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RAID卡基础知识

<摘要>本文介绍了如下几点内容
1.raid概念及历史
2.raid卡的接口类型及其它们的优缺点
3.raid卡的缓存
4.raid卡的板卡连接器
5.raid卡的独立通道数据
RAID,为Redundant Arrays of Independent Disks的简称,中文为廉价冗余磁盘阵列。冗余磁盘阵列技术诞生于1987年,由美国加州大学伯克利分校提出。最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,以降低大批量数据存储的费用,同时也希望采用冗余信息的方式,使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失,从而开发出一定水平的数据保护技术,并且能适当的提升数据传输速度,RAID卡利用了这一技术特点。
RAID卡的接口类型
接口是指支持的接口,目前主要有三种:IDE接口、接口和SATA接口。
IDE接口:
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“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬盘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盘无法替代的地位。
IDE代表着硬盘的一种类型,但在实际的应用中,人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘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盘接口,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。此外,由于IDE口属于并行接口,因此为了和SATA口硬盘相区别,IDE口硬盘也叫PATA口硬盘。
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的标准接口,而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口,是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、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硬盘般普及,因此SCSI硬盘主要应用于中、高端和高档工作站中。SCSI硬盘和普通IDE硬盘相比有很多优点:接口速度快,并且由于主要用于服务器,因此硬盘本身的性能也比较高,硬盘转速快,缓存容量大,CPU占用率低,扩展性远优于IDE硬盘,并且支持热插拔。
SATA接口:
使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘,是未来PC机硬盘的趋势。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规范,2002年,虽然串行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规范。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线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。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行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以连续串行的方式传送数据,一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,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,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次,Serial ATA的起点更高、发展潜力更大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s,这比目前最新的并行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的数据传输率将达到300MB/s,最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
RAID卡的缓存
缓存(Cache)是RAID卡与外部总线交换数据的场所,RAID卡先将数据传送到缓存,再由缓存和外边数据总线交换数据。它是RAID卡电路板上的一块存储芯片,与硬盘盘片相比,具有极快的存取速度,实际上就是相对低速的硬盘盘片与相对高速的外部设备(例如内存)之间的缓冲器。缓存的大小与速度是直接关系到RAID卡的实际传输速度的重要因素,大缓存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内存作为高速缓存使用。不同的RAID卡出厂时配备的内存容量不同,一般为几兆到数百兆容量不等,这取决于磁盘阵列产品的应用范围。
RAID卡的板卡连接器
板卡连接器基本上是SCSI RAID卡才有的。板卡连接器通常是一条线缆或者一个SCSI接口,可以在计算机内部也可以在计算机外部,用于连接计算机内部或者外部的SCSI设备。板卡连接器提供了灵活的SCSI设备连接方式,即可以连接内部的SCSI硬盘,也可以连接外部的SCSI硬盘,甚至也可以连接非硬盘SCSI设备。
外部的板卡连接器常是0.83毫米VHDCI,VHDCI是行业标准术语,意指“甚高密度电缆互连 (Very High-Density Cable Interconnect)”。内部的板卡连接器一般是68针的SCSI接口或者是SCSI线缆。
RAID卡的独立通道数目
独立通道数目表示RAID卡带有的独立硬盘通道的个数。对于SATA RAID卡来说,由于一个SATA通道只能连接一块SATA硬盘,因此独立通道的数目就等于支持驱动器数目。对于IDE RAID卡来说,一个IDE接口理论上可以连接两个IDE硬盘,因此在RAID卡上的IDE口能连接一个或者两个IDE硬盘,这样独立通道的数目就等于支持驱动器数目或者一半。
对于SCSI RAID卡来说,由于一个SCSI接口可以连接多个(比如14个)硬盘,因此独立通道数目和支持驱动器数目相差若干倍。比如单通道的SCSI RAID卡可以连接14个硬盘,4通道则可以连接56个硬盘。但是有一种SCSI RAID卡比较特殊,它的独立通道数目为0,这种SCSI RAID卡称之为ZCR(Zero Channel RAID,零通道RAID)。ZCR最初是由Intel和Adaptec公司共同研究并颁布的标准,它是为降低RAID卡的成本,并减小RAID卡本身的物理尺寸而开发的。需要说明的是,零通道RAID这个称呼并不确切,因为ZCR卡上只不过是没有SCSI连接器而已,实际上在采用ZCR的服务器系统中仍然有RAID的通道,ZCR卡使用了系统主板上的SCSI控制器,并且使用系统主板上原有的SCSI连接器来连接包括硬盘在内的SCSI设备。
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