一、概述
大家知道，硬件RAID解決方案速度快、穩(wěn)定性好，可以有效地提供高水平的硬盤可用性和冗余度，但是居高不下的價格實在令人可畏。不過可慶幸的是，Windows 2003提供了內(nèi)嵌的軟件RAID功能，并且軟RAID可以實現(xiàn)RAID-0、RAID-1、RAID-5。軟RAID不僅實現(xiàn)上非常方便，而且還大量地節(jié)約了寶貴的資金，確實是Windows 2003 Server的一個很實用的新功能。RAID-5 卷是數(shù)據(jù)和奇偶校驗間斷分布在三個或更多物理磁盤的容錯卷。
如果物理磁盤的某一部分失敗，我們可以用余下的數(shù)據(jù)和奇偶校驗重新創(chuàng)建磁盤上失敗的那一部分上的數(shù)據(jù)。對于多數(shù)活動由讀取數(shù)據(jù)構(gòu)成的計算機(jī)環(huán)境中的數(shù)據(jù)冗余來說，RAID-5 卷是一種很好的解決方案?？墒褂没谟布蚧谲浖慕鉀Q方案來創(chuàng)建 RAID-5 卷。通過基于硬件的 RAID，智能磁盤控制器處理組成 RAID-5 卷的磁盤上的冗余信息的創(chuàng)建和重新生成。
Windows Server 2003 家族操作系統(tǒng)提供基于軟件的 RAID，其中 RAID-5 卷中的磁盤上的信息的創(chuàng)建和重新生成將由“磁盤管理”來處理，兩種情況下數(shù)據(jù)都將跨磁盤陣列中的所有成員進(jìn)行存儲。當(dāng)然，軟RAID的性能和效率是不能與硬RAID相提并論的。下面我們首先從動態(tài)磁盤的創(chuàng)建談起，然后說明在Windows 2003 Server 實現(xiàn)如何實現(xiàn)軟RAID，最后講一下軟RAID的管理。
二、創(chuàng)建動態(tài)磁盤
在安裝Windows 2003 Server時，硬盤將自動初始化為基本磁盤。我們不能在基本磁盤分區(qū)中創(chuàng)建新卷集、條帶集或者RAID-5組，而只能在動態(tài)磁盤上創(chuàng)建類似的磁盤配置。也就是說，如果想創(chuàng)建RAID-0、RAID-1或RAID-5卷，就必須使用動態(tài)磁盤。在Windows 2003 Server安裝完成后，可使用升級向?qū)⑺鼈冝D(zhuǎn)換為動態(tài)磁盤。
在將一個磁盤從基本磁盤轉(zhuǎn)換為動態(tài)磁盤后，磁盤上包含的將是卷，而不再是磁盤分區(qū)。其中的每個卷是硬盤驅(qū)動器上的一個邏輯部分，還可以為每個卷指定一個驅(qū)動器字母或者掛接點(diǎn)。但是要注意的是只能在動態(tài)磁盤上創(chuàng)建卷。動態(tài)磁盤有以下幾個優(yōu)于基本磁盤的特點(diǎn)：
卷可以擴(kuò)展到包含非鄰接的空間，這些空間可以在任何可用的磁盤上。
對每個磁盤上可以創(chuàng)建的卷的數(shù)目沒有任何限制。
Windows 2003將動態(tài)磁盤配置信息存儲在磁盤上，而不是存儲在注冊表中或者其他位置。同時，這些信息不能被準(zhǔn)確地更新。Windows 2003將這些磁盤配置信息復(fù)制到所有其他動態(tài)磁盤中。因此，單個磁盤的損壞將不會影響到訪問其他磁盤上的數(shù)據(jù)。
一個硬盤既可以是基本的磁盤，也可以是動態(tài)的磁盤，但不能二者兼是，因為在同一磁盤上不能組合多種存儲類型。但是，如果計算機(jī)有多個硬盤，就可以將各個硬盤分別配置為基本的或動態(tài)的。
1、從基本磁盤升級到動態(tài)磁盤：
①依次單擊“開始”->“所有程序”->“管理工具”->“計算機(jī)管理”選項，顯示“計算機(jī)管理”窗口。
②在左側(cè)控制臺中依次展開“存儲”->“磁盤管理”選項，以顯示計算機(jī)中安裝的所有磁盤。
③右擊要設(shè)置為動態(tài)磁盤的硬盤，并在彈出的快捷菜單中選擇“升級到動態(tài)磁盤”選項，將顯示“升級到動態(tài)磁盤”對話框。
④選中要升級的磁盤，然后單擊“確定”：按鈕，將顯示“要升級的磁盤”對話框，在這里要求用戶對要升級為動態(tài)磁盤的硬盤進(jìn)行確認(rèn)。這樣做的原因很簡單，因為這一升級操作是不可逆的。也就是說，基本磁盤可以升級為動態(tài)磁盤，但動態(tài)磁盤卻不能恢復(fù)為基本磁盤。
⑤單擊“升級”按鈕，將顯示“磁盤管理”提示框，系統(tǒng)再次要求用戶對磁盤升級予以確認(rèn)。當(dāng)將該磁盤升級為動態(tài)磁盤后，Windows98/Me等操作系統(tǒng)將不能再從該磁盤引導(dǎo)啟動。
⑥單擊“是”按鈕，將顯示“升級磁盤”警告框。在這里提示要升級磁盤上的文件系統(tǒng)將被強(qiáng)制卸下，并要求用戶對該操作進(jìn)一步予以確認(rèn)。
⑦單擊“是”按鈕，系統(tǒng)將開始磁盤的升級過程。當(dāng)升級完成后，將顯示 “確認(rèn)”警告框，單擊“確定”按鈕將重新啟動計算機(jī)，以完成磁盤的升級過程。
在升級到動態(tài)磁盤時，應(yīng)該注意以下幾個方面的問題：
必須以管理員或管理組成員的身份登錄才能完成該過程。如果計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接，則網(wǎng)絡(luò)策略設(shè)置也可能阻止我們完成此步驟。
將基本磁盤升級到動態(tài)磁盤后，就再也不能將動態(tài)卷改回到基本分區(qū)。這時惟一的方法就是，必須刪除磁盤上的所有動態(tài)卷，然后使用“還原為基本磁盤”命令。
在升級磁盤之前，應(yīng)該關(guān)閉在那些磁盤上運(yùn)行的程序。
為保證升級成功，任何要升級的磁盤都必須至少包含1MB的未分配空間。在磁盤上創(chuàng)建分區(qū)或卷時，“磁盤管理”工具將自動保留這個空間，但是帶有其他操作系統(tǒng)創(chuàng)建的分區(qū)或卷的磁盤上可能就沒有這個空間。
扇區(qū)大小超過512字節(jié)的磁盤，不能從基本磁盤升級為動態(tài)磁盤。
一旦升級完成，動態(tài)磁盤就不能包含分區(qū)或邏輯驅(qū)動器，也不能被非Windows 2003的其他操作系統(tǒng)所訪問。
2、將新磁盤設(shè)置為動態(tài)磁盤
①計算機(jī)安裝新硬盤后，當(dāng)?shù)谝淮卧L問“計算機(jī)管理”中的“磁盤管理”工具時，將自動運(yùn)行“寫入簽名和升級磁盤向?qū)?#8221;窗口。
②單擊“下一步”按鈕，將顯示“選擇要寫入簽名的磁盤”頁面，在該列表中選擇要寫入簽名的磁盤。需要注意的是，磁盤在安裝到系統(tǒng)前必須進(jìn)行簽名。
③單擊“下一步”按鈕，將顯示“選擇要升級的磁盤”頁面，選擇要升級為動態(tài)磁盤的磁盤。
④單擊“下一步”按鈕，將顯示“完成寫入簽名和升級磁盤向?qū)?#8221;頁面，在這里要求確認(rèn)簽名并升級的磁盤。如果有任何不妥，可單擊“上一步”按鈕返回并重新進(jìn)行設(shè)置。
⑤單擊“完成”按鈕，動態(tài)磁盤升級過程完成。
三、實現(xiàn)軟RAID
軟RAID也必須在多磁盤系統(tǒng)中才能實現(xiàn)。實現(xiàn)RAID-1最少要擁有兩塊硬盤，而實現(xiàn)RAID-5則最少要擁有三塊硬盤。通常情況下，操作系統(tǒng)所在磁盤采用RAID-1，而數(shù)據(jù)所在磁盤采用RAID-5。
1、卷的類型
①簡單卷
簡單卷由單個物理磁盤上的磁盤空間組成，它可以由磁盤上的單個區(qū)域或鏈接在一起的相同磁盤上的多個區(qū)域組成?？梢栽谕淮疟P中擴(kuò)展簡單卷或把簡單卷擴(kuò)展到其他磁盤。如果跨多個磁盤擴(kuò)展簡單卷，則該卷就是跨區(qū)卷。
只能在動態(tài)磁盤上創(chuàng)建簡單卷。簡單卷不能包含分區(qū)或邏輯驅(qū)動器，也不能由MS-DOS 或Windows 2003以外的其他Windows操作系統(tǒng)訪問。如果網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)還在運(yùn)行Windows98或更早版本，那么應(yīng)該創(chuàng)建分區(qū)而不是動態(tài)卷。
如果想在創(chuàng)建簡單卷后增加它的容量，則可通過磁盤上剩余的未分配空間來擴(kuò)展這個卷。要擴(kuò)展一個簡單卷，則該卷必須使用Windows 2003中所用的NTFS版本格式化。同時不能擴(kuò)展基本磁盤上作為以前分區(qū)的簡單卷。也可將簡單卷擴(kuò)展到同一計算機(jī)的其他磁盤的區(qū)域中。當(dāng)將簡單卷擴(kuò)展到一個或多個其他磁盤時，它會變成為一個跨區(qū)卷。在擴(kuò)展跨區(qū)卷之后，不刪除整個跨區(qū)卷便不能將它的任何部分刪除。要注意的是跨區(qū)卷不能是鏡像卷或帶區(qū)卷。
②條帶卷
利用條帶卷，可以將兩個或者更多磁盤(最多為32塊硬盤)的空余空間組成為一個卷。在向條帶卷中寫入數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)被分割為64KB的塊，并均衡地分布在陣列中的所有磁盤上。一個陣列是兩個或者多個磁盤的集合。條帶卷可以有效地提高磁盤的讀取性能，但是它并不提供容錯功能，任何一塊硬盤的損壞都會導(dǎo)致全部數(shù)據(jù)的丟失。條帶卷類似于RAID-0。
③跨越卷
利用跨越卷，也可以將來自兩個或者更多磁盤(最多為32塊硬盤)的空余磁盤空間組成為一個卷。與條帶卷所不同的是，將數(shù)據(jù)寫入跨越卷時，首先填滿第一個磁盤上的空余部分，然后再將數(shù)據(jù)寫入下一個磁盤，依次類推。雖然利用跨越卷可以快速增加卷的空量，但是跨越卷既不能提高對磁盤數(shù)據(jù)的讀取性能，也不提供任何容錯功能。當(dāng)跨越卷中的某個磁盤出現(xiàn)故障時，存儲在該磁盤上的所有數(shù)據(jù)將全部丟失。
④鏡像卷
利用鏡像卷即RAID-1卷，可以將用戶的相同數(shù)據(jù)同時復(fù)制到兩個物理磁盤中。如果其中的一個物理磁盤出現(xiàn)故障，雖然該磁盤上的數(shù)據(jù)將無法使用，但系統(tǒng)能夠繼續(xù)使用尚未損壞而仍繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的磁盤進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作，從而通過另一磁盤上保留完全冗余的副本，保護(hù)磁盤上的數(shù)據(jù)免受介質(zhì)故障的影響。由此可見，鏡像卷的磁盤空間利用率只有50%(即每組數(shù)據(jù)有兩個成員)，所以鏡像卷的成本相對較高。要創(chuàng)建一個鏡像卷，必須使用另一磁盤上的可用空間。動態(tài)磁盤中現(xiàn)有的任何卷(甚至是系統(tǒng)卷和引導(dǎo)卷)，都可以使用相同的或不同的控制器鏡像到其他磁盤上大小相同或更大的另一個卷。最好使用大小、型號和制造廠家都相同的磁盤作鏡像卷，以避免可能產(chǎn)生的兼容性錯誤。
鏡像卷可以大大地增強(qiáng)讀性能，因為容錯驅(qū)動程序同時從兩個磁盤成員中同時讀取數(shù)據(jù)，所以讀取數(shù)據(jù)的速度會有所增加。當(dāng)然，由于容錯驅(qū)動程序必須同時向兩個成員寫數(shù)據(jù)，所以它的寫性能會略有降低。鏡像卷可包含任何分區(qū)(包括啟動分區(qū)或系統(tǒng)分區(qū))，但是鏡像卷中的兩個硬盤都必須是Windows 2003動態(tài)磁盤。
⑤RAID-5卷
在RAID-5卷中，Windows 2003通過給該卷的每個硬盤分區(qū)中添加奇偶校驗信息帶區(qū)來實現(xiàn)容錯。如果某個硬盤出現(xiàn)故障，Windows 2003便可以用其余硬盤上的數(shù)據(jù)和奇偶校驗信息重建發(fā)生故障的硬盤上的數(shù)據(jù)。
由于要計算奇偶校驗信息，所以RAID-5卷上的寫操作要比鏡像卷上的寫操作慢一些。但是，RAID-5卷比鏡像卷提供更好的讀性能。其中的原因很簡單，Windows 2003可以從多個磁盤上同時讀取數(shù)據(jù)。與鏡像卷相比RAID-5卷的性價比較高，而且RAID-5卷中的硬盤數(shù)量越多，冗余數(shù)據(jù)帶區(qū)的成本越低。但是 RAID-5卷也有一些限制。第一，RAID-5卷至少需要3個硬盤才能實現(xiàn)，但最多也不能超過32個硬盤;第二，RAID-5卷不能包含根分區(qū)或系統(tǒng)分區(qū);RAID-1卷與RAID-5卷的區(qū)別如下表1所示：
2、實現(xiàn)軟RAID
①在“磁盤管理”中，右擊要設(shè)置軟RAID的硬盤，并在快捷菜單中選擇“創(chuàng)建卷”選項，將顯示“創(chuàng)建卷向?qū)?#8221;窗口。
②單擊“下一步”按鈕，將顯示“選擇卷類型”頁面，在這里選擇要創(chuàng)建的卷類型。通常情況下，為了保障數(shù)據(jù)的安全，應(yīng)當(dāng)選擇采用RAID-1或RAID-5卷。
③單擊“下一步”按鈕，將顯示“選擇磁盤”頁面。在左側(cè)“所有可用的動態(tài)磁盤”列表框中選擇要添加的磁盤，并單擊“添加”按鈕，即可將其添加至該RAID-5卷，并顯示在“選定的動態(tài)磁盤”列表框中。
④動態(tài)磁盤添加安畢后，單擊“下一步”按鈕，將顯示“指派驅(qū)動器號和路徑”頁面。選中“指派驅(qū)動器號”選項，并為該RAID-5卷指派驅(qū)動器號，以便于管理和訪問。
⑤單擊“下一步”按鈕，顯示“卷區(qū)格式化”頁面。選擇“按下面提供的信息格式化這個卷”選項，并采用默認(rèn)的NTFS文件系統(tǒng)和分配單位大小?？梢詾樵揜AID-5卷指定一個卷標(biāo)，以用于與其他卷相區(qū)別。
⑥單擊“下一步”按鈕，將顯示“完成創(chuàng)建卷向?qū)?#8221;頁面，此時卷的創(chuàng)建完成。
⑦單擊“完成”按鈕，系統(tǒng)將自動格式化新創(chuàng)建的卷。至此，RAID-5卷已創(chuàng)建完成。
四、RAID卷的管理
1、添加鏡像卷
對于已有的動態(tài)磁盤，可以簡單地通過添加鏡像卷的方式來提高數(shù)據(jù)的安全性。
在“磁盤管理”中，右擊要添加鏡像磁盤的動態(tài)磁盤，并在快捷菜單中選擇“添加鏡像”選項，此時將顯示“添加鏡像”對話框。在磁盤列表中選擇要設(shè)置為鏡像的動態(tài)磁盤，然后單擊“添加鏡像”按鈕，至此鏡像添加完成，需要注意的是，添加為鏡像的磁盤空間必須大于或等于現(xiàn)存卷。
2、測試鏡像系統(tǒng)或啟動卷
關(guān)閉計算機(jī)，然后斷開或關(guān)閉某個磁盤以模擬磁盤故障，使用剩余鏡像來重新啟動計算機(jī)。驗證 Windows 可正確啟動后，請關(guān)閉計算機(jī)然后重新連接磁盤，重新啟動計算機(jī)。啟動菜單出現(xiàn)時，選擇仍保持連接狀態(tài)的磁盤上的鏡像。打開計算機(jī)管理(本地)，在控制臺樹中單擊"磁盤管理"，右鍵單擊具有任一標(biāo)有"失敗的重復(fù)"的卷的磁盤，然后單擊"重新激活磁盤。
3、重新激活 RAID-5 磁盤
如果 I/O 錯誤是暫時的，則可以嘗試重新激活磁盤;打開計算機(jī)管理(本地)，在控制臺樹中單擊"磁盤管理"。右鍵單擊局部出現(xiàn)故障的磁盤，然后單擊"重新激活磁盤"，RAID-5 卷的狀態(tài)應(yīng)變?yōu)?正在重新生成"，然后變?yōu)?良好"。
4、軟RAID的恢復(fù)
磁盤冗余的目的就在于當(dāng)磁盤出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠保存數(shù)據(jù)的完整性。雖然在RAID-1和RAID-5中某個磁盤成員的失敗不會導(dǎo)致丟失數(shù)據(jù)，其他成員仍然可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但是如果失敗不能得到及時恢復(fù)，那么磁盤卷將不再擁有冗余的特性。因此，必須及時恢復(fù)失敗的RAID-1和RAID-5。
1)修復(fù)鏡像卷和RAID-5卷
在“磁盤管理”中，失敗卷的狀態(tài)將顯示為“失敗的冗余”，磁盤之一將顯示為“脫機(jī)”、“丟失”或“聯(lián)機(jī)(錯誤)”?？梢酝ㄟ^下述操作來恢復(fù)鏡像卷：
①確保該磁盤已連接到了計算機(jī)，并且已經(jīng)加電。
②在“磁盤管理”中，右擊標(biāo)識為“脫機(jī)”、“丟失”或“聯(lián)機(jī)(錯誤)”的磁盤，然后在快捷菜單中單擊“重新激活磁盤”選項。此時該磁盤的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)回到“良好”，同時鏡像卷應(yīng)該自動重新生成。
如果磁盤被嚴(yán)重破壞或者不可能修復(fù)，在彈出的快捷菜單中將只能看到“刪除”命令，此時Windows 2003將無法再修復(fù)該鏡像卷。另外，如果磁盤連續(xù)顯示“聯(lián)機(jī)(錯誤)”，則有可能表明該磁盤很快就要發(fā)生故障了，應(yīng)當(dāng)盡可能快地替換該磁盤。
2)替換磁盤和創(chuàng)建新的鏡像卷
如果經(jīng)修復(fù)仍未能重新激活鏡像磁盤，或者鏡像卷的狀態(tài)沒有恢復(fù)到“良好”狀態(tài)，就必須替換失敗磁盤，并創(chuàng)建新的鏡像卷。
①在失敗的卷上右擊鼠標(biāo)，并選擇“刪除鏡像”選項，將顯示“刪除鏡像”對話框。
②從磁盤列表中選擇丟失的磁盤，然后單擊“刪除鏡像”按鈕，將顯示“磁盤管理”警告框，以提示用戶確認(rèn)。
③單擊“是”按鈕，將刪除該鏡像卷。然后右擊該丟失的磁盤，并在彈出的快捷菜單中選擇“刪除磁盤”選項，將該磁盤刪除。
④更換新的磁盤，并將磁盤設(shè)置為動態(tài)磁盤。
⑤創(chuàng)建新的鏡像卷。新鏡像卷的創(chuàng)建過程請參見前述“添加鏡像卷”。
3)替換磁盤和重新生成RAID-5卷
①更換故障磁盤，并將它設(shè)置為動態(tài)磁盤。
②在“磁盤管理”中，右擊失敗磁盤的RAID-5卷，在彈出的快捷菜單中選擇“恢復(fù)卷”選項，將顯示“修復(fù)RAID-5卷”對話框。
③選擇要在RAID-5卷中替換失敗磁盤的磁盤，并單擊“確定”按鈕。此時RAID-5卷開始自動修復(fù)。
④右擊失敗的磁盤，并在彈出的快捷菜單中選擇“刪除磁盤”選項，并從系統(tǒng)中刪除該磁盤。
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