文件服务器的配置与管理（2）实现软RAID

2022-01-14 10:58:52

RAID技术按实现方式不同分为软RAID和硬RAID。软RAID的所有功能都是由操作系统与CPU来完成，因而效率比较低；硬RAID具备专门的硬件控制/处理芯片和I/O处理芯片，所提供的功能和性能都要比软RAID要好很多。

目前基本所有的服务器都配置了RAID卡或是在主板上集成了RAID控制芯片，因而都可以实现硬RAID。在我们的实验环境中，可以通过2008R2系统提供的软RAID功能先来熟悉一下RAID技术。

1. 动态磁盘

在2008R2系统中要实现软RAID，首先需要将硬盘转换成动态磁盘。Windows系统将硬盘分为基本磁盘和动态磁盘两种类型，默认使用的都是基本磁盘，而要使磁盘具有较强的扩展性、可靠性等特性，就需要将基本磁盘转换成动态磁盘。

下面我们复制一台名为FS的虚拟机，并在其中新添加3块硬盘，使虚拟机共包括4块硬盘，其中1块硬盘作为基本磁盘，用于安装操作系统，其它3块硬盘都转换成动态磁盘，以实现软RAID。

首先将FS虚拟机关机，然后在【Hyper-V管理器】中打开虚拟机设置界面，在硬件列表中选择“SCSI控制器”，然后向SCSI控制器中添加硬盘。

点击“添加”按钮，然后新建一个虚拟硬盘，将其与FS虚拟机保存在同一个文件夹下。

按照同样的方法为虚拟机添加3块SCSI接口的虚拟硬盘。

将虚拟机开机，在【服务器管理器】中打开“存储\磁盘管理”，可以看到新添加的3块硬盘。这些硬盘还都处于脱机状态，在其上点击右键，选择“联机”，然后才可以对其进行操作。

联机之后选择初始化，将3块硬盘都初始化成MBR类型的磁盘。MBR磁盘是标准的传统样式，磁盘分区表存储在MBR内，MBR位于磁盘的最前端，计算机启动时，主板上的BIOS会先读取MBR，并将计算机的控制权交给MBR内的程序，然后由此程序来继续后面的启动工作。GPT磁盘的分区表存储在GPT内，它也是位于磁盘的前端，而且它有磁盘分区与备份磁盘分区表，可提供排错功能。GPT磁盘通过EFI来作为计算机硬件与操作系统之间通信的桥梁，EFI类似于MBR磁盘的BIOS。一个GPT磁盘内最多可以创建128个主分区，因此GPT磁盘不需要扩展分区。如果分区的容量大于2TB就必须使用GPT磁盘，这里选择传统的MBR磁盘。

磁盘初始化以后可以再将其转换为动态磁盘，动态磁盘支持多种类型的动态卷，每种不同类型的动态卷所起到的功能也不一样。这些卷包括：简单卷、跨区卷、带区卷（RAID-0）、镜像卷（RAID-1）、RAID-5卷。

下面分别来学习这些动态卷。

2. 简单卷

简单卷是动态磁盘的基本单位，当将一块硬盘转换成动态磁盘以后，其中原有的分区都会自动被转换成简单卷。

简单卷的地位与基本磁盘中的分区相当，它也可以被格式化为NTFS或FAT32文件系统，它的优点是容量大小可以动态扩展（必须采用NTFS文件系统）。

下面我们在磁盘1中新建一个简单卷。

在磁盘1中未分配的空间上点击右键，执行“新建简单卷”，打开新建简单卷向导。

创建一个容量5GB的简单卷。

指定盘符为E盘。

格式化成NTFS文件系统。

简单卷创建好之后，下面我们对其进行扩展。新增加的空间，可以是与简单卷在同一个磁盘内的未分配空间，也可以是另外一个磁盘内的未分配空间。

在建好的简单卷上点击右键，执行“扩展卷”，打开扩展卷向导。从磁盘1中再为其分配5GB空间。

扩展之后，E盘的容量变为了10GB。

3. 跨区卷

跨区卷可以将一个分区横跨于不同的磁盘上。通过跨区卷可以将多个动态磁盘内未分配的容量较小的磁盘空间组成一个容量较大的跨区卷，以便有效地利用磁盘空间。或是当一个动态磁盘的空间全部用完之后，可以随时增加新的硬盘，再将原先的分区通过跨区卷扩展到新的磁盘上。（跟Linux中的LVM逻辑卷类似）

下面将刚才创建的简单卷（E盘）扩展到磁盘2上，使之成为跨区卷。

打开扩展卷向导，将磁盘2加入到“已选的”列表中，从中分配3GB空间给E盘。

完成之后，可以看到E盘横跨在2个磁盘之上，颜色也变成了跨区卷的紫色。

当向跨区卷中存储数据时，是先存储到其成员中的第一个磁盘内，待其空间用尽时，才会将数据存储到第二个磁盘，依此类推。

4. 带区卷

带区卷实现的是RAID 0，要创建带区卷，至少需要2块磁盘，而且组成带区卷的每个成员，其容量大小也必须是相同的。

下面首先将刚才创建的跨区卷删除，使磁盘1和磁盘2的所有空间都处于未分配状态，然后将这两个磁盘组成带区卷。

在磁盘1的未分配空间上单击右键，执行“新建带区卷”，打开向导。

将磁盘1和磁盘2添加到“已选的”磁盘列表中。

为其分配盘符E，并格式化成NTFS文件系统。带区卷使用了2个磁盘的所有空间，因而可以查看到E盘的容量为2个磁盘的容量之和。

带区卷一旦创建好之后，就无法再被扩展，除非将其删除后再重建。当向带区卷中存储数据时，会将数据拆分成每个大小为64KB的分组，每一次将2个分组分别写到2个磁盘内，因而可以大幅提高读写效率。但是带区卷不具备排错功能，成员中任何一个磁盘发生故障时，整个带区卷内的数据都将跟着丢失。

5. 镜像卷

镜像卷实现的是RAID 1，要创建镜像卷，必须要2块磁盘，而且组成镜像卷的每个成员，其容量大小也必须是相同的。镜像卷中的每个磁盘都将存储完全相同的数据，当有一个磁盘发生故障时，系统仍然可以使用另一个正常磁盘内的数据，因此它具备排错的能力。

将前面创建的带区卷删除，仍然用磁盘1和磁盘2来组成镜像卷。

镜像卷的创建与带区卷基本相同，也是在磁盘1的未分配空间上单击右键，执行“新建镜像卷”，然后通过向导完成操作。这里仍然为镜像卷分配盘符E，格式化为NTFS文件系统。

镜像卷的磁盘利用率只有50%，可以看到E盘只使用了1个磁盘的空间。

6. RAID-5卷

要创建RAID-5卷，至少要3块磁盘，而且每个RAID-5成员的容量也必须是相同的。在向RAID-5卷中存储数据时，会另外根据数据内容计算出其奇偶校验，并将奇偶校验一并写入到RAID-5卷内。写入数据时，也是将数据以64KB为一组分别写入到每个磁盘。当某个磁盘因故无法读取时，系统可以利用奇偶校验，推算出故障磁盘内的数据，让系统能够继续运行。因此，RAID-5卷具备排错功能，不过只有在一个磁盘发生故障的情况下，RAID-5卷才提供排错功能，如果同时有多个磁盘发生故障的话，系统将无法继续运行。（RAID-6则具备在两个磁盘发生故障的情况下仍然可以正常运行的能力。）

将创建好的镜像卷删除，利用磁盘1、磁盘2、磁盘3来实现RAID-5卷。

根据前面同样的操作，将3块磁盘都添加到磁盘列表中，仍然为RAID-5卷分配盘符E，格式化为NTFS文件系统。