軟體RAID

基本介紹

• 中文名：軟體RAID
• 外文名：無
• 目的：組合 設備
• 領域：科技

定義

大家知道，硬體RAID解決方案速度快、穩定性好，可以有效地提供高水平的硬碟可用性和冗餘度，但是居高不下的價格實在令人可畏。不過可慶幸的是，Windows2003提供了內嵌的軟體RAID功能，並且軟RAID可以實現RAID0、RAID1、RAID5。軟體RAID不僅實現上非常方便，而且還大量地節約了寶貴的資金，確實是Windows2003Server的一個很實用的新功能。

WindowsServer2003家族作業系統提供基於軟體的RAID，其中RAID5卷中的磁碟上的信息的創建和重新生成將由“磁碟管理”來處理，兩種情況下數據都將跨磁碟陣列中的所有成員進行存儲。當然，軟體RAID的性能和效率是不能與硬體RAID相提並論的。

實現軟體RAID

軟體RAID也必須在多磁碟系統中才能實現。實現RAID1最少要擁有兩塊硬碟，而實現RAID5則最少要擁有三塊硬碟。通常情況下，作業系統所在磁碟採用RAID1，而數據所在磁碟採用RAID5。

1、卷的類型

①簡單卷

簡單卷由單個物理磁碟上的磁碟空間組成，它可以由磁碟上的單個區域或連結在一起的相同磁碟上的多個區域組成。可以在同一磁碟中擴展簡單卷或把簡單卷擴展到其他磁碟。如果跨多個磁碟擴展簡單卷，則該卷就是跨區卷。

只能在動態磁碟上創建簡單卷。簡單卷不能包含分區或邏輯驅動器，也不能由MS-DOS或Windows2003以外的其他Windows作業系統訪問。如果網路中的計算機還在運行Windows98或更早版本，那么應該創建分區而不是動態卷。

如果想在創建簡單卷後增加它的容量，則可通過磁碟上剩餘的未分配空間來擴展這個卷。要擴展一個簡單卷，則該卷必須使用Windows2003中所用的NTFS版本格式化。同時不能擴展基本磁碟上作為以前分區的簡單卷。也可將簡單卷擴展到同一計算機的其他磁碟的區域中。當將簡單卷擴展到一個或多個其他磁碟時，它會變成為一個跨區卷。在擴展跨區卷之後，不刪除整個跨區卷便不能將它的任何部分刪除。要注意的是跨區卷不能是鏡像卷或帶區卷。

②條帶卷

利用條帶卷，可以將兩個或者更多磁碟(最多為32塊硬碟)的空餘空間組成為一個卷。在向條帶卷中寫入數據時，數據被分割為64KB的塊，並均衡地分布在陣列中的所有磁碟上。一個陣列是兩個或者多個磁碟的集合。條帶卷可以有效地提高磁碟的讀取性能，但是它並不提供容錯功能，任何一塊硬碟的損壞都會導致全部數據的丟失。條帶卷類似於RAID-0。

③跨區卷

利用跨越卷，也可以將來自兩個或者更多磁碟(最多為32塊硬碟)的空餘磁碟空間組成為一個卷。與條帶卷所不同的是，將數據寫入跨越卷時，首先填滿第一個磁碟上的空餘部分，然後再將數據寫入下一個磁碟，依次類推。雖然利用跨越卷可以快速增加卷的空量，但是跨越卷既不能提高對磁碟數據的讀取性能，也不提供任何容錯功能。當跨越卷中的某個磁碟出現故障時，存儲在該磁碟上的所有數據將全部丟失。

④鏡像卷

利用鏡像卷即RAID-1卷，可以將用戶的相同數據同時複製到兩個物理磁碟中。如果其中的一個物理磁碟出現故障，雖然該磁碟上的數據將無法使用，但系統能夠繼續使用尚未損壞而仍繼續正常運轉的磁碟進行數據的讀寫操作，從而通過另一磁碟上保留完全冗餘的副本，保護磁碟上的數據免受介質故障的影響。由此可見，鏡像卷的磁碟空間利用率只有50%(即每組數據有兩個成員)，所以鏡像卷的成本相對較高。要創建一個鏡像卷，必須使用另一磁碟上的可用空間。動態磁碟中現有的任何卷(甚至是系統卷和引導卷)，都可以使用相同的或不同的控制器鏡像到其他磁碟上大小相同或更大的另一個卷。最好使用大小、型號和製造廠家都相同的磁碟作鏡像卷，以避免可能產生的兼容性錯誤。

鏡像卷可以大大地增強讀性能，因為容錯驅動程式同時從兩個磁碟成員中同時讀取數據，所以讀取數據的速度會有所增加。當然，由於容錯驅動程式必須同時向兩個成員寫數據，所以它的寫性能會略有降低。鏡像卷可包含任何分區(包括啟動分區或系統分區)，但是鏡像卷中的兩個硬碟都必須是Windows2003動態磁碟。

⑤RAID5卷

在RAID5卷中，Windows2003通過給該卷的每個硬碟分區中添加奇偶校驗信息帶區來實現容錯。如果某個硬碟出現故障，Windows2003便可以用其餘硬碟上的數據和奇偶校驗信息重建發生故障的硬碟上的數據。

由於要計算奇偶校驗信息，所以RAID-5卷上的寫操作要比鏡像卷上的寫操作慢一些。但是，RAID5卷比鏡像卷提供更好的讀性能。其中的原因很簡單，Windows2003可以從多個磁碟上同時讀取數據。與鏡像卷相比RAID5卷的性價比較高，而且RAID5卷中的硬碟數量越多，冗餘數據帶區的成本越低。但是RAID5卷也有一些限制。第一，RAID-5卷至少需要3個硬碟才能實現，但最多也不能超過32個硬碟；第二，RAID5卷不能包含根分區或系統分區。

2、操作步驟

①在“磁碟管理”中，右擊要設定軟RAID的硬碟，並在快捷選單中選擇“創建卷”選項，將顯示“創建卷嚮導”視窗。

②單擊“下一步”按鈕，將顯示“選擇卷類型”頁面，在這裡選擇要創建的卷類型。通常情況下，為了保障數據的安全，應當選擇採用RAID1或RAID5卷。

③單擊“下一步”按鈕，將顯示“選擇磁碟”頁面。在左側“所有可用的動態磁碟”列表框中選擇要添加的磁碟，並單擊“添加”按鈕，即可將其添加至該RAID5卷，並顯示在“選定的動態磁碟”列表框中。

④動態磁碟添加安畢後，單擊“下一步”按鈕，將顯示“指派驅動器號和路徑”頁面。選中“指派驅動器號”選項，並為該RAID5卷指派驅動器號，以便於管理和訪問。

⑤單擊“下一步”按鈕，顯示“卷區格式化”頁面。選擇“按下面提供的信息格式化這個卷”選項，並採用默認的NTFS檔案系統和分配單位大小。可以為該RAID5卷指定一個卷標，以用於與其他卷相區別。

⑥單擊“下一步”按鈕，將顯示“完成創建卷嚮導”頁面，此時卷的創建完成。

⑦單擊“完成”按鈕，系統將自動格式化新創建的卷。至此，RAID5卷已創建完成。

軟RAID的管理

1、添加鏡像卷

對於已有的動態磁碟，可以簡單地通過添加鏡像卷的方式來提高數據的安全性。在“磁碟管理”中，右擊要添加鏡像磁碟的動態磁碟，並在快捷選單中選擇“添加鏡像”選項，此時將顯示“添加鏡像”對話框。在磁碟列表中選擇要設定為鏡像的動態磁碟，然後單擊“添加鏡像”按鈕，至此鏡像添加完成，需要注意的是，添加為鏡像的磁碟空間必須大於或等於現存卷。

2、測試鏡像系統或啟動卷

關閉計算機，然後斷開或關閉某個磁碟以模擬磁碟故障，使用剩餘鏡像來重新啟動計算機。驗證Windows可正確啟動後，請關閉計算機然後重新連線磁碟，重新啟動計算機。啟動選單出現時，選擇仍保持連線狀態的磁碟上的鏡像。打開本地計算機管理，在控制台樹中單擊“磁碟管理”，右鍵單擊具有任一標有“失敗的重複”的卷的磁碟，然後單擊“重新激活磁碟。

3、重新激活RAID5磁碟

如果I/O錯誤是暫時的，則可以嘗試重新激活磁碟;打開計算機管理，在控制台樹中單擊”磁碟管理“。右鍵單擊局部出現故障的磁碟，然後單擊”重新激活磁碟“，RAID5卷的狀態應變為”正在重新生成“，然後變為”良好“。

4、軟RAID的恢復

磁碟冗餘的目的就在於當磁碟出現故障時，系統能夠保存數據的完整性。雖然在RAID1和RAID5中某個磁碟成員的失敗不會導致丟失數據，其他成員仍然可以繼續運轉，但是如果失敗不能得到及時恢復，那么磁碟卷將不再擁有冗餘的特性。因此，必須及時恢復失敗的RAID1和RAID5。

軟RAID的數據恢復

1、修復鏡像卷和RAID5卷

在”磁碟管理“中，失敗卷的狀態將顯示為”失敗的冗餘“，磁碟之一將顯示為”脫機“、”丟失“或”在線上錯誤“。可以通過下述操作來恢復鏡像卷:

①確保該磁碟已連線到了計算機，並且已經加電。

②在”磁碟管理“中，右擊標識為”脫機“、”丟失“或”在線上錯誤“的磁碟，然後在快捷選單中單擊”重新激活磁碟“選項。此時該磁碟的狀態應當回到”良好“，同時鏡像卷應該自動重新生成。

如果磁碟被嚴重破壞或者不可能修復，在彈出的快捷選單中將只能看到”刪除“命令，此時Windows2003將無法再修復該鏡像卷。另外，如果磁碟連續顯示”在線上錯誤“，則有可能表明該磁碟很快就要發生故障了，應當儘可能快地替換該磁碟。

2、替換磁碟和創建新的鏡像卷

如果經修復仍未能重新激活鏡像磁碟，或者鏡像卷的狀態沒有恢復到”良好“狀態，就必須替換失敗磁碟，並創建新的鏡像卷。

①在失敗的卷上右擊滑鼠，並選擇”刪除鏡像“選項，將顯示”刪除鏡像“對話框。

②從磁碟列表中選擇丟失的磁碟，然後單擊”刪除鏡像“按鈕，將顯示”磁碟管理“警告框，以提示用戶確認。

③單擊”是“按鈕，將刪除該鏡像卷。然後右擊該丟失的磁碟，並在彈出的快捷選單中選擇”刪除磁碟“選項，將該磁碟刪除。

④更換新的磁碟，並將磁碟設定為動態磁碟。

⑤創建新的鏡像卷。新鏡像卷的創建過程請參見前述”添加鏡像卷“。

3、替換磁碟和重新生成RAID5卷

①更換故障磁碟，並將它設定為動態磁碟。

②在”磁碟管理“中，右擊失敗磁碟的RAID5卷，在彈出的快捷選單中選擇”恢復卷“選項，將顯示”修復RAID-5卷“對話框。

③選擇要在RAID5卷中替換失敗磁碟的磁碟，並單擊”確定“按鈕。此時RAID5卷開始自動修復。

④右擊失敗的磁碟，並在彈出的快捷選單中選擇”刪除磁碟“選項，並從系統中刪除該磁碟。