（6級盤陣列）
　　
　　RAID 6是一種雙維奇偶校驗獨立存取的磁盤陣列。它的冗余的檢、糾錯信息均勻分布在所有磁盤上，而數(shù)據(jù)仍以大小可變的塊以交叉方式存于各盤。這類盤陣列可容許雙盤出錯。
　　
　　8.RAID 7（7級盤陣列）
　　
　　RAID 7是在RAID 6的基礎上，采用了cache技術，它使得傳輸率和響應速度都有較大的提高。Cache是一種高速緩沖存儲器，即數(shù)據(jù)在寫入磁盤陣列以前，先寫入cache中。一般采用cache分塊大小和磁盤陣列中數(shù)據(jù)分塊大小相同，即一塊cache分塊對應一塊磁盤分塊。在寫入時將數(shù)據(jù)分別寫入兩個獨立的cache，這樣即使其中有一個cache出故障，數(shù)據(jù)也不會丟失。寫操作將直接在cache級響應，然后再轉到磁盤陣列。數(shù)據(jù)從cache寫到磁盤陣列時，同一磁道的數(shù)據(jù)將在一次操作中完成，避免了不少塊數(shù)據(jù)多次寫的問題，提高了速度。在讀出時，主機也是直接從cache中讀出，而不是從陣列盤上讀取，減少與磁盤讀操作次數(shù)，這樣比較充分地利用了磁盤帶寬。
　　
　　這樣cache和磁盤陣列技術的結合，彌補了磁盤陣列的不足（如分塊寫請求響應差等缺陷），從而使整個系統(tǒng)以、快速、大容量、高可靠以及靈活、方便的存儲系統(tǒng)提供給用戶，從而滿足了當前的技術發(fā)展的需要，尤其是多媒體系統(tǒng)的需要。
　　
　　解析磁盤陣列的關鍵技術
　　
　　存儲技術在計算機技術中受到廣泛關注，服務器存儲技術更是業(yè)界關心的熱點。一談到服務器存儲技術，人們幾乎立刻與SCSI（Small Computer Systems Interface）技術在一起。盡管廉價的IDE硬盤在性能、容量等關鍵技術指標上已經(jīng)大大地提高，可以滿足甚至超過原有的服務器存儲設備的需求。但由于Internet的普及與高速發(fā)展，網(wǎng)絡服務器的規(guī)模也變得越來越大。同時，Internet不僅對網(wǎng)絡服務器本身，也對服務器存儲技術提出了苛刻要求。無止境的市場需求促使服務器存儲技術飛速發(fā)展。而磁盤陣列是服務器存儲技術中比較成熟的一種，也是在市場上比較多見的大容量外設之一。
　　
　　在，傳統(tǒng)的存儲模式無論在規(guī)模上，還是安全上，或是性能上，都無法滿足特殊應用日益膨脹的存儲需求。諸如存儲局域網(wǎng)（SAN）等新的技術或應用方案不斷涌現(xiàn)，新的存儲體系結構和解決方案層出不窮，服務器存儲技術由直接連接存儲（DAS）向存儲網(wǎng)絡技術（NAS）方面擴展。在中低端，隨著硬件技術的不斷發(fā)展，在*市場需求的推動下，本地化的、基于直接連接的磁盤陣列存儲技術，在速度、性能、存儲能力等方面不斷地邁上新臺階。并且，為了滿足用戶對存儲數(shù)據(jù)的安全、存取速度和超大的存儲容量的需求，磁盤陣列存儲技術也從講求技術創(chuàng)新、重視系統(tǒng)優(yōu)化，以技術方案為主導的技術推動期逐漸進入了強調工業(yè)標準、著眼市場規(guī)模，以成熟產(chǎn)品為主導的產(chǎn)品普及期。
　　
　　回顧磁盤陣列的發(fā)展歷程，一直和SCSI技術的發(fā)展緊密關聯(lián)，一些廠商推出的專有技術，如IBM的SSA（Serial Storage Architecture）技術等，由于兼容性和升級能力不盡如人意，在市場上的影響都遠不及SCSI技術廣泛。由于SCSI技術兼容性好，市場需求旺盛，使得SCSI技術發(fā)展很快。從zui原始5MB/s傳輸速度的SCSI-1，一直發(fā)展到現(xiàn)在LVD接口的160MB/s傳輸速度的Ultra 160 SCSI，320 MB/s傳輸速度的Ultra 320 SCSI接口也將在2001年出現(xiàn)（見表1）。從當前市場看，Ultra3SCSI技術和RAID（Redundant ArrayofIn Expensive Disks）技術還應是磁盤陣列存儲的主流技術。
　　
　　SCSI技術
　　
　　SCSI本身是為小型機（區(qū)別于微機而言）定制的存儲接口，SCSI協(xié)議的Version 1版本也僅規(guī)定了5MB/s傳輸速度的SCSI-1的總線類型、接口定義、電纜規(guī)格等技術標準。隨著技術的發(fā)展，SCSI協(xié)議的Version 2版本作了較大修訂，遵循SCSI-2協(xié)議的16位數(shù)據(jù)帶寬，高主頻的SCSI存儲設備陸續(xù)出現(xiàn)并成為市場的主流產(chǎn)品，也使得SCSI技術牢牢地占據(jù)了服務器的存儲市場。SCSI-3協(xié)議則增加了能滿足特殊設備協(xié)議所需要的命令集，使得SCSI協(xié)議既適應傳統(tǒng)的并行傳輸設備，又能適應出現(xiàn)的一些串行設備的通訊需要，如光纖通道協(xié)議（FCP）、串行存儲協(xié)議（SSP）、串行總線協(xié)議等。漸漸地，“小型機”的概念開始弱化，“高性能計算機”和“服務器”的概念在人們的心目中得到強化，SCSI一度成為用戶從硬件上來區(qū)分“服務器”和PC機的一種標準。
　　
　　通常情況下，用戶對SCSI總線的關心放在硬件上，不同的SCSI的工作模式意味著有不同的zui大傳輸速度。如40 MB/s的Ultra SCSI、160 MB/s的Ultra 3 SCSI等等。但zui大傳輸速度并不代表設備正常工作時所能達到的平均訪問速度，也不意味著不同SCSI工作模式之間的訪問速度存在著必然的“倍數(shù)”關系。SCSI控制器的實際訪問速度與SCSI硬盤型號、技術參數(shù)，以及傳輸電纜長度、抗*力等因素關系密切。提高SCSI總線效率必須關注SCSI設備端的配置和傳輸線纜的規(guī)范和質量。可以看出，Ultra 3模式下獲得的實際訪問速度還不到Ultra Wide模式下實際訪問速度的2倍。
　　
　　一般說來，選用高速的SCSI硬盤、適當增加SCSI通道上連接硬盤數(shù)、優(yōu)化應用對磁盤數(shù)據(jù)的訪問方式等，可以大幅度提高SCSI總線的實際傳輸速度。尤其需要說明的是，在同樣條件下，不同的磁盤訪問方式下獲得的SCSI總線實際傳輸速度可以相差幾十倍，對應用的優(yōu)化是獲得高速存儲訪問時必須關注的重點，而這卻常常被一些用戶所忽視。按4KB數(shù)據(jù)塊隨機訪問6塊SCSI硬盤時，SCSI總線的實際訪問速度為2.74 MB/s，SCSI總線的工作效率僅為總線帶寬的1.7％；在*不變的條件下，按256KB的數(shù)據(jù)塊對硬盤進行順序讀寫，SCSI總線的實際訪問速度為141.2 MB/s，SCSI總線的工作效率高達總線帶寬的88％。
　　
　　隨著傳輸速度的提高，信號傳輸過程中的信號衰減和干擾問題顯得越來越突出，終結器在一定程度上可以起到降低信號波反射，改善信號質量的作用。同時，LVD（Low-Voltage Differential）技術的應用也越來越多。LVD工作模式是和SE（Single-Ended）模式相對應的，它可以很好地抵抗傳輸干擾，延長信號的傳輸距離。同時，Ultra 2 SCSI和Ultra 3 SCSI模式也通過采用的雙絞型SCSI電纜來提高信號傳輸?shù)馁|量。
　　
　　在磁盤陣列的概念中，大容量硬盤并不是指單個硬盤容量大，而是指將單個硬盤通過RAID技術，按RAID級別組合成更大容量的硬盤。所以在磁盤陣列技術中，RAID技術是比較關鍵的，同時，根據(jù)所選用的RAID級別的不同，得到的“大硬盤”的功能也有不同。
　　
　　RAID是一項非常成熟的技術，但由于其價格比較昂貴，配置也不方便，缺少相對專業(yè)的技術人員，所以應用并不十分普及。據(jù)統(tǒng)計，*75％的服務器系統(tǒng)目前沒有配置RAID。由于服務器存儲需求對數(shù)據(jù)安全性、擴展性等方面的要求越來越高，RAID市場的開發(fā)潛力巨大。RAID技術是一種工業(yè)標準，各廠商對RAID級別的定義也不盡相同。目前對RAID級別的定義可以獲得業(yè)界廣泛認同的只有4種，RAID0、RAID1、RAID0＋1和RAID5。
　　
　　RAID0是無數(shù)據(jù)冗余的存儲空間條帶化，具有低成本、*讀寫性能、高存儲空間利用率的RAID級別，適用于Video/Audio信號存儲、臨時文件的轉儲等對速度要求極其嚴格的特殊應用。但由于沒有數(shù)據(jù)冗余，其安全性大大降低，構成陣列的任何一塊硬盤損壞都將帶來數(shù)據(jù)災難性的損失。所以，在RAID0中配置4塊以上的硬盤，對于一般應用來說是不明智的。
　　
　　RAID1是兩塊硬盤數(shù)據(jù)*鏡像，安全性好，技術簡單，管理方便，讀寫性能均好。但其無法擴展（單塊硬盤容量），數(shù)據(jù)空間浪費大，嚴格意義上說，不應稱之為“陣列”。
　　
　　RAID0＋1綜合了RAID0和RAID1的特點，獨立磁盤配置成RAID0，兩套完整的RAID0互相鏡像。它的讀寫性能出色，安全性高，但構建陣列的成本投入大，數(shù)據(jù)空間利用率低，不能稱之為經(jīng)濟的方案。
　　
　　RAID5是目前應用zui廣泛的RAID技術。各塊獨立硬盤進行條帶化分割，相同的條帶區(qū)進行奇偶校驗（異或運算），校驗數(shù)據(jù)平均分布在每塊硬盤上。以n塊硬盤構建的RAID5陣列可以有n－1塊硬盤的容量，存儲空間利用率非常高（見圖6）。任何一塊硬盤上數(shù)據(jù)丟失，均可以通過校驗數(shù)據(jù)推算出來。它和RAID3zui大的區(qū)別在于校驗數(shù)據(jù)是否平均分布到各塊硬盤上。RAID5具有數(shù)據(jù)安全、讀寫速度快，空間利用率高等優(yōu)點，應用非常廣泛，但不足之處是1塊硬盤出現(xiàn)故障以后，整個系統(tǒng)的性能大大降低。
　　
　　對于RAID1、RAID0＋1、RAID5陣列，配合熱插拔（也稱熱可替換）技術，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線恢復，即當RAID陣列中的任何一塊硬盤損壞時，不需要用戶關機或停止應用服務，就可以更換故障硬盤，修復系統(tǒng)，恢復數(shù)據(jù)，對實現(xiàn)HA（High Availability）高可用系統(tǒng)具有重要意義。
　　
　　各廠商還在不斷推出各種RAID級別和標準。例如更高安全性的，從RAID控制器開始鏡像的RAID；更快讀寫速度的，為構成RAID的每塊硬盤配置CPU和Cache的RAID等等，但都不普及。用IDE硬盤構建RAID的技術是新出現(xiàn)的一個技術方向，對市場影響也較大，其突出優(yōu)點就是構建RAID陣列非常廉價。目前IDERAID可以支持RAID0、RAID1和RAID0＋1三個級別，zui多支持4塊IDE硬盤。由于受IDE設備擴展性的限制，同時，也由于IDE設備也缺乏熱可替換的的原因，IDERAID的應用還不多。
　　
　　總之，發(fā)展是永恒的主題，在服務器存儲技術領域也不例外。一方面，一些*廠商嘗試推出新的概念或標準，來領導服務器及存儲技術的發(fā)展方向，較有代表性的如In力推的IA-64架構及存儲概念；另一方面，致力于存儲的專業(yè)廠商以現(xiàn)有技術和工業(yè)標準為基礎，推動SCSI、RAID、Fibre Channel等基于現(xiàn)有存儲技術和方案快速更新和發(fā)展。在市場經(jīng)濟條件下，檢驗技術發(fā)展的*標準是市場的認同。市場呼喚好的技術，而新的技術必須起到推動市場向前發(fā)展作用時才能被廣泛接受和承認。隨著高性能計算機市場的發(fā)展，高性能比、高可靠性、高安全性的存儲新技術也會不斷涌現(xiàn)。
　　
　　現(xiàn)在市場上的磁盤陣列產(chǎn)品有很多，用戶在選擇磁盤陣列產(chǎn)品的過程中，也要根據(jù)自己的需求來進行選擇，現(xiàn)在列舉幾個磁盤陣列產(chǎn)品，同時也為需要磁盤陣列產(chǎn)品的用戶提供一些選擇。表2列出了幾種磁盤陣列的主要技術指標。