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raid重建实验

Luz4年前 (2020-12-11)实验2322

实验目的

  • 了解RAID等相关概念

  • 掌握的使用VMWare工具创建虚拟机

  • 划分虚拟机计算机系统磁盘

实验原理

1.RAID
  磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),有"独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列"之意。
  磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。
  磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任意一个硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中。
  由加利福尼亚大学伯克利分校(University of California-Berkeley)在1988年,发表的文章:"A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks"。文章中,谈到了RAID这个词汇,而且定义了RAID的5层级。伯克利大学研究目的是反应当时CPU快速的性能。 CPU效能每年大约成长30~50%,而硬磁机只能成长约7%。研究小组希望能找出一种新的技术,在短期内,立即提升效能来平衡计算机的运算能力。在当时,柏克莱研究小组的主要研究目的是效能与成本。
  另外,研究小组也设计出容错(fault-tolerance),逻辑数据备份(logical data redundancy),而产生了RAID理论。研究初期,便宜(Inexpensive)的磁盘也是主要的重点,但后来发现,大量便宜磁盘组合并不能适用于现实的生产环境,后来Inexpensive被改为independent,许多独立的磁盘组。
  独立磁盘冗余阵列(RAID,redundant array of independent disks)是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方(因此,冗余地)的方法。通过把数据放在多个硬盘上,输入输出操作能以平衡的方式交叠,改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间(MTBF),储存冗余数据也增加了容错。

2. RAID分类
  磁盘阵列其样式有三种,一是外接式 磁盘阵列柜、二是内接式 磁盘阵列卡,三是利用软件来仿真。
  外接式 磁盘阵列柜最常被使用大型 服务器上,具可热交换(Hot Swap)的特性,不过这类产品的价格都很贵。
  内接式 磁盘阵列卡,因为价格便宜,但需要较高的安装技术,适合技术人员使用操作。硬件阵列能够提供在线扩容、动态修改阵列级别、自动数据恢复、 驱动器漫游、超高速缓冲等功能。它能提供性能、数据保护、可靠性、可用性和可管理性的解决方案。 阵列卡专用的处理单元来进行操作。
  利用软件仿真的方式,是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘,组成阵列。软件阵列可以提供 数据冗余功能,但是磁盘子系统的性能会有所降低,有的降低幅度还比较大,达30%左右。因此会拖累机器的速度,不适合大数据流量的服务器。

3. RAID原理
  磁盘阵列作为独立系统在主机外直连或通过网络与主机相连。磁盘阵列有多个端口可以被不同主机或不同端口连接。一个主机连接阵列的不同端口可提升传输速度。
  和当时 PC用单磁盘内部集成缓存一样,在磁盘阵列内部为加快与主机交互速度,都带有一定量的缓冲存储器。主机与磁盘阵列的缓存交互,缓存与具体的磁盘交互数据。
  在应用中,有部分常用的数据是需要经常读取的,磁盘阵列根据内部的算法,查找出这些经常读取的数据,存储在缓存中,加快主机读取这些数据的速度,而对于其他缓存中没有的数据,主机要读取,则由阵列从磁盘上直接读取传输给主机。对于主机写入的数据,只写在缓存中,主机可以立即完成写操作。然后由缓存再慢慢写入磁盘。

4. RAID优缺点
  优点:
  提高传输速率。RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量(Throughput)。在RAID中,可以让很多磁盘 驱动器同时传输数据,而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器,所以使用RAID可以达到单个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。这也是RAID最初想要解决的问题。因为当时CPU的速度增长很快,而磁盘驱动器的 数据传输速率无法大幅提高,所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。RAID最后成功了。
  通过数据校验提供容错功能。普通磁盘驱动器无法提供容错功能,如果不包括写在磁盘上的CRC(循环冗余校验)码的话。RAID容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之上的,所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有较为完备的相互校验/恢复的措施,甚至是直接相互的镜像备份,从而大大提高了RAID系统的容错度,提高了系统的稳定 冗余性。
  缺点:
  RAID0没有冗余功能,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用。
  RAID1磁盘的利用率最高只能达到50%(使用两块盘的情况下),是所有RAID级别中最低的。
  RAID0+1以理解为是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 0+1可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比 Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。

实验环境

1.操作系统
  操作机: Windows_7(本实验只能在本地环境下操作)

2.实验工具
  (1)VMWare

  VMWare是一个"虚拟PC"软件.它使你可以在一台机器上同时运行二个或更多Windows、DOS、LINUX系统。与"多启动"系统相比,VMWare采用了完全不同的概念.多启动系统在一个时刻只能运行一个系统,在系统切换时需要重新启动机器.VMWare是真正"同时"运行,多个操作系统在主系统的平台上,就象标准Windows应用程序那样切换.而且每个操作系统你都可以进行虚拟的分区、配置而不影响真实硬盘的数据,你甚至可以通过网卡将几台虚拟机用网卡连接为一个局域网,极其方便。

  (2)其主要特性是:

  • 使用Unity来集成客户机与宿主机.

  • 更加强大的VM录制与回放功能.

  • 支持智能卡和相关读卡器.

  • 增强型ACE.

  • 改进型3D图形支持.

实验步骤

步骤1:创建虚拟机并安装windows server 2008

  1.1双击打开VMware工具,"文件"打开windows server 2008 系统。

  • Windows Server 2008虚拟环境以放在实验工具(D:\1、信息安全\3、信息系统安全\18数字取证课程\23.raid重建实验\windows sever 2008)目录下可以远程拷贝到本地进行实验。

 

图 1

 

图 2

  1.2点击点击"编辑虚拟器控制",选择"添加";

 

图 3

  1.3选择"硬盘",点击"下一步"后一直下一步。(注意步骤1.5)

 

图 4

  1.4最大磁盘大小,选择"5G",点击"下一步",后完成。

 

图 5

 

图 6

  1.5同样的方法,再添加2块同样大小的硬盘,选择"CD/DVD(SATA)",在右侧窗口选择使用的ISO映像文件,这里我们添加的是"Windows_Server_2008"的 ISO,文件在拷贝的工具目录下,最后点击"确定";

 

图 7

  1.6点击"开启此虚拟机",注意是否完成配置。

 

图 8

  1.7 启动后出现如下界面,依次点击"下一步"—>"下一步"—>"现在安装";

 

图 9

 

图 10

 

图 11

  1.8点击"我接受许可条款"—>"下一步"—>"下一步",等待;

 

图 12

 

图 13

 

图 14

步骤2:配置虚拟机并raid重建磁盘

  2.1 虚拟机开启后,系统需要从新设置密码,这里密码会有有个复杂度的要求,需要设置的复杂一些,这里设置的密码为"Hongya123";

 

图 15

  2.2 点击开始菜单",选择"管理工具",点击"服务器管理器",点击"存储"下的"磁盘管理"进入磁盘管理。选择3块添加的硬盘,转换成"MBR"格式,点击"Ok"。

 

图 16

  2.3右键点击"磁盘 1",选择"新建 RAID-5 卷";

 

图 17

  2.4进入"新建RAID-5 卷"界面,点击"下一步";

 

图 18

  2.5将左边两个硬盘磁盘 2和磁盘 3,添加到右边,点击"添加";

 

图 19

  2.6选择默认的"E"盘符,点击"Next";

 

图 20

  .7 点击"Next";

 

图 21

  2.8 点击"完成";

 

图 22

  2.9 弹出"磁盘管理"框,选择"是";

 

图 23

  2.10如图所示,此处RAID-5建硬盘完成;

 

图 24

  2.11打开我的电脑,显示出新建的硬盘为10G;

 

图 25

  实验结束

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