了解Dell PowerEdge和刀片式机箱服务器上的硬盘类型、RAID和RAID控制器

目录：

1. 硬盘类型
2. RAID是什么？
3. 可用RAID解决方案
4. 了解配置
   
    

硬盘类型

Dell PERC（PowerEdge RAID控制器）和其它控制器可支持各种硬盘类型。戴尔第9代服务器及其后型号中主要使用4个类型。存在特定的配置限制，应检查所用控制器类型的具体信息。此外，不能在同一RAID集中混用不同的类型。还存在传输差异，称为SATA 1、2或3。也可能显示为3Gb/s或6Gb/s。要获得最大速度，硬盘、背板、电缆和控制器都必须支持设置的速率。在大多数情况下，较高规格后向兼容最低通用速度。示例 - 将6Gb/s硬盘插入3Gb/s底板将导致速度变为3Gb/s。

 

1. 串行 ATA (SATA)：SATA 驱动器是 Dell PowerEdge 服务器中的基础硬盘。串行ATA旨在替代较旧的并行ATA (PATA)标准（通常称其旧名称IDE），其与旧接口相比有几个优势：电缆尺寸缩小、成本降低（使用7个导体代替40个），本机热插拔，通过更高的通信速率实现更快的数据传输，以及通过I/O队列协议实现更高效的传输。在一些没有控制器的系统上，这些可以改为通过电缆连接到主板上的板载SATA连接。在有控制器的较小服务器上，它们仍然可以通过电缆连接，因为这些系统没有底板。通过电缆连接的硬盘不可热插拔。
   
    
2. 近线 SAS：近线 SAS 是企业 SATA 驱动器，拥有传统企业级 SATA 驱动器的 SAS 接口、磁头、介质和转速，并具有经典 SAS 驱动器典型的 SAS 接口的全部功能。这让它拥有比SATA更好的性能和可靠性。大致说来，它是SATA与SAS的混合体。
   
    
3. 串行连接 SCSI (SAS)：SAS 是企业硬盘和磁带机中使用的通信协议。SAS是一个点对点串行协议，用于取代较旧的并行SCSI总线技术(SCSI)。它使用标准SCSI命令集。它们在SATA连接之上提供额外连接。它们是最高性能的机电驱动器。
   
    
4. 固态驱动器(SSD)：SSD 是一个数据存储设备，它使用集成电路组件作为内存来持久地存储数据。SSD技术使用与传统模块输入/输出(I/O)硬盘驱动器兼容的电子接口。SSD不采用任何移动机械组件，这让它与传统磁盘（如硬盘驱动器）区分开来，后者是包含旋转磁盘和可移动读/写磁头的机电设备。与机电磁盘相比，SSD通常不易受到物理撞击，安静，且存取时间和延迟更少。通常由于这些特点，SSD驱动器可成为当今市场上标准硬盘外型封装中最快的I/O。
   
    

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RAID是什么？

RAID是一组独立的物理磁盘，它通过增加用于保存和存取数据的驱动器数量来提供高性能。RAID磁盘子系统提高了I/O性能和数据可用性。对于主机系统，物理磁盘组是单个存储单元或多个逻辑单元。数据吞吐量由于可同时访问多个磁盘而得到提高。RAID 系统还提高了数据存储的可用性和容错能力。由物理磁盘故障引起的数据丢失可通过从包含数据或奇偶校验的剩余物理磁盘重建丢失的数据来恢复。RAID不是备份解决方案。它不会取代用于数据保存和安全性的良好数据备份解决方案。
 

不同的RAID级别：

• RAID 0通过磁盘分拆来实现高数据吞吐量，尤其适用于要求没有数据冗余环境下的大文件。
• RAID 1使用磁盘镜像技术，因此数据在写入到一个物理磁盘的同时也可写入到另一个物理磁盘中。RAID 1 非常适用于小型数据库或其它需要较小容量但还需要完整数据冗余的应用程序。
• RAID 5在所有物理磁盘中使用磁盘分拆和奇偶校验数据（分布式奇偶校验）来提供高数据吞吐量和数据冗余，尤其适用于小型随机存取。
• RAID 6是RAID 5的扩展，它使用附加的奇偶校验块。RAID 6 使用块级别的分拆，它包含两个分布在所有成员磁盘中的奇偶校验块。RAID 6 可以防止双磁盘故障以及重建单个磁盘时出现故障。如果您只使用一个阵列，则部署 RAID 6 比部署热备用磁盘更加有效。
• RAID 10是RAID 0和RAID 1的组合，跨镜像磁盘使用磁盘分拆技术。它能提供高数据吞吐和完整的数据冗余。RAID 10 可支持多达 8 个跨度，每个跨度最多可以包含 32 个物理磁盘。
• RAID 50是RAID 0和RAID 5的组合，其中RAID 0阵列被分拆到RAID 5元素中。RAID 50 至少需要 6 个磁盘。
• RAID 60是RAID 0和RAID 6的组合，其中RAID 0阵列被分拆到RAID 6元素中。RAID 60 至少需要 8 个磁盘。

RAID术语
 

• RAID 0：  RAID 0 允许您跨多个物理磁盘写入数据，而不是仅向一个物理磁盘写入数据。RAID 0包括将每个物理磁盘存储空间分区为64 KB大小的条带。这些条带以重复相继的方式交错。单个物理磁盘上的条带部分称为条带元素。例如，在仅使用RAID 0的四磁盘系统中，将分段1写入磁盘1，将分段2写入磁盘2，依此类推。由于可同时存取多个物理磁盘，RAID 0增强了性能，但它不能提供数据冗余（图1[仅英文]）。 

  
图 1：RAID 0

容错 – 无
优点 – 提高性能、额外存储
缺点 – 不应用于关键数据，任何驱动器故障都将导致数据丢失。


 

RAID 1

使用RAID 1，数据可在写入一个磁盘的同时写入另一磁盘。如果一个磁盘发生故障，可用另一个磁盘的内容来运行系统，并重建有故障的物理磁盘。RAID 1的主要优点是可提供100%的数据冗余。由于一个磁盘上的内容被完全写入到另一个磁盘上，因此如果一个磁盘出现故障影响并不大。两个磁盘始终包含相同的数据。任意一个物理磁盘都可以作为工作物理磁盘使用（图2[仅英文]）。

提醒：镜像的物理磁盘通过读取负载平衡来提高读取性能。

 
图 2：RAID 1

容错 – 磁盘错误、单磁盘故障
优点 – 高读取性能、驱动器故障后快速恢复、数据冗余
缺点 – 磁盘开销高、容量有限

 

RAID 5和6

奇偶校验数据是为在一定RAID级别内提供容错生成的冗余数据。如果发生驱动器故障，控制器可以使用奇偶校验数据重新生成数据。RAID 5、6、50 和60都存在奇偶校验数据。奇偶校验数据分布于系统所有的物理磁盘上。如果有单个物理磁盘发生故障，可从剩余的物理磁盘包含的数据或奇偶校验来重建它。RAID级别5将分布式奇偶校验与磁盘分拆相结合，如下所示（图3[仅英文]）。奇偶校验能在某个物理磁盘发生故障时提供冗余，而不用复制整个物理磁盘的内容。  RAID 6将双分布式奇偶校验与磁盘分拆相结合（图4[仅英文]）。该奇偶校验级别允许两个磁盘出现故障，而无需复制全部物理磁盘的内容。

RAID
5
图 3：RAID 5

容错 – 磁盘错误、单磁盘故障
优点 – 有效利用磁盘容量、高读取性能、中到高级写入性能
缺点 – 磁盘故障中度影响、奇偶校验重新计算导致重建时间更长


 
RAID 6
 
图 4：RAID 6

容错 – 磁盘错误、双磁盘故障
优点 – 数据冗余、高读取性能
缺点 – 双奇偶校验计算导致写入性能下降、相当于 2 个磁盘的容量用于奇偶校验导致额外成本




 
RAID 10：  RAID 10 需要两个或多个镜像集协同工作。多个RAID 1集可组合形成单个阵列。数据跨所有镜像的驱动器进行分拆。由于每个驱动器都会在RAID 10中创建镜像，因此不会遭遇因未完成奇偶校验计算而导致的延迟。此 RAID 策略可容忍丢失多个驱动器，只要同一镜像对的两个驱动器没有同时发生故障。RAID 10卷提供高数据吞吐量和完整的数据冗余（图5[仅英文]）。


图 5：RAID 10

容错 - 磁盘错误，每个镜像集一个磁盘故障
优点 - 高读取性能，支持 192 个驱动器的最大 RAID 组
缺点 - 最为昂贵


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每个控制器卡可用的RAID解决方案

KB 文章中列出了每个 PERC 支持的 RAID 级别（PowerEdge Raid 控制器卡）：Dell EMC 系统的 PowerEdge RAID 控制器 （PERC） 类型列表
 

了解配置

在购买系统时，大多数系统预配置了您选择的RAID类型，开箱即用。在此情况下通常不需要客户操作，因为其已配置并正常工作。如果在收到设备后需要更改，则 RAID 级别可以通过软件或控制器接口进行更改，而不会丢失数据，具体取决于控制器本身、原始 RAID 类型和要转到的类型。并非所有迁移都受支持。如果无法进行迁移，则需要完全擦除硬盘并从头开始重新创建。

警告 — 强烈建议在进行或尝试任何更改之前创建经过验证的数据备份。任何故障都可能导致数据丢失。RAID级别迁移（H700/H800控制器的示例）。
      
 

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