
RAID卡
简单的说,RAID是一种把多块独立的物理硬碟按不同方式组合起来形成一个逻辑硬碟,从而提供比单个硬碟有着更高的性能和提供数据冗余的技术。
RAID卡一般分为硬RAID卡和软RAID卡两种,通过用硬体来实现RAID功能的就是硬RAID,独立的RAID卡,主机板集成的RAID晶片都是硬RAID。通过软体并使用CPU的RAID卡是指使用CPU来完成RAID的常用计算,软体RAID占用CPU资源较高,绝大部分伺服器设备是硬体RAID。
基本介绍
- 中文名:RAID卡
- 外文名:RAID Card
- 分类:硬RAID卡和软RAID卡
- 简称:磁碟阵列
- RAID:多块独立的硬碟组合成一个硬碟组
- 接口:IDE、SCSI、SATA和SAS
基本介绍
提到RAID卡就不得不提到什幺是RAID。RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写,翻译成中文即为独立磁碟冗余阵列,或简称磁碟阵列。简单的说,RAID是一种把多块独立的硬碟(物理硬碟)按不同方式组合起来形成一个硬碟组(逻辑硬碟),从而提供比单个硬碟更高的存储性能和提供数据冗余的技术。组成磁碟阵列的不同方式称为RAID级别(RAID Levels)。RAID技术经过不断的发展,现在已拥有了从 RAID 0 到 7 八种基本的RAID 级别。另外,还有一些基本RAID级别的组合形式,如RAID 10/01(RAID 0与RAID 1的组合),RAID 50(RAID 0与RAID 5的组合)等。不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。
数据冗余的功能是在用户数据一旦发生损坏后,利用冗余信息可以使损坏数据得以恢复,从而保障了用户数据的安全性(除RAID0外)。在用户看起来,组成的磁碟组就像是一个硬碟,用户可以对它进行分区,格式化等等。总之,对磁碟阵列的操作与单个硬碟一模一样。不同的是,磁碟阵列的存储性能要比单个硬碟高很多(主要是存取速度上),而且可以提供数据冗余。
RAID卡就是用来实现RAID功能的板卡,通常是由I/O处理器、硬碟控制器、硬碟连线器和快取等一系列零组件构成的。不同的RAID卡支持的RAID功能不同。支持RAlD0、RAID1、RAID3、RAID4、RAID5、RAID10不等。RAID卡可以让很多磁碟驱动器同时传输数据,而这些磁碟驱动器在逻辑上又是一个磁碟驱动器,所以使用RAID可以达到单个的磁碟驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。这也是RAID卡最初想要解决的问题。可以提供容错功能,这是RAID卡的第二个重要功能。
接口类型
接口是指支持的接口,目前主要有四种:IDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口。
IDE接口(已被淘汰):
IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬碟控制器”与“盘体”集成在一起的硬碟驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬碟接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬碟製造起来变得更容易,因为硬碟生产厂商不需要再担心自己的硬碟是否与其它厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬碟安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬碟无法替代的地位。
IDE代表着硬碟的一种类型,但在实际的套用中,人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬碟ATA-1,这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了,而其后发展分支出更多类型的硬碟接口,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬碟。此外,由于IDE口属于并行接口,因此为了和SATA口硬碟相区别,IDE口硬碟也叫PATA口硬碟。
SCSI接口:
SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”(小型计算机系统接口),是同IDE完全不同的接口,IDE接口是普通PC的标準接口,而SCSI并不是专门为硬碟设计的接口,是一种广泛套用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有套用範围广、多任务、频宽大、CPU占用率低,以及支持热插拔等优点,但较高的价格使得它很难如IDE硬碟般普及,因此SCSI硬碟主要套用于中、高端和高档工作站中。SCSI硬碟和普通IDE硬碟相比有很多优点:接口速度快,并且由于主要用于伺服器,因此硬碟本身的性能也比较高,硬碟转速快,快取容量大,CPU占用率低,扩展性远优于IDE硬碟,并且支持热插拔。
SATA接口:
使用SATA(Serial ATA)口的硬碟又叫串口硬碟,是目前PC硬碟的主流。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规範,2002年,虽然串列ATA的相关设备还未正式上市,但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规範。Serial ATA採用串列连线方式,串列ATA汇流排使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串列接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
串口硬碟是一种完全不同于并行ATA的硬碟接口类型,由于採用串列方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说,就具有非常多的优势。首先,Serial ATA以连续串列的方式传送数据,一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目,使连线电缆数目变少,效率也会更高。实际上,Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连线电缆、连线地线、传送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统複杂性。其次,Serial ATA的起点更高、发展潜力更大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率为150MB/s,这比并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/s的最高数据传输率还高,而在Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s,SATA Revision 3.0可达到750 MB/s的最高数据传输率。
SAS接口
SAS是新一代的SCSI技术,和现在流行的Serial ATA(SATA)硬碟相同,都是採用串列技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,提供与串列ATA (Serial ATA,缩写为SATA)硬碟的兼容性。
SAS的接口技术可以向下兼容SATA。SAS系统的背板(Backpanel)既可以连线具有双连线埠、高性能的SAS驱动器,也可以连线高容量、低成本的SATA驱动器。因为SAS驱动器的连线埠与SATA驱动器的连线埠形状看上去类似,所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是,SATA系统并不兼容SAS,所以SAS驱动器不能连线到SATA背板上。由于SAS系统的兼容性,IT人员能够运用不同接口的硬碟来满足各类套用在容量上或效能上的需求,因此在扩充存储系统时拥有更多的弹性,让存储设备发挥最大的投资效益。
串列SCSI是点到点的结构,可以建立磁碟到控制器的直接连线。具有以下特点:
1、更好的性能:
点到点的技术减少了地址冲突以及菊花链连结的减速;
为每个设备提供了专用的信号通路来保证最大的频宽;
全双工方式下的数据操作保证最有效的数据吞吐量;
2、简便的线缆连结:
更细的电缆搭配更小的连线器;
3、更好的扩展性:
可以同时连结更多的磁碟设备。
快取
快取(Cache)是RAID卡与外部汇流排交换数据的场所,RAID卡先将数据传送到快取,再由快取和外边数据汇流排交换数据。它是RAID卡电路板上的一块存储晶片,与硬碟碟片相比,具有极快的存取速度,实际上就是相对低速的硬碟碟片与相对高速的外部设备(例如记忆体)之间的缓冲器。快取的大小与速度是直接关係到RAID卡的实际传输速度的重要因素,大快取能够大幅度地提高数据命中率从而提高RAID卡整体性能。
多数RAID卡都配备了一定数量的记忆体作为高速快取使用。不同的RAID卡出厂时配备的记忆体容量不同,一般为几兆到数百兆容量不等,这取决于磁碟阵列产品的套用範围。