RAID卡简介

Posted 2022-10-12 shineriver

参考资料：

https://blog.csdn.net/cymm_liu/article/details/8656154?spm=a2c4e.10696291.0.0.406119a4YLoXPK

 

0、RAID卡简介

RAID 卡有自己的CPU、Cache Memory，通过集成或借用主板上的 SCSI 控制器来管理硬盘，可以称之为一个智能化的设备。

 

RAID 卡的分类：

一般根据集成的 SCSI 控制器来划分。如果没有集成 SCSI 控制器，而是借用主板上的 SCSI 控制器来管理硬盘，则为零通道 RAID 卡。根据 RAID 卡集成的 SCSI 控制器的通道数量，可以分为单通道、双通道、三通道 RAID 卡。还可以按照 SCSI 控制器的标准来划分 RAID 卡的种类，如 Ultra Wide 、 Ultra2 Wide 、 Ultra160 Wide 。

RAID 处理器：

是一个PCI从设备，接受并执行来自系统的命令。 同时占用 PCI 中断，代表 SCSI 磁盘子系统向系统 提出中断请求，请求占用 PCI 总线，返回对系统命令的响应，如输送 SCSI 硬盘上的数据。

作为 RAID 卡的 CPU ，通过执行闪存中的 Firmware ，控制 SCSI 控制器、 Cache Memory 以及指示报警电路，来实现 RAID 卡的功能，运作流程如下：

• 初始化 RAID 卡寄存器

• 读取 NVRAM 的上次 RAID 参数，与硬盘实际信息进行比较，显示结果

• 发送配置提示、响应 HOST 命令进入配置界面

• 提供配置菜单、将用户提供的 RAID 卡参数、 RAID 参数存入 NVRAM

• 根据 RAID 参数，通过 SCSI 控制器对硬盘进行初始化写操作

• 完成配置

• 等待 Host 发出读写操作命令

 

RAID 卡提高磁盘读写性能的另一手段是：磁盘CACHE。

 

1、RAID卡结构：

 

实现了raid功能的板卡(SCSI卡或者IDE扩展卡)就叫做RAID卡。同样，在主板南桥芯片（又称之为输出/输入控制器中心（Input/Output Controller Hub，ICH），负责I/O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等，这些技术相对来说比较稳定，所以不同芯片组中南桥芯片可能是一样的，不一样的只是北桥芯片。）上也可实现RAID功能，由于南桥中的芯片不能靠CPU来完成他们的功能，所以这些芯片完全靠电路逻辑来自己运算，尽管速度很快，但是功能相对插卡式的RAID卡要弱。从某些主板的宣传广告中就可以看到，所谓板载raid芯片就是指南桥中有实现raid功能的芯片。

 

这样操作系统不需要作任何改动，除了RAID卡驱动程序之外不用安装任何额外的软件，就可以直接识别到已经过raid处理而生产的虚拟磁盘。

 

对于硬件的raid卡，操作系统无法感知底层物理磁盘，OS只能通过厂家提供的raid卡的管理软件来查看卡上所连接的物理磁盘。而且，配置raid卡的时候，也不能在操作系统下完成，而必须进入这个硬件来完成(或者在操作系统下通过raid卡配置工具来设置)。一般的raid卡都是在开机自检的时候，进入他的ROM配置程序来配置各种RAID功能。

RAID卡的结构图：

• SCSI RAID卡上一定要包含SCSI控制器，因为其后端连接的依然是SCSI物理磁盘；

• 其前端连接到主机的PCI总线上，所以一定要有一个PCI总线控制器来维护PCI总线仲裁、数据发送接收等功能；

• 还需要一个ROM，一般都是用flsh芯片作为ROM，其中存放着初始化RAID卡必须的代码以及实现RAID功能所需的代码；
• RAM的作用，首先是作为数据缓存（OS要写入硬盘的数据以及OS要读取的硬盘的数据），提高性能；其次作为RAID卡上的CPU执行RAID运算所需要的内存空间；
• XOR芯片是准们用来做RAID3，5，6，等这类校验型RAID的校验数据计算用的。如果让cpu来做校验运算，需要执行代码，将耗费很多周期。而如果直接使用专用的数字电路，一进一出就立即得到结果。所以为了解脱CPU，增加了这块专门用于XOR运算的电路模块，大大增加了数据校验计算的速度。

RAID卡与 SCSI卡（SCSI控制器 ）不是同一个东西（SCSI和RAID这两板卡功能是完全不同的，RAID卡的价格通常会比SCSI卡的价格高许多，原因是它们的用途不一样，SCSI卡仅用于连接SCSI硬盘或外设，而RAID卡的主要用途是通过相应的RAID技术实现磁盘读写性能的提高和数据备份，以便当一个磁盘发生故障时，通过RAID技术可以从阵列中其它磁盘中恢复损坏磁盘中的数据，以最大限度地确保企业服务器数据的完整性，减少因单个磁盘损坏而造成的损失。 而且RAID卡不仅可支持SCSI接口，还可支持如IDE和SATA这样常用的磁盘接口，所以不仅RAID卡的作用要远大于SCSI卡，而且适用范围也更广，它们唯一相似的一点就是两者都可以连接多个硬盘。），RAID卡有raid功能，而SCSI卡上没有raid功能的，如果RAID卡上有多个SCSI通道，那么就成为多通道RAID卡。目前scsi RAID 卡最高有4通道，其后端可以接入4条SCSI总线，所以最多连接64个SCSI设备。有了RAID卡之后，SCSI控制器（SCSI卡）就成了RAID程序代码的傀儡，raid让它干啥，他就干啥，SCSI控制器对它下面掌管的磁盘情况完全明了，它和RAID程序代码之间进行通信。RAID程序代码知道SCSI控制器（SCSI卡）掌管的磁盘情况之后，就按照ROM中所设置的选项，比如RAID类型，条带大小（？）等，对RAID程序代码做相应的调整，操控它的傀儡SCSI控制器向主机报告“虚拟”的逻辑盘，而不是物理磁盘了。

RAID卡会向每个磁盘写入一些RAID信息（这也是做过raid的磁盘与普通磁盘唯一的区别，raid磁盘里不会又条带化的信息，因为条带化信息在raid卡内），这样即使将这些磁盘拿下来，放到同型号的另一块RAID卡上，也能无误地认出以前做好的raid信息。

条带化之后，raid程序代码就操控SCSI控制器向OS层驱动程序代码提交一个虚拟化之后的所谓的“虚拟盘”或者称“逻辑盘” 也有人干脆称为LUN

RAID卡