在Windows NT中运用RAID技术

罗海珍

[摘要]磁盘阵列是目前先进的存储技术，具有存取速度快、存储安全、可靠性高、操作简便等优点。通过分析磁盘阵列的技术和等级，在Windows NTServer4.0中，利用RAID技术能够参阅较为完善的数据窖错机制。因此，对存在于Windows NTServer 4，0中较为重要的就可以利用RAID技术进行数据容错保护，从而达到保护数据的目的。

[关键词]Windows NT RAID技术容错数据模式

中图分类号：TP7文献标识码：A文章编号：1671—7597(2009)1020146--01

计算机技术的发展，已使的CPU的速度进入GHz时代。随着计算机应用的深入，各行各业对计算机系统的依赖程度也日渐增加，一旦发生故障(如掉电或硬件损坏)，轻则部门工作瘫痪。重则企业生产完全中断，无法办公。敲各单位必须保证其计算机系统的高度可靠性。因此，各种容错方案应运而生。Windows NT可通过应用“RAID”技术来实现数据的容错，以保护数据，实现数据的完全恢复。

RAID是英文Redundant Array 0f Independent Disks的缩写，翻译成中文即为独立磁盘冗余阵列，或简称磁盘阵列。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。这种方式可以在一张或多张磁盘失效的情况下防止数据丢失，通过数据冗余提高数据的安全性，从而达到对数据进行保护的目的。它可分成6个级别，即从0级到5级，每一个级别具有不同的性能、可靠性及实现方式。“RAID”技术是通过数据冗余实现容错的。数据冗余。即写数据时，不只是把数据写到一个磁盘上，而是写到多个磁盘上。以防某个磁盘出错导致数据丢失。

一、“RAID”技术的6个级别

0级：数据分条分布于多张磁盘。这个级别没有提供冗余，但传输数据的速度最快，适合于处理大文件。缺点是如果阵列中的一个驱动器出现故障，整个系统也将瘫痪。

1级：使用磁盘镜像提供最可能的冗余容错。每次写或更换数据时，同样的操作也发生在另一张磁盘上，一旦这张磁盘失效。另一张盘将接手工作。但镜像是不实际的和十分昂贵的，即使磁盘的成本下降，1级系统也只能对紧要任务的数据存储有意义。

2级：将数据交叉分布于多张磁盘上，并用Hamming~产生奇偶信息，Hamming码负责监测错误及其位置。此级别系统现以不再使用。

3级和4级：将数据分布于多张磁盘，并将奇偶信息写在一张专用盘上。3级系统是按字节分布数据的。而4级系统则按块分布数据。如果磁盘失效，冗余将会丢失，但磁盘数据仍可以完好无损。这两级系统最适合大量高速传输数据，奇偶信息是在写数据过程中被计算出来的。

5级：将数据和奇偶信息分布在阵列中的全部磁盘上，从而避免了专用奇偶盘的需要。5级系统的读写操作可同时进行，并使用Exclusive算法计算奇偶信息。这种算法最适合小型数据传输和处理，如电子邮件、文字处理、电子表格和数据库应用等。

二、“RAID”技术的窖错实现方式

“RAID”技术的容错可以通过软件或硬件方式实现，Windows NT支持“RAID”的三种软件实现方式，HPRAIDO、RAIDI~RAID5。

Windows N下中RAIDO的段集(Stripe Set)是把许多磁盘上未格式化的自由空间组成一个大的逻辑盘，然后把数据同时分布到所有的磁盘上，在Windows NT中RAIDO是把要写入磁盘的数据分成大小相等的64K数据块，并按同样的顺序均匀地写入磁盘阵列中的每一个磁盘中，在Windows NT中实现RAID技术至少需要2个物理磁盘，而最多能支持32个，段集能由不同类型的磁盘组成，如SCSI、ESDIP~IDE等等。RAIDO能提高系统对数据的读写能力，但其缺点就是没有数据冗余，若段集中某个分区出错，则整个段集中的数据将全部丢失，因此，实际应用过程中这种方式一般不被采用。

Windows NT中实现镜像(RAIDI)是使用Ft—disk>sys实现把相同的数据写入2个不同的物理磁盘上，因此，它至少需要2个磁盘。所以，其磁盘空间的利用率只有50％，相对其它“MID”方法，RAIDI代价较大，利用率低。在实现RAIDI的方法中，有两种形式可供选择：磁盘镜像和磁盘双工。磁盘镜像是组成镜像组的各个磁盘位于同一的磁盘控制器上，这种形式缺点是一旦磁盘控制器损坏，则镜像组的2个磁盘都无法使用。磁盘双工是组成镜像组的各个磁盘位于不同的磁盘控制器上，这样，若其中一个磁盘控制器出错，该镜像组上的数据仍能继续使用。因此，这种形式不但能保护磁盘的出错，还能保护控制器的出错，是一种较为理想的镜像方式。

Windows NT支持RAID5是把数据及奇偶校验位同时写入段集中，奇偶校验是校验数据完整性的机制，其容错原理就是通过把奇偶校验信息写入到每一个磁盘的分区中以实现容错的，它至少需要3个磁盘，在WindowsNT中，最多可以支持32个磁盘。Windows NT中的RAID5把奇偶校验信息分写入磁盘阵列中的每一个磁盘中，若其中有一个磁盘出错，由于奇偶校验信息分布在各个磁盘中，数据能够利用剩余的信息重建。因此，数据不会由于其中某一磁盘的出错而丢失。与RAIDI相比，其优势是较便宜，利用率高，如同样使用4个磁盘，RAIDI的利用率仅为50％，而RAID5则可达75％，并且随着磁盘数据的增加而提高，RAID5的缺点就是不能在引导或系统分区实现其容错机制。

在Windows NT Server 4，0中，“RAID”技术的具体应用可通过DiskAdministrator中的Fault Tolerance予项来实现，考虑到RAIDI和RAID5各有不同的特点，我们在实际应用中，可充分发挥两种方法的优点，综合应用“RAID”技术。用利用率较低的RAIDI实现引导和系统分区冗余，克服RAID5不能在该类分区实现冗余的缺点，而利用RAID5利用率高，较便宜的特点，对其余的数据完成窖错的任务。

在对引导和系统分区实行镜像容错的时候，有一项很重要的工作要同时进行，这就是要创建一张容错引导软盘，以各引导分区所在物理磁盘出错时用于引导系统。下面是创建引导软磁盘的步骤：

1、在运行Windows NT操作系统的计算机上格式化软磁盘，这一点很重要。因为在不是Windows NT的机器上格式化磁盘，无法正确引导系统进入Windows NT环境。

2、把Ntidr、ntderect、com、Ntbootdd。sys和qBoot，ini从硬盘中拷入引导软盘中。

3、修改Boot，ini，使它指向引导分区的镜像磁盘，使系统能从软磁盘中引导Windows NT。