服務器硬件及RAID
RAID 將一組硬盤連結成來，組成一個陣列，以避免單個硬盤損壞而帶來的數據損失， 同時亦提供了比單個硬盤高的可用性及容錯性。常見的組合方式有：RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID01、RAID10
RAID磁盤陣列介紹
- 是Redundant Array of Independent Disks的縮寫，中文簡稱爲獨立冗餘磁盤陣列。
- 把多塊獨立的物理硬盤按不同的方式組合起來形成一個硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數據備份技術。
- 組成磁盤陣列的不同方式稱爲RAID級別（RAID Levels）。
RAID0
RAID0 俗稱“條帶”，它將兩個或多個硬盤組成一個邏輯硬盤，容量是所有硬盤之和， 因爲是多個硬盤組合成一個，故可並行寫操作，寫入速度提高，但此方式硬盤數據沒有冗餘， 沒有容錯，一旦一個物理硬盤損壞，則所有數據均丟失。因而，RAID0 適合於對數據量大， 但安全性要求不高的場景，比如音像、視頻文件的存儲等。
N塊硬盤並行組合成一個新的邏輯盤
- RAID 0連續以位或字節爲單位分割數據，並行讀/寫於多個磁盤上，因此具有很高的數據傳輸率，但它沒有數據冗餘
- RAID 0只是單純地提高性能，並沒有爲數據的可靠性提供保證，而且其中的一個磁盤失效將影響到所有數據
- RAID不能應用於數據安全性要求高的場合
RAID1
RAID1 俗稱“鏡像”，它最少由兩個硬盤組成，且兩個硬盤上存儲的數據均相同，以實現數據冗餘。RAID1 讀操作速度有所提高，寫操作理論上與單硬盤速度一樣，但由於數據需要同時寫入所有硬盤，實際上稍爲下降。容錯性是所有組合方式裏最好的，只要有一塊硬盤正常，則能保持正常工作。但它對硬盤容量的利用率則是最低，只有 50%，因而成本也是最高。RAID1 適合對數據安全性要求非常高的場景，比如存儲數據庫數據文件之類。
N（偶數）塊硬盤組合成一組鏡像，N/2容量
- 通過磁盤數據鏡像實現數據冗餘，在成對的獨立磁盤上產生互爲備份的數據
- 當原始數據繁忙時，可直接從鏡像拷貝中
讀取數據，因此RAID 1可以提高讀取性能 - RAID 1是磁盤陣列中單位成本最高的,
但提供了很高的數據安全性和可用性。當一個磁盤失效時，系統可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫，而不需要重組失效的數據
RAID5
RAID5 最少由三個硬盤組成，它將數據分散存儲於陣列中的每個硬盤，並且還伴有一個數據校驗位，數據位與校驗位通過算法能相互驗證，當丟失其中的一位時，RAID 控制器能通過算法，利用其它兩位數據將丟失的數據進行計算還原。因而 RAID5 最多能允許一個硬盤損壞，有容錯性。RAID5 相對於其它的組合方式，在容錯與成本方面有一個平衡，因而受到大多數使用者的歡迎。一般的磁盤陣列，最常使用的就是 RAID5 這種方式。
- N (N>=3) 塊盤組成陣列，一份數據產生N-1個條帶，同時還有1份校驗數據,共N份數據在N塊盤上循環均衡存儲
- N塊盤同時讀寫，讀性能很高，但由於有校驗機制的問題，寫性能相對不高
- (N-1) /N磁盤利用率
- 可靠性高，允許壞1塊盤，不影響所有數據
RAID6
RAID6 是在 RAID5 的基礎上改良而成的，RAID6 再將數據校驗位增加一位，所以允許損壞的硬盤數量也由RAID5 的一個增加到二個。由於同一陣列中兩個硬盤同時損壞的概率非常少，所以，RAID6 用增加一塊硬盤的代價，換來了比 RAID5 更高的數據安全性。
- N (N>=4) 塊盤組成陣列,(N-2) /N磁盤利用率
- 與RAID 5相比，RAID 6增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊
- 兩個獨立的奇偶系統使用不同的算法，即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數據的使用
- 相對於RAID 5有更大的“寫損失”因此寫性能較差
RAID1+0
RAID1+0 是先將數據進行鏡像操作，然後再對數據進行分組，RAID 1 在這裏就是一個冗餘的備份陣列，而RAID 0 則負責數據的讀寫陣列。至少要四塊盤，兩塊做 raid0,另兩塊做raid1，RAID 10 對存儲容量的利用率和 RAID 1 一樣低，只有 50%。
Raid1+0 方案造成了 50%的磁盤浪費，但是它提供了 200%的速度和單磁盤損壞的數據安全性，並且當同時損壞的磁盤不在同一 Raid1 中，就能保證數據安全性、RAID 10 能提供比RAID 5 更好的性能。這種新結構的可擴充性不好，使用此方案比較昂貴。
- N (偶數，N>=4) 塊盤兩兩鏡像後，再組合成一個RAID 0
- N/2磁盤利用率
- N/2塊盤同時寫入，N塊盤同時讀.取
- 性能高，可靠性高
陣列卡介紹
陣列卡的全稱叫磁盤陣列卡 是用來做 RAID 的。磁盤陣列是一種把若干硬磁盤驅動器按照一定要求組成一個整體，整個磁盤陣列由陣列控制器管理的系統。冗餘磁盤陣列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技術 1987 年由加州大學伯克利分校提出， 最初的研製目的是爲了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數據存儲的費用（當時 RAID 稱爲 dundant Array of Inexpensive Disks 廉價的磁盤陣列），同時也希望採用冗餘信息的方式，使得磁盤失效時不會使對數據的訪問受損失，從而開發出一定水平的數據保護技術。
- 陣列卡是用來實現RAID功能的板卡
- 通常是由I/O處理器、硬盤控制器、硬盤連接器和緩存等一系列組件構成的
- 不同的RAID卡支持的RAID功能不同
- RAID卡的接口類型
- IDE接口、SCSI接口、 SATA接口和SAS接口
陣列卡接口類型
接口類型目前主要有幾種：IDE 接口、SCSI 接口、SATA 接口和 SAS 接口。
IDE 接口
IDE 的英文全稱爲“Integrated Drive Electronics”，即“電子集成驅動器”它是把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅動器，這樣使得硬盤接口的電纜數目與長度有所減少，從而數據傳輸的可靠性得到增強，IDE接口價格低廉，兼容性強，在實際的應用中，這種類型的接口隨着接口技術的不斷髮展已經很少用了，逐漸被後續發展分支出更多類型的硬盤接口所取代。
SCSI 接口
SCSI 的英文全稱爲“Small Computer System Interface”（小型計算機系統接口）， 是同 IDE 完全不同的接口，IDE 接口是普通 PC 的標準接口，而 SCSI 並不是專門爲硬盤設計的接口，是一種廣泛應用於小型機上的高速數據傳輸技術。SCSI 接口具有應用範圍廣、多任務、帶寬大、CPU 佔用率低，以及支持熱插拔等優點，但較高的價格使得它很難如 IDE 硬盤般普及，因此 SCSI 硬盤主要應用於中、高端和高檔工作站中。SCSI 硬盤和普通 IDE 硬盤相比有很多優點：接口速度快，並且由於主要用於服務器，因此硬盤本身的性能也比較高， 硬盤轉速快，緩存容量大，CPU 佔用率低，擴展性遠優於 IDE 硬盤，並且支持熱插拔。
SATA 接口
使用 SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是目前 PC 硬盤的主流。2001 年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的 Serial ATA 委員會正式確立了 Serial ATA 1.0 規範，2002 年，雖然串行 ATA 的相關設備還未正式上市，但 Serial ATA 委員會已搶先確立了 Serial ATA 2.0 規範。Serial ATA 採用串行連接方式，串行 ATA 總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。
串口硬盤是一種完全不同於並行 ATA 的硬盤接口類型，由於採用串行方式傳輸數據而知名。相對於並行 ATA 來說，就具有非常多的優勢。首先，Serial ATA 以連續串行的方式傳送數據，一次只會傳送 1 位數據。這樣能減少 SATA 接口的針腳數目，使連接電纜數目變少， 效率也會更高。實際上，Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作，分別用於連接電纜、連接地線、發送數據和接收數據，同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統複雜性。其次，Serial ATA 的起點更高、發展潛力更大，Serial ATA 1.0 定義的數據傳輸率爲 150MB/s，這比並行 ATA（即 ATA/133）所能達到 133MB/s 的最高數據傳輸率還高，而在 Serial ATA 2.0 的數據傳輸率達到 300MB/s，SATA Revision 3.0 可達到 750 MB/s 的最高數據傳輸率。
SAS 接口
SAS 是新一代的 SCSI 技術，和現在流行的 Serial ATA(SATA)硬盤相同，都是採用串行技術以獲得更高的傳輸速度，並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS 是並行 SCSI 接口之後開發出的全新接口。此接口的設計是爲了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性，提供與串行 ATA (Serial ATA，縮寫爲 SATA)硬盤的兼容性。
SAS 的接口技術可以向下兼容 SATA。SAS 系統的背板(Backpanel)既可以連接具有雙端口、高性能的 SAS 驅動器，也可以連接高容量、低成本的 SATA 驅動器。因爲 SAS 驅動器的端口與 SATA 驅動器的端口形狀看上去類似，所以 SAS 驅動器和 SATA 驅動器可以同時存在於一個存儲系統之中。但需要注意的是，SATA 系統並不兼容 SAS，所以 SAS 驅動器不能連接到SATA 背板上。由於 SAS 系統的兼容性，IT 人員能夠運用不同接口的硬盤來滿足各類應用在容量上或效能上的需求，因此在擴充存儲系統時擁有更多的彈性，讓存儲設備發揮最大的投資效益。
串行 SCSI 是點到點的結構，可以建立磁盤到控制器的直接連接。具有以下特點：
-更好的性能
點到點的技術減少了地址衝突以及菊花鏈連結的減速； 爲每個設備提供了專用的信號通路來保證最大的帶寬； 全雙工方式下的數據操作保證最有效的數據吞吐量；
-簡便的線纜連結
更細的電纜搭配更小的連接器；
-更好的擴展性
可以同時連結更多的磁盤設備。
陣列卡的緩存
是 RAID 卡與外部總線交換數據的場所，RAID 卡先將數據傳送到緩存， 再由緩存和外邊數據總線交換數據。它是 RAID 卡電路板上的一塊存儲芯片，與硬盤盤片相比，具有極快的存取速度，實際上就是相對低速的硬盤盤片與相對高速的外部設備(例如內存)之間的緩衝器。緩存的大小與速度是直接關係到 RAID 卡的實際傳輸速度的重要因素，大緩存能夠大幅度地提高數據命中率從而提高 RAID 卡整體性能。多數 RAID 卡都配備了一定數量的內存作爲高速緩存使用。不同的 RAID 卡出廠時配備的內存容量不同，一般爲幾兆到數百兆容量不等，這取決於磁盤陣列產品的應用範圍。
Write Through 和 Write Back 是陣列卡緩存的兩種使用方式，也稱爲透寫和回寫。Write Through 也是 RAID 陣列卡的默認模式。當選用 write through 方式時，系統的寫磁盤操作並不利用陣列卡的 Cache，而是直接與磁盤進行數據的交互。而 write Back 方式則利用列 Cache 作爲系統與磁盤間的二傳手，系統先將數據交給 Cache，然後再由 Cache 將數據傳給磁盤。
- 緩存(Cache)是RAID卡與外部總線交換數據的場所
- RAID卡先將數據傳送到緩存，再由緩存和外邊數據總線交換數據
- 緩存的大小與速度是直接關係到RAID卡的實際傳輸速度的重要因素
- 不同的RAID卡出廠時配備的內存容量不同，一般爲幾兆到數百兆容量不等