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(jià)格實(shí)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(shí)現(xiàn)RAID－0、RAID－1、RAID－5。軟RAID不僅實(shí)現(xiàn)上非常方便，而且還大量地節(jié)約了寶貴的資金，確實(shí)是Windows 2003 Server的一個(gè)很實(shí)用的新功能。RAID－5 卷是數(shù)據(jù)和奇偶校驗(yàn)間斷分布在三個(gè)或更多物理磁盤的容錯(cuò)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(yàn)重新創(chuàng)建磁盤上失敗的那一部分上的數(shù)據(jù)。對(duì)于多數(shù)活動(dòng)由讀取數(shù)據(jù)構(gòu)成的計(jì)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。可使用基于硬件或基于軟件的解決方案來創(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(chǔ)。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(dòng)態(tài)磁盤的創(chuàng)建談起，然后說明在Windows 2003 Server 實(shí)現(xiàn)如何實(shí)現(xiàn)軟RAID，最后講一下軟RAID的管理。
二、創(chuàng)建動(dòng)態(tài)磁盤
在安裝Windows 2003 Server時(shí)，硬盤將自動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)磁盤。在Windows 2003 Server安裝完成后，可使用升級(jí)向?qū)⑺鼈冝D(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)磁盤。
在將一個(gè)磁盤從基本磁盤轉(zhuǎn)換為動(dòng)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(gè)卷是硬盤驅(qū)動(dòng)器上的一個(gè)邏輯部分，還可以為每個(gè)卷指定一個(gè)驅(qū)動(dòng)器字母或者掛接點(diǎn)。但是要注意的是只能在動(dòng)態(tài)磁盤上創(chuàng)建卷。動(dòng)態(tài)磁盤有以下幾個(gè)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(duì)每個(gè)磁盤上可以創(chuàng)建的卷的數(shù)目沒有任何限制。
Windows 2003將動(dòng)態(tài)磁盤配置信息存儲(chǔ)在磁盤上，而不是存儲(chǔ)在注冊(cè)表中或者其他位置。同時(shí)，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(dòng)態(tài)磁盤中。因此，單個(gè)磁盤的損壞將不會(huì)影響到訪問其他磁盤上的數(shù)據(jù)。
一個(gè)硬盤既可以是基本的磁盤，也可以是動(dòng)態(tài)的磁盤，但不能二者兼是，因?yàn)樵谕淮疟P上不能組合多種存儲(chǔ)類型。但是，如果計(jì)算機(jī)有多個(gè)硬盤，就可以將各個(gè)硬盤分別配置為基本的或動(dòng)態(tài)的。
1、從基本磁盤升級(jí)到動(dòng)態(tài)磁盤：
?、僖来螁螕?ldquo;開始”－＞“所有程序”－＞“管理工具”－＞“計(jì)算機(jī)管理”選項(xiàng)，顯示“計(jì)算機(jī)管理”窗口。
?、谠谧髠?cè)控制臺(tái)中依次展開“存儲(chǔ)”－＞“磁盤管理”選項(xiàng)，以顯示計(jì)算機(jī)中安裝的所有磁盤。
③右擊要設(shè)置為動(dòng)態(tài)磁盤的硬盤，并在彈出的快捷菜單中選擇“升級(jí)到動(dòng)態(tài)磁盤”選項(xiàng)，將顯示“升級(jí)到動(dòng)態(tài)磁盤”對(duì)話框。
?、苓x中要升級(jí)的磁盤，然后單擊“確定”：按鈕，將顯示“要升級(jí)的磁盤”對(duì)話框，在這里要求用戶對(duì)要升級(jí)為動(dòng)態(tài)磁盤的硬盤進(jìn)行確認(rèn)。這樣做的原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@一升級(jí)操作是不可逆的。也就是說，基本磁盤可以升級(jí)為動(dòng)態(tài)磁盤，但動(dòng)態(tài)磁盤卻不能恢復(fù)為基本磁盤。
?、輪螕?ldquo;升級(jí)”按鈕，將顯示“磁盤管理”提示框，系統(tǒng)再次要求用戶對(duì)磁盤升級(jí)予以確認(rèn)。當(dāng)將該磁盤升級(jí)為動(dòng)態(tài)磁盤后，Windows98／Me等操作系統(tǒng)將不能再?gòu)脑摯疟P引導(dǎo)啟動(dòng)。
⑥單擊“是”按鈕，將顯示“升級(jí)磁盤”警告框。在這里提示要升級(jí)磁盤上的文件系統(tǒng)將被強(qiáng)制卸下，并要求用戶對(duì)該操作進(jìn)一步予以確認(rèn)。
?、邌螕?ldquo;是”按鈕，系統(tǒng)將開始磁盤的升級(jí)過程。當(dāng)升級(jí)完成后，將顯示 “確認(rèn)”警告框，單擊“確定”按鈕將重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，以完成磁盤的升級(jí)過程。
在升級(jí)到動(dòng)態(tài)磁盤時(shí)，應(yīng)該注意以下幾個(gè)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(jì)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(jí)到動(dòng)態(tài)磁盤后，就再也不能將動(dòng)態(tài)卷改回到基本分區(qū)。這時(shí)惟一的方法就是，必須刪除磁盤上的所有動(dòng)態(tài)卷，然后使用“還原為基本磁盤”命令。
在升級(jí)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(jí)成功，任何要升級(jí)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(shí)，“磁盤管理”工具將自動(dòng)保留這個(gè)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(gè)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(jí)為動(dòng)態(tài)磁盤。
一旦升級(jí)完成，動(dòng)態(tài)磁盤就不能包含分區(qū)或邏輯驅(qū)動(dòng)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(dòng)態(tài)磁盤
?、儆?jì)算機(jī)安裝新硬盤后，當(dāng)?shù)谝淮卧L問“計(jì)算機(jī)管理”中的“磁盤管理”工具時(shí)，將自動(dòng)運(yùn)行“寫入簽名和升級(jí)磁盤向?qū)?rdquo;窗口。
?、趩螕?ldquo;下一步”按鈕，將顯示“選擇要寫入簽名的磁盤”頁(yè)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。
?、蹎螕?ldquo;下一步”按鈕，將顯示“選擇要升級(jí)的磁盤”頁(yè)面，選擇要升級(jí)為動(dòng)態(tài)磁盤的磁盤。
?、軉螕?ldquo;下一步”按鈕，將顯示“完成寫入簽名和升級(jí)磁盤向?qū)?rdquo;頁(yè)面，在這里要求確認(rèn)簽名并升級(jí)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。
?、輪螕?ldquo;完成”按鈕，動(dòng)態(tài)磁盤升級(jí)過程完成。
三、實(shí)現(xiàn)軟RAID
軟RAID也必須在多磁盤系統(tǒng)中才能實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)RAID－1最少要擁有兩塊硬盤，而實(shí)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
?、俸?jiǎn)單卷
簡(jiǎn)單卷由單個(gè)物理磁盤上的磁盤空間組成，它可以由磁盤上的單個(gè)區(qū)域或鏈接在一起的相同磁盤上的多個(gè)區(qū)域組成?？梢栽谕淮疟P中擴(kuò)展簡(jiǎn)單卷或把簡(jiǎn)單卷擴(kuò)展到其他磁盤。如果跨多個(gè)磁盤擴(kuò)展簡(jiǎn)單卷，則該卷就是跨區(qū)卷。
只能在動(dòng)態(tài)磁盤上創(chuàng)建簡(jiǎn)單卷。簡(jiǎn)單卷不能包含分區(qū)或邏輯驅(qū)動(dòng)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(jì)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(dòng)態(tài)卷。
如果想在創(chuàng)建簡(jiǎn)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(gè)卷。要擴(kuò)展一個(gè)簡(jiǎn)單卷，則該卷必須使用Windows 2003中所用的NTFS版本格式化。同時(shí)不能擴(kuò)展基本磁盤上作為以前分區(qū)的簡(jiǎn)單卷。也可將簡(jiǎn)單卷擴(kuò)展到同一計(jì)算機(jī)的其他磁盤的區(qū)域中。當(dāng)將簡(jiǎn)單卷擴(kuò)展到一個(gè)或多個(gè)其他磁盤時(shí)，它會(huì)變成為一個(gè)跨區(qū)卷。在擴(kuò)展跨區(qū)卷之后，不刪除整個(gè)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(gè)或者更多磁盤（最多為32塊硬盤）的空余空間組成為一個(gè)卷。在向條帶卷中寫入數(shù)據(jù)時(shí)，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(gè)陣列是兩個(gè)或者多個(gè)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(cuò)功能，任何一塊硬盤的損壞都會(huì)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(gè)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(gè)卷。與條帶卷所不同的是，將數(shù)據(jù)寫入跨越卷時(shí)，首先填滿第一個(gè)磁盤上的空余部分，然后再將數(shù)據(jù)寫入下一個(gè)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(duì)磁盤數(shù)據(jù)的讀取性能，也不提供任何容錯(cuò)功能。當(dāng)跨越卷中的某個(gè)磁盤出現(xiàn)故障時(shí)，存儲(chǔ)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(shí)復(fù)制到兩個(gè)物理磁盤中。如果其中的一個(gè)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(gè)成員），所以鏡像卷的成本相對(duì)較高。要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)鏡像卷，必須使用另一磁盤上的可用空間。動(dòng)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(gè)卷。最好使用大小、型號(hào)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(cuò)誤。
鏡像卷可以大大地增強(qiáng)讀性能，因?yàn)槿蒎e(cuò)驅(qū)動(dòng)程序同時(shí)從兩個(gè)磁盤成員中同時(shí)讀取數(shù)據(jù)，所以讀取數(shù)據(jù)的速度會(huì)有所增加。當(dāng)然，由于容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)程序必須同時(shí)向兩個(gè)成員寫數(shù)據(jù)，所以它的寫性能會(huì)略有降低。鏡像卷可包含任何分區(qū)（包括啟動(dòng)分區(qū)或系統(tǒng)分區(qū)），但是鏡像卷中的兩個(gè)硬盤都必須是Windows 2003動(dòng)態(tài)磁盤。
?、軷AID－5卷
在RAID－5卷中，Windows 2003通過給該卷的每個(gè)硬盤分區(qū)中添加奇偶校驗(yàn)信息帶區(qū)來實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)。如果某個(gè)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(yàn)信息重建發(fā)生故障的硬盤上的數(shù)據(jù)。
由于要計(jì)算奇偶校驗(yàn)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(jiǎn)單，Windows 2003可以從多個(gè)磁盤上同時(shí)讀取數(shù)據(jù)。與鏡像卷相比RAID－5卷的性價(jià)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(gè)硬盤才能實(shí)現(xiàn)，但最多也不能超過32個(gè)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(shí)現(xiàn)軟RAID
?、僭?ldquo;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(xiàng)，將顯示“創(chuàng)建卷向?qū)?rdquo;窗口。
?、趩螕?ldquo;下一步”按鈕，將顯示“選擇卷類型”頁(yè)面，在這里選擇要?jiǎng)?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(yè)面。在左側(cè)“所有可用的動(dòng)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(dòng)態(tài)磁盤”列表框中。
?、軇?dòng)態(tài)磁盤添加安畢后，單擊“下一步”按鈕，將顯示“指派驅(qū)動(dòng)器號(hào)和路徑”頁(yè)面。選中“指派驅(qū)動(dòng)器號(hào)”選項(xiàng)，并為該RAID－5卷指派驅(qū)動(dòng)器號(hào)，以便于管理和訪問。
?、輪螕?ldquo;下一步”按鈕，顯示“卷區(qū)格式化”頁(yè)面。選擇“按下面提供的信息格式化這個(gè)卷”選項(xiàng)，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(gè)卷標(biāo)，以用于與其他卷相區(qū)別。
?、迒螕?ldquo;下一步”按鈕，將顯示“完成創(chuàng)建卷向?qū)?rdquo;頁(yè)面，此時(shí)卷的創(chuàng)建完成。
⑦單擊“完成”按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)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(duì)于已有的動(dòng)態(tài)磁盤，可以簡(jiǎn)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(dòng)態(tài)磁盤，并在快捷菜單中選擇“添加鏡像”選項(xiàng)，此時(shí)將顯示“添加鏡像”對(duì)話框。在磁盤列表中選擇要設(shè)置為鏡像的動(dòng)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(cè)試鏡像系統(tǒng)或啟動(dòng)卷
關(guān)閉計(jì)算機(jī)，然后斷開或關(guān)閉某個(gè)磁盤以模擬磁盤故障，使用剩余鏡像來重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。驗(yàn)證 Windows 可正確啟動(dòng)后，請(qǐng)關(guān)閉計(jì)算機(jī)然后重新連接磁盤，重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。啟動(dòng)菜單出現(xiàn)時(shí)，選擇仍保持連接狀態(tài)的磁盤上的鏡像。打開計(jì)算機(jī)管理（本地），在控制臺(tái)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(cuò)誤是暫時(shí)的，則可以嘗試重新激活磁盤；打開計(jì)算機(jī)管理（本地），在控制臺(tái)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)?rdquo;正在重新生成“，然后變?yōu)?rdquo;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(shí)，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(gè)磁盤成員的失敗不會(huì)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(shí)恢復(fù)，那么磁盤卷將不再擁有冗余的特性。因此，必須及時(shí)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(cuò)誤）“。可以通過下述操作來恢復(fù)鏡像卷：
?、伲暣_保該磁盤已連接到了計(jì)算機(jī)，并且已經(jīng)加電。
②在”磁盤管理“中，右擊標(biāo)識(shí)為”脫機(jī)“、”丟失“或”聯(lián)機(jī)（錯(cuò)誤）“的磁盤，然后在快捷菜單中單擊”重新激活磁盤“選項(xiàng)。此時(shí)該磁盤的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)回到”良好“，同時(shí)鏡像卷應(yīng)該自動(dòng)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(shí)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(cuò)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。
?、僭谑〉木砩嫌覔羰髽?biāo)，并選擇”刪除鏡像“選項(xiàng)，將顯示”刪除鏡像“對(duì)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)。
?、蹎螕?rdquo;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(xiàng)，將該磁盤刪除。
?、芨鼡Q新的磁盤，并將磁盤設(shè)置為動(dòng)態(tài)磁盤。
⑤創(chuàng)建新的鏡像卷。新鏡像卷的創(chuàng)建過程請(qǐng)參見前述”添加鏡像卷“。
3）替換磁盤和重新生成RAID－5卷
?、俑鼡Q故障磁盤，并將它設(shè)置為動(dòng)態(tài)磁盤。
?、谠?rdquo;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(xiàng)，將顯示”修復(fù)RAID－5卷“對(duì)話框。
?、圻x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(shí)RAID－5卷開始自動(dòng)修復(fù)。
?、苡覔羰〉拇疟P，并在彈出的快捷菜單中選擇”刪除磁盤“選項(xiàng)，并從系統(tǒng)中刪除該磁盤。
