主板知识详解:板载 RAID

RAID 是英文 Redundant Array of Inexpensive Disks 的缩写。中文简称为廉价磁盘冗余阵列。RAID 就是一种由多块硬盘构成的冗余阵

列。虽然 RAID 包含多块硬盘，但在操作系统下，是作为一个独立的大型存储设备出现的。利用 RAID 技术于存储系统的好处，主要有以下三

种：

1) 通过把多个磁盘组织在一起，作为一个逻辑卷，提供磁盘跨越功能。

2) 通过把数据分成多个数据块（Block）并行写入/读出多个磁盘，以提高访问磁盘的速度。

3) 通过镜像或校验操作，提供容错能力。

最初开发 RAID 的主要目的，是节省成本，当时几块小容量硬盘的价格总和，要低于大容量的硬盘。目前来看，RAID 在节省成本方面的作用

并不明显。但是，RAID 可以充分发挥出多块硬盘的优势，实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外，RAID 还可

以提供良好的容错能力，在任何一块硬盘出现问题的情况下，都可以继续工作，不会受到损坏硬盘的影响。

RAID 技术分为几种不同的等级，分别可以提供不同的速度、安全性和性价比。根据实际情况，选择适当的 RAID 级别，可以满足用户对存储

系统可用性、性能和容量的要求。常用的 RAID 级别有以下几种：NRAID，JBOD，RAID0，RAID1，RAID0+1，RAID3，RAID5 等。目前，经常使用

的是 RAID5 和 RAID（0+1）。

1、NRAID

NRAID 即 Non-RAID，所有磁盘的容量组合成一个逻辑盘，没有数据块分条（no block stripping）。NRAID 不提供数据冗余。要求至少一

个磁盘。

2、JBOD

JBOD 代表 Just a Bunch of Drives，磁盘控制器把每个物理磁盘看作独立的磁盘，因此每个磁盘都是独立的逻辑盘。JBOD 也不提供数据

冗余。要求至少一个磁盘。

3、RAID 0

RAID 0 即 Data Stripping（数据分条技术）。整个逻辑盘的数据是被分条（stripped）分布在多个物理磁盘上，可以并行读/写，提供最

快的速度，但没有冗余能力。要求至少两个磁盘。我们通过 RAID 0 可以获得更大的单个逻辑盘的容量，且通过对多个磁盘的同时读取，获得更

高的存取速度。RAID 0 首先考虑的是磁盘的速度和容量，忽略了安全，只要其中一个磁盘出了问题，那么整个阵列的数据都会不保了。

4、RAID 1

RAID 1，又称镜像方式，也就是数据的冗余。在整个镜像过程中，只有一半的磁盘容量是有效的（另一半磁盘容量用来存放同样的数据）。同

RAID 0 相比，RAID 1 首先考虑的是安全性，容量减半、速度不变。

5、RAID 0+1

为了达到既高速又安全，出现了 RAID 10（或者叫 RAID 0+1），可以把 RAID 10 简单地理解成由多个磁盘组成的 RAID 0 阵列再进行镜

像。

6、RAID 3 和 RAID 5

RAID 3 和 RAID 5 都是校验方式。RAID 3 的工作方式，是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校验信息，

存放数据的磁盘有好几个且并行工作，而存放校验数据的磁盘只有一个，这就带来了校验数据存放时的瓶颈。RAID 5 的工作方式，是将各个磁盘

生成的数据校验切成块，分别存放到组成阵列的各个磁盘中去，这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问题，但是分割数据及控制存放都要付

出速度上的代价。

按照硬盘接口的不同，RAID 分为 SCSI RAID，IDE RAID 和 SATA RAID。其中，SCSI RAID 主要用于要求高性能和高可靠性的服务器/工作

站，而台式机中主要采用 IDE RAID 和 SATA RAID。

以前，RAID 功能主要依靠在主板上插接 RAID 控制卡实现，而现在越来越多的主板，都添加了板载 RAID 芯片，直接实现 RAID 功能。目

前主流的 RAID 芯片有：HighPoint 的 HTP372 和 Promise 的 PDC20265R，而英特尔更进一步，直接在主板芯片组中支持 RAID，其 ICH5R

南桥芯片中，就内置了 SATA RAID 功能，这也代表着未来板载 RAID 的发展方向——芯片组集成 RAID。

7、Matrix RAID

Matrix RAID 即所谓的“矩阵 RAID”，是 ICH6R 南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术，是一种经济性高的新颖 RAID 解决方案。Matrix

RAID 技术的原理，相当简单，只需要两块硬盘就能实现 RAID 0 和 RAID 1 磁盘阵列，并且不需要添加额外的 RAID 控制器，这正是我们普通

用户所期望的。Matrix RAID 需要硬件层和软件层同时支持，才能实现。硬件方面，目前就是 ICH6R 南桥以及更高阶的 ICH6RW 南桥，而

Intel Application Acclerator 软件和 Windows 操作系统均对软件层提供了支持。

Matrix RAID 的原理，就是将每个硬盘容量各分成两部分（即：将一个硬盘虚拟成两个子硬盘，这时子硬盘总数为 4 个），其中用两个虚拟

子硬盘来创建 RAID0 模式，以提高效能，而其它两个虚拟子硬盘，则透过镜像备份组成 RAID 1 用来备份数据。在 Matrix RAID 模式中，数据

存储模式如下：两个磁盘驱动器的第一部分被用来创建 RAID 0 阵列，主要用来存储操作系统、应用程序和交换文件，这是因为磁盘开始的区域

拥有较高的存取速度，Matrix RAID 将 RAID 0 逻辑分割区置于硬盘前端（外圈）的主因，是可以让需要效能的模块得到最好的效能表现；而两

个磁盘驱动器的第二部分用来创建 RAID 1 模式，主要用来存储用户个人的文件和数据。

例如，使用两块 120GB 的硬盘，可以将两块硬盘的前 60GB 组成 120GB 的逻辑分割区，然后剩下两个 60GB 区块组成一个 60GB 的数据备

份分割区。像需要高效能、却不需要安全性的应用，就可以安装在 RAID 0 分割区，而需要安全性备份的数据，则可安装在 RAID 1 分割区。换

言之，使用者得到的总硬盘空间是 180GB，和传统的 RAID 0+1 相比，容量使用的效益非常高，而且在容量配置上有着更高的弹性。如果发生硬

盘损毁，RAID 0 分割区数据自然无法复原，但是 RAID 1 分割区的数据却会得到保全。

可以说，利用 Matrix RAID 技术，我们只需要 2 个硬盘，就可以在获取高效数据存取的同时，又能确保数据的安全性。这意味着普通用户

也可以低成本享受到 RAID 0+1 应用模式。

图23

8、NV RAID

NV RAID 是 nVidia 自行开发的 RAID 技术，随着 nForce 各系列芯片组的发展，也不断推陈出新。相对于其它 RAID 技术而言，目前最新

的 nForce4 系列芯片组的 NV RAID 具有自己的鲜明特点。主要是以下几点：

（1） 交错式 RAID（Cross-Controller RAID）：交错式 RAID 即俗称的混合式 RAID，也就是将 SATA 接口的硬盘与 IDE 接口的硬盘联

合起来组成一个 RAID 模式。交错式 RAID 在 nForce3 250 系列芯片组中便已经出现，在 nForce 4 系列芯片组身上，该功能得到延续和增

强。

（2） 热冗余备份功能：在 nForce 4 系列芯片组中，因支持 Serial ATA 2.0 的热插拔功能，用户可以在使用过程中更换损坏的硬盘，并

在运行状态下重新建立一个新的镜像，确保重要数据的安全性。更为可喜的是，nForce 4 的 nVIDIA RAID 控制器还允许用户为运行中的 RAID

系统增加一个冗余备份特性，而不必理会系统采用哪一种 RAID 模式，用户可以在驱动程序提供的“管理工具”中，指派任何一个多余的硬盘用作

RAID 系统的热备份。该热冗余硬盘，可以让多个 RAID 系统（如一个 RAID 0 和一个 RAID 1）共享，也可以为其中一个 RAID 系统所独自占

有，功能类似于时下的高端 RAID 系统。

（3） 简易的 RAID 模式迁移：nForce 4 系列芯片组的 NV RAID 模块，新增了一个名为“Morphing”的新功能，用户只需要选择转换之后

的 RAID 模式，而后执行“Morphing”操作，RAID 删除和模式重设的工作可以自动完成，无需人为干预，易用性明显提高。

来源：it168

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