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问题描述:
这个软件有什么用
解析:
Raid定义
RAID(Redundant Array of Independent Disk 独立冗余磁盘阵列)技术是加州大学伯克利分校1987年提出,最初是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,同时希望磁盘失效时不会使对数据的访问受损失而开发出一定水平的数据保护技术。RAID就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列,在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,可以提升硬盘速度,增大容量,提供容错功能够确保数据安全性,易于管理的优点,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。
二、RAID的几种工作模式
1、RAID0
即Data Stripping数据分条技术。RAID 0可以把多块硬盘连成一个容量更大的硬盘群,可以提高磁盘的性能和吞吐量。RAID 0没有冗余或错误修复能力,成本低,要求至少两个磁盘,一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被使用。
(1)、RAID 0最简单方式
就是把x块同样的硬盘用硬件的形式通过智能磁盘控制器或用操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一起,形成一个独立的逻辑驱动器,容量是单独硬盘的x倍,在电脑数据写时被依次写入到各磁盘中,当一块磁盘的空间用尽时,数据就会被自动写入到下一块磁盘中,它的好处是可以增加磁盘的容量。速度与其中任何一块磁盘的速度相同,如果其中的任何一块磁盘出现故障,整个系统将会受到破坏,可靠性是单独使用一块硬盘的1/n。
(2)、RAID 0的另一方式
是用n块硬盘选择合理的带区大小创建带区集,最好是为每一块硬盘都配备一个专门的磁盘控制器,在电脑数据读写时同时向n块磁盘读写数据,速度提升n倍。提高系统的性能。
2、RAID 1
RAID 1称为磁盘镜像:把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上,具有很高的数据冗余能力,但磁盘利用率为50%,故成本最高,多用在保存关键性的重要数据的场合。RAID 1有以下特点:
(1)、RAID 1的每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘,任何时候数据都同步镜像,系统可以从一组镜像盘中的任何一个磁盘读取数据。
(2)、磁盘所能使用的空间只有磁盘容量总和的一半,系统成本高。
(3)、只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用,甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行。
(4)、出现硬盘故障的RAID系统不再可靠,应当及时的更换损坏的硬盘,否则剩余的镜像盘也出现问题,那么整个系统就会崩溃。
(5)、更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像,外界对数据的访问不会受到影响,只是这时整个系统的性能有所下降。
(6)、RAID 1磁盘控制器的负载相当大,用多个磁盘控制器可以提高数据的安全性和可用性。
3、RAID0+1
把RAID0和RAID1技术结合起来,数据除分布在多个盘上外,每个盘都有其物理镜像盘,提供全冗余能力,允许一个以下磁盘故障,而不影响数据可用性,并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立带区集至少4个硬盘。
4、RAID2
电脑在写入数据时在一个磁盘上保存数据的各个位,同时把一个数据不同的位运算得到的海明校验码保存另一组磁盘上,由于海明码可以在数据发生错误的情况下将错误校正,以保证输出的正确。但海明码使用数据冗余技术,使得输出数据的速率取决于驱动器组中速度最慢的磁盘。RAID2控制器的设计简单。
5、RAID3:带奇偶校验码的并行传送
RAID 3使用一个专门的磁盘存放所有的校验数据,而在剩余的磁盘中创建带区集分散数据的读写操作。当一个完好的RAID 3系统中读取数据,只需要在数据存储盘中找到相应的数据块进行读取操作即可。但当向RAID 3写入数据时,必须计算与该数据块同处一个带区的所有数据块的校验值,并将新值重新写入到校验块中,这样无形虽增加系统开销。当一块磁盘失效时,该磁盘上的所有数据块必须使用校验信息重新建立,如果所要读取的数据块正好位于已经损坏的磁盘,则必须同时读取同一带区中的所有其它数据块,并根据校验值重建丢失的数据,这使系统减慢。当更换了损坏的磁盘后,系统必须一个数据块一个数据块的重建坏盘中的数据,整个系统的性能会受到严重的影响。RAID 3最大不足是校验盘很容易成为整个系统的瓶颈,对于经常大量写入操作的应用会导致整个RAID系统性能的下降。RAID 3适合用于数据库和WEB服务器等。
6、 RAID4
RAID4即带奇偶校验码的独立磁盘结构,RAID4和RAID3很象,它对数据的访问是按数据块进行的,也就是按磁盘进行的,每次是一个盘,RAID4的特点和RAID3也挺象,不过在失败恢复时,它的难度可要比RAID3大得多了,控制器的设计难度也要大许多,而且访问数据的效率不怎么好。
7、 RAID5
RAID 5把校验块分散到所有的数据盘中。RAID 5使用了一种特殊的算法,可以计算出任何一个带区校验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡,从而消除了产生瓶颈的可能。RAID5的读出效率很高,写入效率一般,块式的集体访问效率不错。RAID 5提高了系统可靠性,但对数据传输的并行性解决不好,而且控制器的设计也相当困难。
8、RAID6
RAID6即带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构,它是对RAID5的扩展,主要是用于要求数据绝对不能出错的场合,使用了二种奇偶校验值,所以需要N+2个磁盘,同时对控制器的设计变得十分复杂,写入速度也不好,用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多,造成了不必须的负载,很少人用。
9、 RAID7
RAID7即优化的高速数据传送磁盘结构,它所有的I/O传送均是同步进行的,可以分别控制,这样提高了系统的并行性和系统访问数据的速度;每个磁盘都带有高速缓冲存储器,实时操作系统可以使用任何实时操作芯片,达到不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进行管理和监视,可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。可以连接多台主机,当多用户访问系统时,访问时间几乎接近于0。但如果系统断电,在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失,因此需要和UPS一起工作,RAID7系统成本很高。
10、 RAID10
RAID10即高可靠性与高效磁盘结构它是一个带区结构加一个镜象结构,可以达到既高效又高速的目的。这种新结构的价格高,可扩充性不好。
11、 RAID53
RAID7即高效数据传送磁盘结构,是RAID3和带区结构的统一,因此它速度比较快,也有容错功能。但价格十分高,不易于实现。
个人使用磁盘RAID主要是用RAID0、 RAID1或RAID0+1工作模式。
然而,这样的灵活性有一个条件:物理机能够看到所有虚拟磁盘镜像。这通常会导致存储网络成为一个使用网络文件系统(NFS)和虚拟网络附属存储(NAS)集群的开放网络。
在传统基于块的存储中,如iSCSI和光纤通道存储区域网络(FC SAN),这意味着我们必须能够分配和操作逻辑单元号(LUN),以便在迁移虚拟机时可以迅速重新分配LUN给其它物理机。这个操作不仅是在最初部署时很难执行,随着环境越来越大和复杂,它也会很难执行。要为每个虚拟机分配一个LUN,然后还要能够迅速地将它重新分配给其它物理主机,这对IT人士来说已然是一个越来越严重的问题。
在越来越多的环境里,IT管理员都开始使用更大的LUN来承载多个虚拟机。尽管这可以减轻分配多个LUN给多个虚拟机的重担,但无法解决分区和LUN增长的问题。
NFS解决方案
现在,VMware支持通过NFS启动部署虚拟机。通过可启动的NFS加载(mount)部署虚拟机是解决这个问题的一个理想方法,而且也被越来越广泛地接受。
NFS是一个客户端或服务器系统,允许用户跨网络访问文件,并能够像操作本地文件目录一样操作这些远程文件。它是通过输出(exporting)和载入(mounting)两个过程完成的。输出过程是指NFS服务器向远程客户端提供文件访问的过程;载入过程是指文件系统对操作系统和用户变为可用的过程。NFS主要用于Unix-to-Unix文件共享,即使你的所有虚拟机都是基于Windows的,你也可以选用NFS。尽管Windows无法引导NFS,但VMware将NFS建立在它的磁盘虚拟层,所以Windows无需引导NFS。
NFS工作站很容易创建和操作。每个物理服务器都能看到所有的虚拟磁盘镜像,而且VMotion等功能也更加容易操作。与iSCSI或FC SAN中的每个VMDK创建一个LUN不同,你可以在一个NFS卷中共置多个VMDK(VMware Virtual Disk)文件。因为VMDK只是文件,而不是真正的磁盘。为什么使用NFS NFS让存储和VMware管理员的工作变得容易得多,而且在很多VMware环境下都不会有任何性能损失。除了一些例外的存储厂商提供虚拟化解决方案以外,LUN管理对存储和VMware管理员来说都很具有挑战性。而有了NFS执行,与单个文件系统的交互让VMware镜像供应更加容易。
访问控制通过内置NFS安全性被启用后,可以向一组VMware管理员提供NFS文件系统。有了NFS,就不需要微操作每一个LUN了。例如,VMware镜像在文件夹中可以根据应用类型进行分组,而且可以同时提供给一系列应用使用。
此外,访问路径是基于传统的以太网,这不仅节省了成本,也更加易于进行故障检修。因为,大多数企业对于IP管理的了解要远远多于对FC管理的了解。
NFS有一个优点就是访问简易。所有ESX服务器都可以连接到载入点(mount point),这使得VMotion的使用更加容易。在FC部署中,每个ESX服务器都必须能够看到所有其它ESX服务器的LUN,这很不利于配置和管理。NFS是一项共享技术,所有共享访问都是内置的。
NFS的另一优势在于数据保护方面。尽管通过NFS提供的VMware镜像无法使用VMware VCB,但Unix或Linux主机可以载入这些镜像来进行备份。利用支持NDMP的备份软件可以备份这些镜像。通过Linux主机的方法可以访问VMware镜像,而且可以通过这种方法可以载入快照和备份卷。此外,你还可以综合利用NFS主机的复制工具保障业务持续性和灾难恢复,而不用购买VMware专门的复制工具。
说得直白一点,NFS不是唯一的协议,它也有不太适合的时候。例如,Microsoft Cluster Service必须有成组存取(block access),而且有些情况下就需要光纤通道。iSCSI有一些很独特的功能,其中一个是它能够直接分配一个LUN给一个子操作系统,而不用通过VMware磁盘虚拟层。这些独特的功能可以快速地将特定的LUN转移出VMware环境。
这个执行需要的不仅仅是一个标准的文件服务器或NAS,因为除了保存用户数据以外,它还是架构的一个关键部分。
利用虚拟NAS集群解决I/O问题
通过NAS集群虚拟化可以缓解某些物理存储相关问题,如I/O限制。
随着负荷的不断增加,传统的NAS无法有效地扩展升级。部署多个物理服务器会迅速加重I/O带宽的负担,这样的负荷比在多数文件服务器环境中的负荷要大得多。要减轻I/O带宽负担,就必须部署更多的NAS,而这又会导致NAS蔓延。
这使得我们必须在满足额外的NAS系统需求以解决文件服务需求的同时,还要让这些NAS系统必须能处理虚拟服务器环境不断变化的I/O需求。有了单独的NAS head,VMotion就很难适用了,唯一的其它选择是购买更大的单一的NAS head。在VMware环境下,这样的升级不是因为容量限制而进行的,而是为了提供更高的性能而升级。
下面,我们说说虚拟NAS集群。一个虚拟NAS集群代表着整个ESX环境的一个NAS对象,即使这个对象是多个NAS head。一个虚拟NAS集群是一系列NAS节点,这些节点是作为一个整体被管理的。性能或容量的升级就成为相互独立的事了,I/O性能升级只是连接更多的节点到集群,而容量升级则是连接更多的磁盘,互不影响。
此外,虚拟NAS集群还可以为环境提供冗余。如果集群的其中一个节点出错,该节点的文件系统会自动转向集群中的其它节点。这个功能可以保障数据访问不受中断,对于虚拟服务器环境非常重要。因为,虚拟服务器环境下的一个错误可能会导致几十个虚拟机受到严重影响,多层冗余对于这样的环境就显得尤为重要。
Global Files System
将虚拟服务器从一台物理机迁移到另一台物理机是一项势在必行的工作,它可以给数据中心带来很大的灵活性。而数据中心的灵活性也正是客户所寻求的。相关虚拟磁盘的迁移,尤其是从一个阵列到另一阵列或一个NAS head到另一NAS head的迁移,并不是不可能的任务,但是会非常耗费时间,并且会中断服务。
而在虚拟NAS集群环境下,这就是一件非常简单的工作,而且不会造成服务中断。这进一步提高了虚拟环境的灵活性。例如,如果某台物理机中的好几个虚拟机存在I/O带宽需求高峰期,那么你可以将其它虚拟机磁盘镜像移开它们所在的节点来应对I/O高峰期。这个功能还可以用于虚拟NAS集群中的标准文件系统,因为它们可以根据需求进行重新分配。
虚拟NAS和FC
在VMware近期的白皮书中,基于FC的块I/O仍是一个尚未成熟的I/O性能领导者。尽管有些NAS供应商会对这些结果存在争议,但这并不影响我们对这二者的利用。
首先,不到万不得已不要使用FC。现在市场上有两种不同的产品。第一种是NAS供应商(如Network Appliance)为他们的NAS head提供的FC和iSCSI服务。NAS head必须在NAS文件系统中创建一个封装的FC LUN。第二种是EMC和OnStor等公司提供的网关(Gateway)解决方案,这些解决方案允许本地FC访问存储系统。在EMC的解决方案中,这当然是一个通向Clarriion阵列的网关。OnStor允许你通过它们的NAS网关(NAS gateway)为你现有的存储添加一个有Global Files System的虚拟NAS集群。
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