有關(guān) IDE-RAID 芯片的經(jīng)驗總結

磁盤(pán)陣列對于個(gè)人電腦用戶(hù)，還是比較陌生和神秘的。印象中的磁盤(pán)陣列似乎還停留在這樣的場(chǎng)景中:在寬闊的大廳里，林立的磁盤(pán)柜，數名表情陰郁、早早謝頂的工程師徘徊在其中，不斷從中抽出一塊塊沉重的硬盤(pán)，再插入一塊塊似乎更加沉重的硬盤(pán)……終于，隨著(zhù)大容量硬盤(pán)的價(jià)格不斷降低，個(gè)人電腦的性能不斷提升，IDE- RAID作為磁盤(pán)性能改善的最廉價(jià)解決方案，開(kāi)始走入一般用戶(hù)的計算機系統。

IDE-RAID芯片簡(jiǎn)介

RAID技術(shù)主要包含RAID 0～RAID 7等數個(gè)規范，它們的側重點(diǎn)各不相同，常見(jiàn)的規范有如下幾種:

RAID 0:RAID 0連續以位或字節為單位分割數據，并行讀/寫(xiě)于多個(gè)磁盤(pán)上，因此具有很高的數據傳輸率，但它沒(méi)有數據冗余，因此并不能算是真正的RAID結構。RAID 0只是單純地提高性能，并沒(méi)有為數據的可靠性提供保證，而且其中的一個(gè)磁盤(pán)失效將影響到所有數據。因此，RAID 0不能應用于數據安全性要求高的場(chǎng)合。

RAID 1:它是通過(guò)磁盤(pán)數據鏡像實(shí)現數據冗余，在成對的獨立磁盤(pán)上產(chǎn)生互為備份的數據。當原始數據繁忙時(shí)，可直接從鏡像拷貝中讀取數據，因此RAID 1可以提高讀取性能。RAID 1是磁盤(pán)陣列中單位成本最高的，但提供了很高的數據安全性和可用性。當一個(gè)磁盤(pán)失效時(shí)，系統可以自動(dòng)切換到鏡像磁盤(pán)上讀寫(xiě)，而不需要重組失效的數據。

RAID 0+1: 也被稱(chēng)為RAID 10標準，實(shí)際是將RAID 0和RAID 1標準結合的產(chǎn)物，在連續地以位或字節為單位分割數據并且并行讀/寫(xiě)多個(gè)磁盤(pán)的同時(shí)，為每一塊磁盤(pán)作磁盤(pán)鏡像進(jìn)行冗余。它的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)擁有RAID 0的超凡速度和RAID 1的數據高可靠性，但是CPU占用率同樣也更高，而且磁盤(pán)的利用率比較低。

RAID 2:將數據條塊化地分布于不同的硬盤(pán)上，條塊單位為位或字節，并使用稱(chēng)為“加重平均糾錯碼(海明碼)”的編碼技術(shù)來(lái)提供錯誤檢查及恢復。這種編碼技術(shù)需要多個(gè)磁盤(pán)存放檢查及恢復信息，使得RAID 2技術(shù)實(shí)施更復雜，因此在商業(yè)環(huán)境中很少使用。

RAID 3:它同RAID 2非常類(lèi)似，都是將數據條塊化分布于不同的硬盤(pán)上，區別在于RAID 3使用簡(jiǎn)單的奇偶校驗，并用單塊磁盤(pán)存放奇偶校驗信息。如果一塊磁盤(pán)失效，奇偶盤(pán)及其他數據盤(pán)可以重新產(chǎn)生數據;如果奇偶盤(pán)失效則不影響數據使用。 RAID 3對于大量的連續數據可提供很好的傳輸率，但對于隨機數據來(lái)說(shuō)，奇偶盤(pán)會(huì )成為寫(xiě)操作的瓶頸。

RAID 4:RAID 4同樣也將數據條塊化并分布于不同的磁盤(pán)上，但條塊單位為塊或記錄。RAID 4使用一塊磁盤(pán)作為奇偶校驗盤(pán)，每次寫(xiě)操作都需要訪(fǎng)問(wèn)奇偶盤(pán)，這時(shí)奇偶校驗盤(pán)會(huì )成為寫(xiě)操作的瓶頸，因此RAID 4在商業(yè)環(huán)境中也很少使用。

RAID 5:RAID 5不單獨指定的奇偶盤(pán)，而是在所有磁盤(pán)上交叉地存取數據及奇偶校驗信息。在RAID 5上，讀/寫(xiě)指針可同時(shí)對陣列設備進(jìn)行操作，提供了更高的數據流量。RAID 5更適合于小數據塊和隨機讀寫(xiě)的數據。

RAID 3與RAID 5相比，最主要的區別在于RAID 3每進(jìn)行一次數據傳輸就需涉及到所有的陣列盤(pán);而對于RAID 5來(lái)說(shuō)，大部分數據傳輸只對一塊磁盤(pán)操作，并可進(jìn)行并行操作。在RAID 5中有“寫(xiě)損失”，即每一次寫(xiě)操作將產(chǎn)生四個(gè)實(shí)際的讀/寫(xiě)操作，其中兩次讀舊的數據及奇偶信息，兩次寫(xiě)新的數據及奇偶信息。

RAID 6:與RAID 5相比，RAID 6增加了第二個(gè)獨立的奇偶校驗信息塊。兩個(gè)獨立的奇偶系統使用不同的算法，數據的可靠性非常高，即使兩塊磁盤(pán)同時(shí)失效也不會(huì )影響數據的使用。但RAID 6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤(pán)空間，相對于RAID 5有更大的“寫(xiě)損失”，因此“寫(xiě)性能”非常差。較差的性能和復雜的實(shí)施方式使得RAID 6很少得到實(shí)際應用。

RAID 7:這是一種新的RAID標準，其自身帶有智能化實(shí)時(shí)操作系統和用于存儲管理的軟件工具，可完全獨立于主機運行，不占用主機CPU資源。RAID 7可以看作是一種存儲計算機(Storage Computer)，它與其他RAID標準有明顯區別。除了以上的各種標準，我們可以如RAID 0+1那樣結合多種RAID規范來(lái)構筑所需的RAID陣列，例如RAID 5+3(RAID 53)就是一種應用較為廣泛的陣列形式。用戶(hù)一般可以通過(guò)靈活配置磁盤(pán)陣列來(lái)獲得更加符合其要求的磁盤(pán)存儲系統。

開(kāi)始時(shí)RAID方案主要針對SCSI硬盤(pán)系統，系統成本比較昂貴。1993年，HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID芯片，能夠利用相對廉價(jià)的IDE硬盤(pán)來(lái)組建RAID系統，從而大大降低了RAID的“門(mén)檻”。

從此，個(gè)人用戶(hù)也開(kāi)始關(guān)注這項技術(shù)，因為硬盤(pán)是現代個(gè)人計算機中發(fā)展最為“緩慢”和最缺少安全性的設備，而用戶(hù)存儲在其中的數據卻常常遠超計算機的本身價(jià)格。在花費相對較少的情況下，RAID技術(shù)可以使個(gè)人用戶(hù)也享受到成倍的磁盤(pán)速度提升和更高的數據安全性，現在個(gè)人電腦市場(chǎng)上的IDE-RAID芯片主要出自HighPoint和Promise公司，此外還有一部分來(lái)自AMI公司。

面向個(gè)人用戶(hù)的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1(RAID 10)等RAID規范的支持，雖然它們在技術(shù)上無(wú)法與商用系統相提并論，但是對普通用戶(hù)來(lái)說(shuō)其提供的速度提升和安全保證已經(jīng)足夠了。

隨著(zhù)硬盤(pán)接口傳輸率的不斷提高，IDE-RAID芯片也不斷地更新?lián)Q代，芯片市場(chǎng)上的主流芯片已經(jīng)全部支持ATA 100標準，而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise最新的PDC20276芯片，甚至已經(jīng)可以支持ATA 133標準的IDE硬盤(pán)。在主板廠(chǎng)商競爭加劇、個(gè)人電腦用戶(hù)要求逐漸提高的今天，在主板上板載RAID芯片的廠(chǎng)商已經(jīng)不在少數，用戶(hù)完全可以不用購置 RAID卡，直接組建自己的磁盤(pán)陣列，感受磁盤(pán)狂飆的速度。