虚拟磁盘阵列.docx
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虚拟磁盘阵列
虚拟磁盘阵列实验
一、实验目的
1.掌握在Windows2003环境下做磁盘阵列的条件和方法。
2.掌握在Windows2003环境下实现RAID0的方法。
3.掌握在Windows2003环境下实现RAID1的方法。
4.掌握在Windows2003环境下实现RAID5的方法。
5.掌握在Windows2003环境下实现恢复磁盘阵列数据的方法。
二、实验要求
1.在Windows2003环境下实现RAID0
2.在Windows2003环境下实现RAID1
3.在Windows2003环境下实现RAID5
4.在Windows2003环境下实现恢复磁盘阵列数据
三、实验原理
(一)磁盘阵列RAID技术的概述
RAID是一种磁盘容错技术,由两块以上的硬盘构成冗余,当某一块硬盘出现物理损坏时,换一块同型号的硬盘即可自行恢复数据。
RAID有RAID0、RAID1、RAID5等。
RAID技术是要有硬件来支持的,即常说的RAID卡,如果没RAID卡或RAID芯片,还想做RAID,那就要使用软件RAID技术,微软Windows系统只有服务器版本才支持软件RAID技术,如WindowsServer2003等。
(二)带区卷(RAID0)
带区卷是将多个(2-32个)物理磁盘上的容量相同的空余空间组合成一个卷。
需要注意的是,带区卷中的所有成员,其容量必须相同,而且是来自不同的物理磁盘。
带区卷是Windows2003所有磁盘管理功能中,运行速度最快的卷,但带区卷不具有扩展容量的功能。
它在保存数据时将所有的数据按照64KB分成一块,这些大小为64KB的数据块被分散存放于组成带区卷的各个硬盘中。
(三)镜像卷(RAID1)
镜像卷是单一卷的两份相同的拷贝,每一份在一个硬盘上。
它提供容错能力,又称为RAID1技术。
RAID1的原理是在两个硬盘之间建立完全的镜像,即所有数据会被同时存放到两个物理硬盘上,当一个磁盘出现故障时,系统仍然可以使用另一个磁盘内的数据,因此,它具备容错的功能。
但它的磁盘利用率不高,只有50%。
(四)带奇偶校验的带区卷(RAID5)
RAID-5卷是具有容错能力的带区卷,要求最少三个,最多32个硬盘。
RAID-5卷在存储数据时,会根据数据内容计算出奇偶校验数据,并将该校验数据一起写入到RAID-5卷中。
当某个磁盘出现故障时,系统可以利用其他硬盘中的数据和该奇偶校验数据恢复丢失的数据,具有一定的容错能力。
奇偶校验数据不是存储在固定的磁盘内,而是依序分布在每台磁盘内,例如第一次写入时存储在磁盘0、第二次写入时存储在磁盘1……存储到最后一个磁盘后,再从磁盘0开始存储。
RAID-5卷的写入效率相对镜像卷较差,因为写入数据的同时要进行奇偶校验数据的计算,但读取数据时比镜像卷好,因为可以从多个磁盘读取数据,并且不用计算奇偶校验数据。
RAID-5卷的磁盘空间有效利用率为(n-1)/n,其中n为磁盘的数目,从这一点上看,比镜像卷的50%要好。
四、实验设备
1.一台装有WindowsServer2003系统的虚拟机。
2.虚拟网卡一块,类型为“网桥模式”。
3.虚拟硬盘五块。
五、实验步骤
(一)组建RAID实验的环境
下面将在WindowsServer2003中做磁盘阵列实验,因此需要创建一个WindowsServer2003虚拟机,然后向此虚拟机中添加5块虚拟硬盘。
如图1所示。
图1共添加5块硬盘
(二)初始化新添加的硬盘
在做磁盘RAID的实验之前,操作系统会对新添加的硬盘进行初始化工作,具体步骤如下:
1、运行实验用的虚拟机,进入系统后,选择“开始”→“管理工具”→“计算机管理”命令,进入“计算机管理”窗口。
2、单击“磁盘管理”选项,因为新添加了硬盘,系统将进入磁盘初始化向导,单击“下一步”按钮,如图2所示。
图2进入磁盘初始化和转换向导
3、在图3中,选择将要初始化的硬盘,单击“下一步”按钮。
图3选择要初始化的磁盘
4、在图4中,选择要转换的磁盘,然后单击“下一步”按钮。
图4选择要转换的磁盘
5、在图5中,单击“完成”按钮,即可完成磁盘的初始化和转换。
图5向导完成
(三)带区卷(RAID0的实现)
1、在“计算机管理”窗口中,右击第1块硬盘的剩余空间,在弹出的快捷菜单中选择“新建卷”命令。
2、在图6中,选中“带区”单选按钮,然后单击“下一步”按钮。
图6创建带区卷
3、在图7中,添加5块硬盘,并在“选择空间量”数值框中输入204Mb,然后单击“下一步”按钮。
(注:
最后该卷空间为204Mb×5=1020Gb)
图7为带区卷添加硬盘并分配空间
4、在图8中,为带区卷指派盘符I,然后单击“下一步”按钮。
图8为新建卷指派驱动器盘符
5、在图9中,设置卷标名为raid0,并且选中“执行快速格式化”复选框,单击“下一步”按钮。
图9格式化新建卷并设置卷标
6、创建完成后,带区卷用“海绿色”表示。
(四)磁盘阵列(RAID1的实现)
1、在“磁盘管理”中,选择第2块硬盘,用鼠标右击硬盘,在弹出的快捷菜单中选择“新建卷”命令,如图10所示。
图10新建卷
2、在欢迎使用新建卷向导的对话框中,单击“下一步”按钮,进入新建卷向导,如图11所示。
图11欢迎使用新建卷向导
3、在图12中,选择“镜像”单选按钮,然后单击“下一步”按钮。
图12选择卷类型
4、在图13中的可用磁盘中选中磁盘2,然后单击“添加”按钮,将其添加到“已选的”列表中。
图13添加磁盘
5、在添加完一块磁盘后,由于创建的是镜像卷不能再添加磁盘,在“选择空间量”数值框中设置镜像卷大小为204Mb,然后单击“下一步”按钮,如图14所示。
图14镜像卷只能添加一个磁盘
6、在图15中,为新添加的卷指派盘符G,然后单击“下一步”按钮。
图15为新添加的卷指派驱动器号
7、在图16中,设置卷标名为raid1,并且选中“执行快速格式化”复选框,单击“下一步”按钮。
图17对新添加的卷格式化并指定卷标
8、完成新建卷的向导后,在图17中,单击“完成”按钮。
图18完成新建卷向导
9、在“计算机管理”窗口中可以看到正在格式化新建的镜像卷,如图18所示。
图18格式化新建卷
10、新建卷的格式化完成后,会重新同步镜像卷上的数据。
11、创建镜像卷后,用“褐色”表示。
(五)带奇偶校验的带区卷(RAID5的实现)
1、在“计算机管理”窗口中,右击第1块硬盘的剩余空间,在弹出的快捷菜单中选择“新建卷”命令。
2、在图19中,选中“RAID-5”单选按钮,然后单击“下一步”按钮。
图19创建带区卷
3、在图20中,添加第1-3块块硬盘,并在“选择空间量”数值框中输入204Mb,然后单击“下一步”按钮。
(注:
最后该卷空间为204Mb×5=1020Gb)
图20添加硬盘并分配空间
4、在指派驱动器号和路径的对话框中,为新建的卷分配盘符H,然后单击“下一步”按钮。
5、在卷区格式化的对话框中,设置卷标名为raid5,并且选中“执行快速格式化”复选框,单击“下一步”按钮。
6、创建raid5卷后,该卷用“天蓝色”表示。
(六)磁盘阵列数据的恢复
在前面所做的实验中,磁盘镜像和RAID5中的一个硬盘损坏时,数据可以恢复,但带区卷中的一个硬盘损坏时,所有数据将丢失并且不能恢复。
下面只介绍恢复RAID5卷的过程,其它的与其操作步骤相似。
具体步骤如下:
1、关闭虚拟机,编辑虚拟机的配置文件,将第1块虚拟硬盘删除,从而模拟硬盘损坏。
2、重启虚拟机,进入系统后,选择“开始”→“管理工具”→“计算机管理”命令,进入“计算机管理”窗口。
3、单击“磁盘管理”选项,将出现如图21所示的情形,出现标记为“丢失”的动态磁盘。
图21RAID5卷出现故障
4、右击“磁盘管理”选项,选择“重新扫描磁盘”。
5、首先,确认磁盘有足够空间的动态卷,否则,无法使用“修复卷”命令。
右击“失败”的RAID-5卷中工作正常的任一成员,在弹出菜单中选择“修复卷”选项,弹出如图22所示的对话框,选择新建磁盘来取代原来的故障盘,单击“确定”按钮。
6、将标记为“丢失”的磁盘删除掉,RAID-5卷恢复正常,如图23所示。
图23RAID-5卷恢复正常
六、实验注意事项
1、该实验是使用WindowsServer2003实现的“软件”磁盘阵列,虽然与硬件的磁盘阵列效果类似,但对于实现专用服务器的“硬件”磁盘阵列来说,实现的操作步骤是不同的。
硬件的磁盘阵列需要在安装操作系统之前创建,而软件的磁盘阵列,是在安装系统之后实现。
2、WindowsServer2003支持软件的RAID0、RAID1、RAID5,而Windows2000Server只支持镜像。
七、实验预习要求
结合本节理论课内容复习。