服務(wù)器RAID技術(shù)習(xí)課件

1?

2005

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Confidential服務(wù)器RAID技術(shù)·LCSE初級(jí)課程第一頁(yè)，共四十四頁(yè)。2?

2005

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Lenovo

Confidential第二頁(yè)，共四十四頁(yè)。我們的目標(biāo)·

什么是RAID？·

RAID技術(shù)是怎樣實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)的？·

RAID技術(shù)帶給用戶什么價(jià)值？3?

2005

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Confidential第三頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品介紹4?

2005

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Confidential第四頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID

級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品介紹5?

2005

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Confidential第五頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)—RAID技術(shù)定義RAIDRedundant

Array

of

Independent

Disks獨(dú)立磁盤冗余陣列（

期又稱Redundant

Array

of

Inexpensive

Disks廉價(jià)磁盤冗余陣列）

RAID是將同一陣列中的多個(gè)磁盤視為單一的虛擬磁盤，數(shù)據(jù)是以條帶的方式存放于磁盤陣列中。6?

2005

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Confidential第六頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)—Disk

SpanningDisk

Spanning

數(shù)據(jù)跨盤技術(shù)使多個(gè)硬盤像一個(gè)硬盤那樣工作用廉價(jià)的資源來(lái)突破現(xiàn)有硬盤空間限制最大限度的利用磁盤空間不能改善硬盤的可靠性和速度JBOD

(Just

A

Bunch

Of

Disks)1234File1

2

3

41200MB300MB400MB400MB100MB7?

2005

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Confidential第七頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)—Disk

StripingDisk

Striping

將數(shù)據(jù)按照一定大小分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊可以被分別存放在不同的物理盤上

系統(tǒng)在從特定硬盤讀取數(shù)據(jù)時(shí)可以通知下個(gè)目標(biāo)盤準(zhǔn)備數(shù)據(jù)提高系統(tǒng)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的性能File1

2

3

412348?

2005

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Confidential第八頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)—Disk

MirroringDisk

Mirroring將相同的數(shù)據(jù)同時(shí)寫(xiě)入多個(gè)硬盤中

當(dāng)某個(gè)物理硬盤失效時(shí)，提供數(shù)據(jù)資料的保護(hù)能力提高系統(tǒng)讀數(shù)據(jù)的性能File1

2

3

4123

412349?

2005

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Confidential第九頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)—Hot

SwapHot

Swap

處于運(yùn)行狀態(tài)的磁盤陣列子系統(tǒng)當(dāng)出現(xiàn)單個(gè)物理盤失效的情況時(shí)，采用新硬盤將失效物理盤在線替換，同時(shí)保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行

目前只有RAID級(jí)別為1、3、5、10、30、50的陣列才提供該功能也被稱為Hot

Spare分全局熱備及專屬熱備12341241254123410?

2005

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Confidential第十頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID術(shù)語(yǔ)—ParityParity來(lái)自多個(gè)物理磁盤上的數(shù)據(jù)通過(guò)異或(XOR)操作運(yùn)算產(chǎn)生的冗余奇偶數(shù)據(jù)

當(dāng)單個(gè)硬盤失效時(shí)，這些冗余數(shù)據(jù)能夠通過(guò)與其它物理磁盤上的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或(XOR)操作而恢復(fù)由于硬盤失效而丟失的數(shù)據(jù)

產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)可以被存放于一個(gè)專作奇偶校驗(yàn)用的硬盤上，也可以將這些奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)分散分布在磁盤陣列的全部硬盤中

產(chǎn)生和存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)需要一些額外的操作，目前產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)有兩種方式：硬件生成和軟件計(jì)算。11?

2005

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Confidential第十一頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID

級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品介紹12?

2005

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Confidential第十二頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

級(jí)別—RAID

0RAID0Striping數(shù)據(jù)以條帶方式放在磁盤陣列中，沒(méi)有校驗(yàn)數(shù)據(jù)。沒(méi)有容錯(cuò)能力能有效提升IO子系統(tǒng)的讀寫(xiě)能力A0A1A2A3A4A5A6A74N-24N-14N4N-3............磁盤0磁盤2磁盤3磁盤113?

2005

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Confidential第十三頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

級(jí)別—RAID

1RAID1又稱磁盤鏡像

提高磁盤讀取效率，寫(xiě)入效率略低于單快硬盤（由于有卡和硬盤緩存參與，差異不大）通過(guò)數(shù)據(jù)鏡像具有容錯(cuò)能力A0磁盤1A0

A1...NA1N...磁盤014?

2005

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Confidential第十四頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

級(jí)別—RAID

3RAID3固定硬盤做校驗(yàn)盤，專門存儲(chǔ)校驗(yàn)信息有校驗(yàn)數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力當(dāng)有硬盤掉線需要重建時(shí)，會(huì)產(chǎn)生奇偶盤I/O瓶頸效應(yīng)A2P1A5P24N-24N-14N-3............磁盤0磁盤1磁盤2磁盤3PA10

A3A1A4PN15?

2005

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Confidential第十五頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

級(jí)別—RAID

5RAID5Striping

with

Distributed

Parity有校驗(yàn)數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力

校驗(yàn)值分散在各個(gè)盤的不同位置，相當(dāng)程度的分散了負(fù)載，故有較好的性能，尤其是對(duì)小型數(shù)據(jù)。RAID5適用于銀行和股市的聯(lián)機(jī)交易系統(tǒng)。最少3塊硬盤A1A2A5A64N-24N-14N-3......磁盤0磁盤1磁盤2磁盤3A74N...磁盤4P1A4A0P2......PNA316?

2005

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Confidential第十六頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

級(jí)別—RAID

10兩個(gè)RAID1陣列，再做RAID0

最多允許兩塊硬盤同時(shí)離線，兩塊離線的硬盤不能在同一個(gè)RAID1陣列17?

2005

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Confidential第十七頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

級(jí)別—RAID

30兩個(gè)RAID3陣列，再做RAID0

最多允許兩塊硬盤同時(shí)離線，兩塊離線的硬盤不能在同一個(gè)RAID3陣列18?

2005

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Confidential第十八頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID級(jí)別—RAID

50兩個(gè)RAID5陣列，再做RAID0

最多允許兩塊硬盤同時(shí)離線，兩塊離線的硬盤不能在同一個(gè)RAID5陣列19?

2005

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Confidential第十九頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

級(jí)別—RAID

6RAID6采用P+Q的二維校驗(yàn)方式，其中P為XOR校驗(yàn)，而Q校驗(yàn)采用MDS編碼允許任兩塊硬盤同時(shí)離線20?

2005

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Lenovo

Confidential第二十頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID

級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品介紹21?

2005

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Confidential第二十一頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—硬件RAID的優(yōu)勢(shì)用戶對(duì)磁盤系統(tǒng)的六大要求增加磁盤I/O存取速度數(shù)據(jù)安全性要求，及容錯(cuò)（Fault

tolerance）的能力有效的利用磁盤空間分擔(dān)主機(jī)CPU的I/O事務(wù)降低內(nèi)存及磁盤的性能差異提高計(jì)算機(jī)的整體工作性能22?

2005

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Confidential第二十二頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—SATA

RAID基于SATA（串行ATA）接口的RAID稱為SATA

RAID與SCSI

RAID相比有極具競(jìng)爭(zhēng)力的性價(jià)比為中低端應(yīng)用的服務(wù)器產(chǎn)品提供更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保護(hù)以及較高的性能價(jià)格比目前廣泛在主板集成支持RAID

0，1，0+1，5(部分支持)支持Hotspare、熱插拔等功能（需硬件及軟件支持）23?

2005

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Confidential第二十三頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—S-ATA

RAID卡接口為S-ATA接口具有可管理性，在操作系統(tǒng)支持下，管理軟件可監(jiān)控陣列的狀態(tài)，添加和刪除陣列，在線數(shù)據(jù)恢復(fù)等；最多支持4個(gè)硬盤，可實(shí)現(xiàn)RAID

0、1、10、5T100、T168應(yīng)用了S-ATA

RAID卡.在T220/270等中端兩路服務(wù)器及Rack服務(wù)器上也廣泛采用24?

2005

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Confidential第二十四頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—SCSI

RAID基于SCSI接口的RAID稱為SCSI

RAID多個(gè)I/O并行操作，設(shè)備傳輸速度快；可擴(kuò)展性好，最多可連接15個(gè)外部SCSI設(shè)備；支持RAID級(jí)別多，RAID0、RAID1、RAID10、RAID3、RAID5、RAID30、RAID50、JBOD等；支持Hot

spare，在線熱插拔，性能更穩(wěn)定、可靠性更好；25?

2005

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Confidential第二十五頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—SCSI

RAID卡將若干硬盤做成一個(gè)或幾個(gè)陣列盤，提高了系統(tǒng)中磁盤I/O的性能，并且使磁盤系統(tǒng)具有容錯(cuò)的安全保護(hù)功能。通過(guò)磁盤Cache的運(yùn)用，提高系統(tǒng)的存取速度。結(jié)合SAF-TE

（SCSI

Access

Fault

Tolerant

Enclosure）對(duì)磁盤陣列中的磁盤進(jìn)行監(jiān)控管理，管理的人機(jī)接口有RAID卡本身的指示報(bào)警；具有SAF-TE功能的熱插拔背板；操作系統(tǒng)上安裝的監(jiān)控軟件(Insert

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Lenovo

Confidential26?

2005

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Title)聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—SCSI

RAID卡結(jié)構(gòu)SCSI控制器RAID處理器Firmware/view26/M01/2F/28/指示報(bào)警(Insert

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Lenovo

Confidential27?

2005

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Title)?RAID卡提高磁盤讀寫(xiě)性能的另一手段是RAID/view26/M01/2F/28/wKh2EmRXcRCPU系統(tǒng)/view26/M01/2F/28/wKh2EMemory控制器Memory聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID

CPURAID接口技術(shù)—raid

cache(Insert

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Lenovo

Confidential28?

2005

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Title)RAID卡/view26/M01/2F/28/wKh2EmRXcRSAVJXJAAsdhAzrhFU57

3487磁盤I/O29?

2005

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Confidential第二十九頁(yè)，共四十四頁(yè)。Read

AheadPre-Fetch預(yù)讀的兩種方式聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—預(yù)讀CACHE預(yù)讀提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬盤讀的功能，尤其是在讀取含有大量文件碎片的文件時(shí)。具有良好預(yù)讀功能的RAID卡能在看起來(lái)很隨機(jī)的讀訪問(wèn)中，識(shí)別出讀取磁盤的規(guī)律，通過(guò)這個(gè)規(guī)律提前將系統(tǒng)要讀取的數(shù)據(jù)放在CACHE中。30?

2005

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Confidential第三十頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—預(yù)讀（續(xù)）Read

ahead

由于硬盤數(shù)據(jù)經(jīng)常是以一族連續(xù)的硬盤扇區(qū)組織起來(lái)的，所以有時(shí)侯如把系統(tǒng)所請(qǐng)求的扇區(qū)隨后的一個(gè)扇區(qū)里的數(shù)據(jù)同時(shí)讀進(jìn)來(lái)會(huì)減少尋道時(shí)間，提高讀效率。對(duì)于數(shù)據(jù)文件的讀取有利,特別是系統(tǒng)CPU的性能低時(shí).Pre-Fetch

當(dāng)RAID卡發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)要讀的是先前已經(jīng)讀過(guò)的數(shù)據(jù)時(shí)，在這一次，便將這一個(gè)數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)寫(xiě)到CACHE里。對(duì)于程序文件的讀取有利31?

2005

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Confidential第三十一頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—回寫(xiě)（write

back）回寫(xiě)是通過(guò)暫時(shí)將數(shù)據(jù)存在CACHE里，從而推遲將數(shù)據(jù)寫(xiě)到慢設(shè)備（如硬盤、磁帶機(jī)）的一種工作方式。需要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)讀入RAID卡內(nèi)存后，RAID卡標(biāo)記寫(xiě)周期結(jié)束，同時(shí)釋放占用的系統(tǒng)進(jìn)程，在隨后系統(tǒng)資源空閑時(shí)，再寫(xiě)到硬盤中。與之相對(duì)應(yīng)的寫(xiě)入方式為直寫(xiě)或稱通寫(xiě)（write

through)，數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入硬盤，以數(shù)據(jù)完成操作后為一個(gè)寫(xiě)周期。使用Write

Back方式時(shí)，推薦RAID卡使用后備電池。(Insert

Date)

Lenovo

Confidential32?

2005

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Title)系統(tǒng)block7block1block5block3123456789block1block3block5block7注：回寫(xiě)需要加電池給/view26/M01/2F/28/wKh2EmRXcRSAVJXJAAsdhAzrhFU57

378162|0

8733?

2005

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Confidential第三十三頁(yè)，共四十四頁(yè)。系統(tǒng)block7block1block5block3123456789聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—通寫(xiě)(write

through)·

通寫(xiě)模式下，所有數(shù)據(jù)在以命令完成狀態(tài)返回到計(jì)算機(jī)之前，直接寫(xiě)到硬盤。(Insert

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Lenovo

Confidential34?

2005

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Title)聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—RAID

/view26/M01/2F/28/wKh2EmRXcRSAVJXJAAsdhAzrhFU57

399303|0

2669de0d956ce07、當(dāng)用戶數(shù)很多而且不是都訪問(wèn)相同的數(shù)據(jù)。、當(dāng)數(shù)據(jù)文件很大時(shí)。大容量/view26/M01/2F/28/wKh2EmRXcRSAVJXJAAsdhAzrhFU57

39(Insert

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Lenovo

Confidential35?

2005

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Title)H

O

S

TRAID

處理器Firmw聯(lián)ar想e

萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—系統(tǒng)硬件框圖/view26/M01/2F/28/wKh2EmRXcRSAVJXJAAsdhAzrhFU57

401217|0

SCSI主控制器ID=736?

2005

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Confidential第三十六頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)RAID接口技術(shù)—RAID處理器是一個(gè)PCI從設(shè)備，接受并執(zhí)行來(lái)自系統(tǒng)的命令。同時(shí)占用PCI中斷，代表SCSI磁盤子系統(tǒng)向系統(tǒng)。提出中斷請(qǐng)求，請(qǐng)求占用PCI總線，返回對(duì)系統(tǒng)。命令的響應(yīng)，如輸送SCSI硬盤上的數(shù)據(jù)。作為RAID卡的CPU，通過(guò)執(zhí)行閃存中的Firmware，控制SCSI控制器、Cache

Memory以及指示報(bào)警電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)RAID卡的功能，運(yùn)作流程如流程圖所示。37?

2005

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Confidential第三十七頁(yè)，共四十四頁(yè)。初始化RAID卡寄存器發(fā)送配置提示、響應(yīng)HOST

命令進(jìn)入配置界面提供配置菜單、將用戶提供的RAID卡參數(shù)、RAID參數(shù)存入NVRAM根據(jù)RAID參數(shù)，通過(guò)SCSI控制器對(duì)硬盤進(jìn)行初始化寫(xiě)操作完成配置讀取NVRAM內(nèi)的上次RAID參數(shù)，與硬盤實(shí)際信息進(jìn)行比較，顯示結(jié)果等待Host發(fā)出讀寫(xiě)操作命令處理器運(yùn)作流程簡(jiǎn)圖RAID38?

2005

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Confidential第三十八頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)主要內(nèi)容RAID術(shù)語(yǔ)RAID

級(jí)別RAID接口技術(shù)常用RAID卡產(chǎn)品簡(jiǎn)介39?

2005

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Lenovo

Confidential第三十九頁(yè)，共四十四頁(yè)。聯(lián)想萬(wàn)全服務(wù)器RAID技術(shù)培訓(xùn)Ultra

320

SCSI

RAIDLSI

MegaRAID系列LSI

MegaRAID320-0零通道Ultra

320

SCSI

RAIDintel

80302/

64bits/66MHz板載64MB內(nèi)存LSI

MegaRAID320-1單通道Ultra320

SCSI

RAIDIntel

80302/

64bits/66MHz板載64MB內(nèi)存LSI

53C1020

SCSI

chipLSI

MegaRAID320-2雙通道Ultra320

SCSI

RAIDIntel

80303/

64bits/66MHz外插128MB內(nèi)存（最大支持256MB）LSI

53C1030

SCSI

chip40?

2005

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