如何装配高速电主轴？？？

a、压入配合

　　

　　高速机床主轴轴承内圈与轴使紧配合，外圈与轴承座孔是较松配合时，可用压力机将轴承先压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内，压装时在轴承内圈端面上，垫一软金属材料做的装配套管（铜或软钢），装配套管的内径应比轴颈直径略大，外径直径应比轴承内圈挡边略小，以免压在保持架上。轴承外圈与轴承座孔紧配合，内圈与轴为较松配合时，可将轴承先压入轴承座孔内，这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时，安装室内圈和外圈要同时压入轴和座孔，装配套管的结构应能同时押紧轴承内圈和外圈的端面。

　　

　　b、加热配合

　　

　　通过加热轴承或ntn轴承座，利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。是一种常用和省力的安装方法。此法适于过盈量较大的高速机床主轴轴承的安装，热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100℃，然后从油中取出尽快装到轴上，为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧，轴承冷却后可以再进行轴向紧固。轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时，采用加热轴承座的热装方法，可以避免配合面受到擦伤。用油箱加热轴承时，在距箱底一定距离处应有一网栅，或者用钩子吊着轴承，高速机床主轴轴承不能放到箱底上，以防沉杂质进入轴承内或不均匀的加热，油箱中必须有温度计，严格控制油温不得超过100℃，以防止发生回火效应，使套圈的硬度降低。

　　

　　（1）保持高速机床主轴轴承及其周转清洁即使是眼睛看不到的小尘埃，也会给轴承带来坏影响。所以，要保持周围清洁，使尘埃不致侵入轴承。

　　

　　（2）小心谨慎地使用在使用中给与轴承强烈冲击，会产生伤痕及压痕，成为事故的原因。严重的情况下，会裂缝、断裂，所以必须注意。

　　

　　（3）使用恰当的操作工具避免以现有的工轴承具代替，必须使用恰当的工具。我们经常强调工具的重要性，是因为有太多的客户在安装中使用了错误的工具造成了轴承的损伤。要注意轴承的锈蚀

　　

　　（4）操作高速机床主轴轴承时，手上的汗会成为生锈的原因。要注意用干净的手操作，最好尽量带手套。

硬盘，英文“hard-disk”简称HD 。是一种储存量巨大的设备，作用是储存计算机运行时需要的数据。

体现硬盘好坏的主要参数为传输率，其次的为转速、单片容量、寻道时间、缓存、噪音和SMART

1956年IBM公司制造出世界上第一块硬盘350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），它的数据为：容量5MB、盘片直径为24英寸、盘片数为50片、重量上百公斤。盘片上有一层磁性物质，被轴带着旋转，有磁头移动着存储数据，实现了随机存取。

1970年磁盘诞生

1973年IBM公司制造出了一台640MB的硬盘、第一次采用“温彻斯特”技术，是现在硬盘的开端，因为磁头悬浮在盘片上方，所以镀磁的盘片在密封的硬盘里可以飞速的旋转，但有好几十公斤重。

1975年Soft-adjacent layer（软接近层）专利的MR磁头结构产生

1979年IBM发明了薄膜磁头，这意味着硬盘可以变的很小，速度可以更快，同体积下硬盘可以更大。

1979年IBM 3370诞生，它是第一款采用thin-film感应磁头及Run-Length-Limited(RLL)编码配置的硬盘，"2-7"RLL编码将能减小硬盘错误

1986年IBM 9332诞生，它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代码的硬盘。

1989年第一代MR磁头出现

1991年IBM磁阻MR（Magneto Resistive)磁头硬盘出现。带动了一个G的硬盘也出现。磁阻磁头对信号变化相当敏感，所以盘片的存储密度可以得到几十倍的提高。意味着硬盘的容量可以作的更大。意味着硬盘进入了G级时代。

1993年GMR(巨磁阻磁头技术)推出，这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。

认识硬盘

硬盘是电脑中的重要部件，大家所安装的操作系统（如：Windows 9x、Windows 2k…）及所有的应用软件（如：Dreamwaver、Flash、Photoshop…）等都是位于硬盘中，或许你没感觉到吧！但硬盘确实非常重要，至少目前它还是我们存储数据的主要场所，那你对硬盘究竟了解多少了？可能你对她一窍不通，不过没关系，请见下文。

一、硬盘的历史与发展

从第一块硬盘RAMAC的产生到现在单碟容量高达15GB多的硬盘，硬盘也经历了几代的发展，下面就介绍一下其历史及发展。

11956年9月，IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），其磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域，从而成功地实现了随机存储，这套系统的总容量只有5MB，共使用了50个直径为24英寸的磁盘，这些盘片表面涂有一层磁性物质，它们被叠起来固定在一起，绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。

21968年IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术，探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。“温彻斯特”技术的精隋是：“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头沿盘片径向移动，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触”，这也是现代绝大多数硬盘的原型。

31973年IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘，从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。

41979年，IBM再次发明了薄膜磁头，为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。

580年代末期IBM对硬盘发展的又一项重大贡献，即发明了MR（Magneto Resistive)磁阻，这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感，使得盘片的存储密度能够比以往20MB每英寸提高了数十倍。

61991年IBM生产的35英寸的硬盘使用了MR磁头，使硬盘的容量首次达到了1GB，从此硬盘容量开始进入了GB数量级。

71999年9月7日，Maxtor宣布了首块单碟容量高达102GB的ATA硬盘，从而把硬盘的容量引入了一个新里程碑。

82000年2月23日，希捷发布了转速高达15，000RPM的Cheetah X15系列硬盘，其平均寻道时间只有39ms，这可算是目前世界上最快的硬盘了，同时它也是到目前为止转速最高的硬盘；其性能相当于阅读一整部Shakespeare只花15秒。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s，数据缓存为4~16MB，支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纤通道) ，这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。总得来说，希捷的此款（"捷豹"）Cheetah X15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。

92000年3月16日，硬盘领域又有新突破，第一款“玻璃硬盘”问世，这就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV，此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料，这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。此外Deskstar 75GXP系列产品的最高容量达75GB，这是目前最大容量的硬盘，而Deskstar 40GV的数据存储密度则高达143 十亿数据位/每平方英寸，这再次涮新数据存储密度世界记录。

二、硬盘分类

目前的硬盘产品内部盘片有：525，35，25和18英寸（后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中，现在台式机中常用35英寸的盘片）；如果按硬盘与电脑之间的数据接口，可分为两大类：IDE接口及SCSI接口硬盘两大阵营。

三、技术规格

目前台式机中硬盘的外形差不了多少，在技术规格上有几项重要的指标：

1平均寻道时间（average seek time），指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，单位为毫秒（ms）。注意它与平均访问时间的差别，平均寻道时间当然是越小越好，现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。

2平均潜伏期（average latency），指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动（半圈或多些、少些）到磁头下的时间，单位为毫秒（ms）。

3道至道时间（single track seek），指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间，单位为毫秒（ms）。

4全程访问时间（max full seek），指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间，单位为毫秒（ms）。

5平均访问时间（average access），指磁头找到指定数据的平均时间，单位为毫秒。通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。注意：现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。

6最大内部数据传输率（internal data transfer rate），也叫持续数据传输率（sustained transfer rate），单位Mb/S（注意与MB/S之间的差别）。它指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度（指同一磁道上的数据间隔度）。注意，在这项指标中常常使用Mb/S或Mbps为单位，这是兆位/秒的意思，如果需要转换成MB/S（兆字节/秒），就必须将Mbps数据除以8（一字节8位数）。例如，WD36400硬盘给出的最大内部数据传输率为131Mbps,但如果按MB/S计算就只有1637MB/s（131/8）。

7外部数据传输率：通称突发数据传输率（burst data transfer rate），指从硬盘缓冲区读取数据的速率，在广告或硬盘特性表中常以数据接口速率代替，单位为MB/S。目前主流硬盘普通采用的是Ultra ATA/66，它的最大外部数据率即为667MB/s，而在SCSI硬盘中，采用最新的Ultra 160/m SCSI接口标准，其数据传输率可达160MB/s，采用Fibra Channel（光纤通道），最大外部数据传输将可达200MB/s。在广告中我们有时能看到说双Ultra 160/m SCSI的接口，这理论上将最大外部数据传输率提高到了320MB/s，但目前好像还没有结合有此接口的产品推出。

8主轴转速：是指硬盘内主轴的转动速度，目前ATA（IDE）硬盘的主轴转速一般为5400~7200rpm，主流硬盘的转速为7200RPM，至于SCSI硬盘的主轴转速可达一般为7200~10，000RPM，而最高转速的SCSI硬盘转速高达15，000RPM（即希捷“捷豹X15”系列硬盘）。

9数据缓存：指在硬盘内部的高速存储器：目前硬盘的高速缓存一般为512KB~2MB，目前主流ATA硬盘的数据缓存应该为2MB，而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。

10硬盘表面温度：它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。这项指标厂家并不提供，一般只能在各种媒体的测试数据中看到。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括GMR磁头)的数据读取灵敏度，因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。如果对于高转速的SCSI硬盘一般来说应该加一个硬盘冷却装置，这样硬盘的工作稳定性才能得到保障。

11MTBF（连续无故障时间）：它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供，需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司网址中查询。

四、接口标准

ATA接口，这是目前台式机硬盘中普通采用的接口类型。

ST-506/412接口：

这是希捷开发的一种硬盘接口，首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST－506及ST－412。ST－506接口使用起来相当简便，它不需要任何特殊的电缆及接头，但是它支持的传输速度很低，因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了，采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST－506/412硬盘或称MFM硬盘，MFM（Modified Frequency Modulation）是指一种编码方案 。

ESDI接口：

即（Enhanced Small Drive Interface）接口，它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中，而不是在控制卡上，理论传输速度是前面所述的ST-506的2…4倍，一般可达到10Mbps。但其成本较高，与后来产生的IDE接口相比无优势可言，因此在九十年代后就补淘汰了

IDE及EIDE接口：

IDE（Integrated Drive Electronics）的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。 把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容，对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。

ATA-1(IDE)：

ATA是最早的IDE标准的正式名称，IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有一个插口，支持一个主设备和一个从设备，每个设备的最大容量为504MB，ATA最早支持的PIO-0模式（Programmed I/O-0）只有33MB/s，而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式（没有得到实际应用），要升级为ATA-2，你需要安装一个EIDE适配卡。

ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）：

这是对ATA-1的扩展，它增加了2种PIO和2种DMA模式，把最高传输率提高到了167MB/s，同时引进了LBA地址转换方式，突破了老BIOS固有504MB的限制，支持最高可达81GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2，则可以在CMOS设置中找到（LBA，LogicalBlock Address）或（CHS，Cylinder,Head,Sector）的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置，从而可以支持四个设备，两个插口也分为主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上，而将次要一些的设备放在从插口上，这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的，这样可以使主插口连在快速的PCI总线上，而从插口连在较慢的ISA总线上。

ATA-3(FastATA-2)：

这个版本支持PIO-4，没有增加更高速度的工作模式（即仍为167MB/s)，但引入了简单的密码保护的安全方案，对电源管理方案进行了修改，引入了SMART(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology，自监测、分析和报告技术)

ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66)：

这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍，达到33MB/s，或更高的66MB/s。它还在总线占用上引入了新的技术，使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。要使用Ultra-ATA，需要一个空闲的PCI扩展槽，如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上，则该设备不可能达到其最大传输率，因为ISA总线的最大数据传输率只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66（即Ultra DMA/66）是目前主流桌面硬盘采用的接口类型，其支持最大外部数据传输率为667MB/s。

Serial ATA：

新的Serial ATA（即串行ATA），是英特尔公司在今年IDF（Intel Developer Forum，英特尔开发者论坛） 发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型，就如其名所示，它以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内只会有1位数据传输，此做法能减小接口的针脚数目，用四个针就完成了所有的工作（第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线）。这样做法能降低电力消耗，减小发热量。最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA是初始规格，它支持的最大外部数据传输率达100MB/s，上面介绍的那两款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次采用此ATA-100接口类型的产品。在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准的产品，它能提高150MB/s的数据传输率。对于Serial ATA接口，一台电脑同时挂接两个硬盘就没有主、从盘之分了，各设备对电脑主机来说，都是Master，这样我们可省了不少跳线功夫。

SCSI接口：

SCSI就是指Small Computer System Interface(小型计算机系统接口)，它最早研制于1979，原是为小型机的研制出的一种接口技术，但随着电脑技术的发展，现在它被完全移植到了普通PC上。现在的SCSI可以划分为SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide与SCSI Wind Fast)，最新的为SCSI-3，不过SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。 SCSI广泛应用于如：硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。它的优点非常多主要表现为以下几点：

1、适应面广； 使用SCSI，你所接的设备就可以超过15个，而所有这些设备只占用一个IRQ，这就可以避免IDE最大外挂15个外设的限制。

2、多任务；不像IDE，SCSI允许对一个设备传输数据的同时，另一个设备对其进行数据查找。这将在多任务操作系统如Linux、Windows NT中获得更高的性能。

3、宽带宽；在理论上，最快的SCSI总线有160MB/s的带宽，即Ultra 160/s SCSI；这意味着你的硬盘传输率最高将达160MB/s(当然这是理论上的，实际应用中可能会低一点)。

4、少CPU占用率

从最早的SCSI到现在Ultra 160/m SCSI，SCSI接口具有如下几个发展阶段

1、SCSI-1 —最早SCSI是于1979年由美国的Shugart公司（Seagate希捷公司的前身）制订的，并于1986年获得了ANSI（美国标准协会）承认的SASI(Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口) ，这就是我们现在所指的SCSI -1，它的特点是，支持同步和异步SCSI外围设备；支持7台8位的外围设备最大数据传输速度为5MB/S；支持WORM外围设备。

2、SCSI-2 —90年代初（具体是1992年），SCSI发展到了SCSI-2，当时的SCSI-2 产品（通称为Fast SCSI）是能过提高同步传输时的频率使数据传输率提高为10MB/S,原本为8位的并行数据传输称为：Narrow SCSI；后来出现了16位的并行数据传输的WideSCSI,将其数据传输率提高到了20MB/S 。

3、SCSI-3 —1995年推出了SCSI-3，其俗称Ultra SCSI，全称为SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface（数据传输率为20M/S）它采用了同步传输时钟频率提高到20MHZ以提高数据传输的技术，因此使用了16位传输的Wide模式时，数据传输即可达到40MB/s。其允许接口电缆的最大长度为15米。

4、1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40)，其采用了LVD（Low Voltage Differential，低电平微分）传输模式，16位的Ultra2SCSI(LVD)接口的最高传输速率可达80MB/S,允许接口电缆的最长为12米，大大增加了设备的灵活性。

5、1998年9月更高的数据传输率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)规格正式公布，其最高数据传输率为160MB/s，这将给电脑系统带来更高的系统性能。

现有最流行的串行硬盘技术

随着INTEL的915平台的发布，最新的ICH6-M也进入了我们的视野。而ICH6除了在一些电源管理特性方面有所增强外，也正式引入了SATA（串行ATA，以下简称SATA）和PCI-E概念。对于笔记本来说，从它诞生的那天起就一直使用着PATA（并行ATA，以下简称PATA）来连接硬盘，SATA的出现无疑是一项硬盘接口的革命。而如今随着INTEL的积极推动，笔记本也开始迈入SATA的阵营。

关于SATA的优势，笔者相信诸位也都有了解。确实，比起PATA，SATA有着很多不可比拟的优势，而笔者将在本文中透过技术细节来多其进行分析。相信您读完本文后会对SATA有着更深入的了解。另外由于本文主要针对笔记本和台式机，所以诸如RAID等技术不在本文讨论范围之内。

串行通信和并行通信

再进行详细的介绍之前，我们先了解一下串行通信和并行通信的特点。

一般来说，串行通信一般由二根信号线和一根地线就可完成互相的信息的传送。如下图，我们看到设备A和设备B之间的信号交换仅用了两根信号线和一根地线就完成了。这样，在一个时钟内，二个bit的数据就会被传输（每个方向一个bit，全双工），如果能时钟频率足够高，那么数据的传输速度就会足够快。

如果为了节省成本，我们也可以只用一根信号线和一根地线连接。这样在一个时钟内只有一个bit被传输（半双工），我们也同样可以提高时钟频率来提升其速度。

而并行通信在本质上是和串行通信一样的。唯一的区别是并行通信依靠多条数据线在一个时钟周期里传送更多的bit。下图中，数据线已经不是一条或者是两条，而是多条。我们很容易知道，如果有8根数据线的话，在同一时钟周期内传送的的数据量是8bit。如果我们的数据线足够多的话，比如PCI总线，那一个周期内就可以传送32bit的数据。

在这里，笔者想提醒各位读者，对于一款产品来说，用最低的成本来满足带宽的需要，那就是成功的设计，而不会在意你是串行通信还是并行通信，也不会管你的传输技术是先进还是落后。

PATA接口的速度

我们知道，ATA-33的速度为33MB/S，ATA-100的速度是100MB/S。那这个速度是如何计算出来的呢？

首先，我们需要知道总线上的时钟频率，比如ATA-100是25MHz，PATA的并行数据线有16根，一次能传送16bit的数据。而ATA-66以上的规范为了降低总线本身的频率，PATA被设计成在时钟的上下沿都能传输数据（类似DDR的原理），使得在一个时钟周期内能传送32bit。

这样，我们很容易得出ATA-100的速度为：25M16bit2=800Mbps=100MByte/s。

PATA的局限性

在相同频率下，并行总线优于串行总线。随着当前硬盘的数据传输率越来越高，传统的并行ATA接口日益逐渐暴露出一些设计上的缺陷，其中最致命的莫过于并行线路的信号干扰问题。

那各信号线之间是如何干扰的呢？

1，首先是信号的反射现象。从南桥发出的PATA信号，通过扁长的信号线到达硬盘（在笔记本上对应的也有从南桥引出PATA接口，一直布线到硬盘的接口）。学过微波通信的读者肯定知道，信号在到达PATA硬盘后不可避免的会发生反弹，而反弹的信号必将叠加到当前正在被传输的信号上，导致传输中数据的完整性被破坏，引起接受端误判。

所以在实际的设计中，都必须要设计相应的电路来保证信号的完整性。

我们看到，从南桥发出的PATA信号一般都需要经过一个排阻才发送到PATA的设备。我们必须加上至少30个电阻（除了16根数据线，还有一些控制信号）才能有效的防止信号的反弹。而在硬盘内部，硬盘厂商会在里面接上终端电阻以防止引号反弹。这不仅对成本有所上升，也对PCB的布局也造成了困扰。

当然，信号反弹在任何高速电路里都会发生，在SATA里我们也会看到终端电阻，但因为SATA的数据线比PATA少很多，并且采用了差分信号传输，所以这个问题并不突出。

2，其次是信号的偏移问题

理论上，并行总线的数据线的长度应该是一致的。而在实际上，这点很难得到保证。信号线长度的不一致性会导致某个信号过快/过慢到达接受端，导致逻辑误判。不仅如此，导致信号延迟的原因还有很多，比如线路板上的分布电容、信号线在高频时产生的感抗等都会引起信号的延迟。

如图，在左侧南桥端我们发送的数据为[1，1，1，0]，在发送到硬盘的过程中，第四个信号由于某种原因出现延迟，在判断时刻还没到达接受端。这样，接受端判断接受到的信号为[1，1，1，1]，出现错误。由此也可看出，并行数据线越多，出现错误的概率也越大。

下图是SONY Z1的硬盘转接线，我们看到，设计师做了不少蛇行走线以满足PATA数据线的长度一致性要求。

我们可以很容易想像，信号的时钟越快，被判断信号判断的时间就越短，出现误判的可能性就越大。在较慢的总线上（上），允许数据信号和判断信号的时间误差为a，而在高速的总线上（下），允许误差为b。速度越快，允许的误差越小。这也是PATA的总线频率提升的局限性，而总线频率直接影响着硬盘传输速度。。。

3，还有是信号线间的干扰（串音干扰）

这种干扰几乎存在与任何电路。和信号偏移一样，串音干扰也是并行通信的通病。由于并行通信需要多条信号线并行走线（以满足长度、分布电容等参数的一致性），而串音干扰就是在这时候导致的。由于信号线在传输数据的过程中不停的以0，1间变换，导致其周边的磁场变化甚快。通过法拉第定律我们知道，磁场变化越快，切割磁力线的导线上的电压越大。这个电压将导致信号的变形，信号频率越高，干扰愈加严重，直至完全无法工作。串音干扰可以说这是对并行的PATA线路影响最大的不利因素，并且大大限制了线路的长度。

硬盘的恢复主要是靠备份,还有一些比较专业的恢复技术就是要专业学习的了不过我不专业,现在最常用的就是GHOST,它可以备份任何一个盘付,并生成一个备份文件必要的时候可以用来恢复数据

现在市场上的主要几款硬盘就是迈托,西部数据(WD),希捷(ST),三星,东之,松下,还有最新的那个易拓保密硬盘

轴的常用材料及应用场合

轴常用的材料有45#、40Cr、20Cr、1Cr18Ni9等材料，即常用的优质碳素结构钢和低合金结构钢。

45#一般应用最广，可以用来制作轴套类零件；

40Cr、20Cr则机械性能较45#更好，始于结构强度要求更高的场合。

1Cr18Ni9为不锈钢，适合用以制造阀门类、洁净类的零件场合。

轴的常用材料是 （）和（）

钢 和 铸铁，，，，

机械加工常用材料及说明？

常用材料分2类 金属材料的加工。非金属材料的加工（如陶瓷、塑料等）硬度由大到小：不锈钢>铸铁>铜>铝说几种常用的吧，希望对你有用：1、45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。2、Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢。主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。3、40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。应用举例:调质处理后用于制造中 速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。4、HT150——灰铸铁应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等5、35——各种标准件、紧固件的常用材料主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调质后使用应用举例: 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件6、65Mn——常用的弹簧钢应用举例:小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制做弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷卷螺旋弹簧，卡簧等。7、0Cr18Ni9——最常用的不锈钢（美国钢号304，日本钢号SUS304）特性和应用: 作为不锈耐热钢使用最广泛，如食品用设备，一般化工设备，原于能工业用设备8、Cr12——常用的冷作模具钢（美国钢号D3，日本钢号SKD1)特性和应用: Cr12钢是一种应用广泛的冷作模具钢，属高碳高铬类型的莱氏体钢。该钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性；由于Cr12钢碳含量高达23%，所以冲击韧度较差、易脆裂，而且容易形成不均匀的共晶碳化物；Cr12钢由于具有良好的耐磨性，多用于制造受冲击负荷较小的要求高耐磨的冷冲模、冲头、下料模、冷镦模、冷挤压模的冲头和凹模、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉深模以及粉末冶金用冷压模等9、DC53——常用的日本进口冷作模具钢特性和应用: 高强韧性冷作模具钢，日本大同特殊钢（株）厂家钢号。高温回火后具有高硬度、高韧性，线切割性良好。9用于精密冷冲压模、拉伸模、搓丝模、冷冲裁模、冲头等10、SM45——普通碳素塑料模具钢（日本钢号S45C）

轴的常用材料主要是什么？

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

45钢是轴类零件的常用材料，价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45~52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50~58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，有热处理变形很小，硬度更高的特性。

电气常用材料

变压器、控制柜、负荷、导线、开关等各种元器件

模具常用材料

模芯要经过锻打的，模腔用2738料或蛒12母材（不经过热处理）

齿轮常用材料及热处理方式是什么？

齿轮常用材料有两类：

一类是渗碳钢，主要用于制作承受载荷不是太大，但对耐磨性、抗冲击能力要求很高的齿轮，该类钢的热处理方式为 渗碳+淬火+低温回火；

另一类是调质钢，主要用于制作承载较大的齿轮，该类钢的热处理方式为 淬火+高温回火+表面淬火。

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阀门常用材料

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NAT的特性及应用场合？

NAT英文全称是“Neork Address Translation”，中文意思是“网络地址转换”，它是一个IETF(Inter Engineering Task Force, Inter工程任务组)标准，允许一个整体机构以一个公用IP（Inter Protocol）地址出现在Inter上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址（IP地址）翻译成合法网络IP地址的技术。如图

简单的说，NAT就是在局域网内部网络中使用内部地址，而当内部节点要与外部网络进行通讯时，就在网关（可以理解为出口，打个比方就像院子的门一样）处，将内部地址替换成公用地址，从而在外部公网（inter）上正常使用，NAT可以使多台计算机共享Inter连接，这一功能很好地解决了公共IP地址紧缺的问题。通过这种方法，您可以只申请一个合法IP地址，就把整个局域网中的计算机接入Inter中。这时，NAT屏蔽了内部网络，所有内部网计算机对于公共网络来说是不可见的，而内部网计算机用户通常不会意识到NAT的存在。如图2所示。这里提到的内部地址，是指在内部网络中分配给节点的私有IP地址，这个地址只能在内部网络中使用，不能被路由（一种网络技术，可以实现不同路径转发）。虽然内部地址可以随机挑选，但是通常使用的是下面的地址：10000~10255255255，1721600~17216255255，19216800~192168255255。NAT将这些无法在互联网上使用的保留IP地址翻译成可以在互联网上使用的合法IP地址。而全局地址，是指合法的IP地址，它是由NIC（网络信息中心）或者ISP(网络服务提供商)分配的地址，对外代表一个或多个内部局部地址，是全球统一的可寻址的地址。

NAT功能通常被集成到路由器、防火墙、ISDN路由器或者单独的NAT设备中。比如Cisco路由器中已经加入这一功能，网络管理员只需在路由器的IOS中设置NAT功能，就可以实现对内部网络的屏蔽。再比如防火墙将WEB Server的内部地址19216811映射为外部地址202962311，外部访问202962311地址实际上就是访问访问19216811。另外资金有限的小型企业来说，现在通过软件也可以实现这一功能。Windows 98 SE、Windows 2000 都包含了这一功能。

NAT技术类型

NAT有三种类型：静态NAT(Static NAT)、动态地址NAT(Pooled NAT)、网络地址端口转换NAPT（Port－Level NAT）。

其中静态NAT设置起来最为简单和最容易实现的一种，内部网络中的每个主机都被永久映射成外部网络中的某个合法的地址。而动态地址NAT则是在外部网络中定义了一系列的合法地址，采用动态分配的方法映射到内部网络。NAPT则是把内部地址映射到外部网络的一个IP地址的不同端口上。根据不同的需要，三种NAT方案各有利弊。

动态地址NAT只是转换IP地址，它为每一个内部的IP地址分配一个临时的外部IP地址，主要应用于拨号，对于频繁的远程联接也可以采用动态NAT。当远程用户联接上之后，动态地址NAT就会分配给他一个IP地址，用户断开时，这个IP地址就会被释放而留待以后使用。

网络地址端口转换NAPT（Neork Address Port Translation）是人们比较熟悉的一种转换方式。NAPT普遍应用于接入设备中，它可以将中小型的网络隐藏在一个合法的IP地址后面。NAPT与动态地址NAT不同，它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。

在Inter中使用NAPT时，所有不同的信息流看起来好像来源于同一个IP地址。这个优点在小型办公室内非常实用，通过从ISP处申请的一个IP地址，将多个连接通过NAPT接入Inter。实际上，许多SOHO远程访问设备支持基于PPP的动态IP地址。这样，ISP甚至不需要支持NAPT，就可以做到多个内部IP地址共用一个外部IP地址上Inter，虽然这样会导致信道的一定拥塞，但考虑到节省的ISP上网费用和易管理的特点，用NAPT还是很值得的。

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随着inter的网络迅速发展，IP地址短缺已成为一个十分突出的问题。为了解决这个问题，出现了多种解决方案。下面几绍一种在目前网络环境中比较有效的方法即地址转换(NAT)功能。

一、NAT简介

NAT(Neork Address Translation)的功能，就是指在一个网络内部，根据需要可以随意自定义的IP地址，而不需要经过申请。在网络内部，各计算机间通过内部的IP地址进行通讯。而当内部的计算机要与外部inter网络进行通讯时，具有NAT功能的设备（比如：路由器）负责将其内部的IP地址转换为合法的IP地址（即经过申请的IP地址）进行通信。

二、NAT 的应用环境：

情况1：一个企业不想让外部网络用户知道自己的网络内部结构，可以通过NAT将内部网络与外部Inter 隔离开，则外部用户根本不知道通过NAT设置的内部IP地址。

情况2：一个企业申请的合法Inter IP地址很少，而内部网络用户很多。可以通过NAT功能实现多个用户同时公用一个合法IP与外部Inter 进行通信。

三、设置NAT所需路由器的硬件配置和软件配置：

设置NAT功能的路由器至少要有一个内部端口（Inside），一个外部端口（Outside）。内部端口连接的网络用户使用的是内部IP地址。

内部端口可以为任意一个路由器端口。外部端口连接的是外部的网络，如Inter 。外部端口可以为路由器上的任意端口。

设置NAT功能的路由器的IOS应支持NAT功能(本文事例所用路由器为Cisco2501，其IOS为112版本以上支持NAT功能)。

四、关于NAT的几个概念：

内部本地地址（Inside local address）：分配给内部网络中的计算机的内部IP地址。

内部合法地址（Inside global address）：对外进入IP通信时，代表一个或多个内部本地地址的合法IP地址。需要申请才可取得的IP地址。

五、NAT的设置方法：

NAT设置可以分为静态地址转换、动态地址转换、复用动态地址转换。

1、静态地址转换适用的环境

静态地址转换将内部本地地址与内部合法地址进行一对一的转换，且需要指定和哪个合法地址进行转换。如果内部网络有E-mail服务器或FTP服务器等可以为外部用户提供的服务，这些服务器的IP地址必须采用静态地址转换，以便外部用户可以使用这些服务。

静态地址转换基本配置步骤：

（1）、在内部本地地址与内部合法地址之间建立静态地址转换。在全局设置状态下输入：

Ip nat inside source static 内部本地地址 内部合法地址

（2）、指定连接网络的内部端口 在端口设置状态下输入：

ip nat inside

（3）、指定连接外部网络的外部端口 在端口设置状态下输入：

ip nat outside

注：可以根据实际需要定义多个内部端口及多个外部端口。

2、动态地址转换适用的环境：

动态地址转换也是将本地地址与内部合法地址一对一的转换，但是动态地址转换是从内部合法地址池中动态地选择一个末使用的地址对内部本地地址进行转换。

动态地址转换基本配置步骤：

（1）、在全局设置模式下，定义内部合法地址池

ip nat pool 地址池名称 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码

其中地址池名称可以任意设定。

（2）、在全局设置模式下，定义一个标准的aess-list规则以允许哪些内部地址可以进行动态地址转换。

Aess-list 标号 permit 源地址 通配符

其中标号为1-99之间的整数。

（3）、在全局设置模式下，将由aess-list指定的内部本地地址与指定的内部合法地址池进行地址转换。

ip nat inside source list 访问列表标号 pool内部合法地址池名字

（4）、指定与内部网络相连的内部端口在端口设置状态下：

ip nat inside

（5）、指定与外部网络相连的外部端口

Ip nat outside

3、复用动态地址转换适用的环境：

复用动态地址转换首先是一种动态地址转换，但是它可以允许多个内部本地地址共用一个内部合法地址。只申请到少量IP地址但却经常同时有多于合法地址个数的用户上外部网络的情况，这种转换极为有用。

注意：当多个用户同时使用一个IP地址，外部网络通过路由器内部利用上层的如TCP或UDP端口号等唯一标识某台计算机。

复用动态地址转换配置步骤：

在全局设置模式下，定义内部合地址池

ip nat pool 地址池名字 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码

其中地址池名字可以任意设定。

在全局设置模式下，定义一个标准的aess-list规则以允许哪些内部本地地址可以进行动态地址转换。

aess-list 标号 permit 源地址 通配符

其中标号为1－99之间的整数。

在全局设置模式下，设置在内部的本地地址与内部合法IP地址间建立复用动态地址转换。

ip nat inside source list 访问列表标号 pool 内部合法地址池名字 overload

在端口设置状态下，指定与内部网络相连的内部端口

ip nat inside

在端口设置状态下，指定与外部网络相连的外部端口

ip nat outside

磁盘阵列简称RAID（Redundant Arrays of InexpensivepDisks），有“价格便宜且多余的磁盘阵列”之意。其原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列主要针对硬盘，在容量及速度上，无法跟上CPU及内存的发展，提出改善方法。磁盘阵列是由很多便宜、容量较小、稳定性较高、速度较慢磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时，在储存数据时，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，在数组中任一颗硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将故障硬盘内的数据，经计算后重新置入新硬盘中。

磁盘阵列的由来：

由美国柏克莱大学（University of California-Berkeley）在1987年，发表的文章：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中，谈到了RAID这个字汇，而且定义了RAID的5层级。柏克莱大学研究其研究目的为，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independence，许多独立的磁盘组。

磁盘阵列，时势所趋：

自有PC以来，硬盘是最常使用的储存装置。但在整个计算机系统架构中，跟CPU与RAM来比，硬盘的速度是PC中最弱的设备之一。所以，为了加速计算机整体的数据流量，增加储存的吞吐量，进阶改进硬盘数据的安全，磁盘阵列的设计因应而生。

硬盘随着科技的日新月异，现在其容量已达800GB以上，转速到了1万转，甚至15000转，而且价格实在是很便宜，再加现在企业流行，人力资源规画（Enterprise Resource Planning：ERP）是每个公司建构网络的主要目标。所以，利用局域网络来传递数据，服务器所使用的硬盘显得非常重要，除了容量大、速度快之外，稳定更是基本要求。基于此因，磁盘阵列开始被广泛的应用在个人计算机上。

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，具可热抽换（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。另外利用软件仿真的方式，由于会拖累机器的速度，不适合大数据流量的服务器。

由上述可知，现在IDE磁盘阵列大行其道的道理；IDE接口硬盘的稳定度与效能表现已有很大的提升，加上成本考量，所以采用IDE接口硬盘来作为磁盘阵列的决解方案，可说是最佳的方式

在网络存储中，磁盘阵列是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体，整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统。磁带库是像自动加载磁带机一样的基于磁带的备份系统，磁带库由多个驱动器、多个槽、机械手臂组成，并可由机械手臂自动实现磁带的拆卸和装填。

它能够提供同样的基本自动备份和数据恢复功能，同时具有更先进的技术特点。掌握网络存储设备的安装、操作使用也是网管员必须要学会的。

在架构无线局域网时，对无线路由器、无线网络桥接器AP、无线网卡、天线等无线局域网产品进行安装、调试和应用操作。

磁盘阵列的主流结构：

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。

和目前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。

[编辑本段]磁盘阵列问答

1 什么是磁盘阵列（Disk Array）

磁盘阵列（Disk Array）是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接，使多个硬盘的读写同步，减少错误，增加效率和可靠度的技术。

2什么是RAID

RAID是Redundant Array of Inexpensive Disk的缩写，意为廉价冗余磁盘阵列，是磁盘阵列在技术上实现的理论标准，其目的在于减少错误、提高存储系统的性能与可靠度。常用的等级有1、3、5级等。

3什么是RAID Level 0

RAID Level 0是Data Striping(数据分割)技术的实现，它将所有硬盘构成一个磁盘阵列，可以同时对多个硬盘做读写动作，但是不具备备份及容错能力，它价格便宜，硬盘使用效率最佳，但是可靠度是最差的。

以一个由两个硬盘组成的RAID Level 0磁盘阵列为例，它把数据的第1和2位写入第一个硬盘，第三和第四位写入第二个硬盘……以此类推，所以叫“数据分割"，因为各盘数据的写入动作是同时做的，所以它的存储速度可以比单个硬盘快几倍。

但是，这样一来，万一磁盘阵列上有一个硬盘坏了，由于它把数据拆开分别存到了不同的硬盘上，坏了一颗等于中断了数据的完整性，如果没有整个磁盘阵列的备份磁带的话，所有的数据是无法挽回的。因此，尽管它的效率很高，但是很少有人冒着数据丢失的危险采用这项技术。

4什么是RAID Level 1

RAID Level 1使用的是Disk Mirror(磁盘映射)技术，就是把一个硬盘的内容同步备份复制到另一个硬盘里，所以具备了备份和容错能力，这样做的使用效率不高，但是可靠性高。

5什么是RAID Level 3

RAID Level 3采用Byte－interleaving(数据交错存储)技术，硬盘在SCSI控制卡下同时动作，并将用于奇偶校验的数据储存到特定硬盘机中，它具备了容错能力，硬盘的使用效率是安装几个就减掉一个，它的可靠度较佳。

6什么是RAID Level 5

RAID Level 5使用的是Disk Striping(硬盘分割)技术，与Level 3的不同之处在于它把奇偶校验数据存放到各个硬盘里，各个硬盘在SCSI控制卡的控制下平行动作，有容错能力，跟Level 3一样，它的使用效率也是安装几个再减掉一个。

7什么是热插拔硬盘？

热插拔硬盘英文名为Hot－Swappable Disk，在磁盘阵列中，如果使用支持热插拔技术的硬盘，在有一个硬盘坏掉的情况下，服务器可以不用关机，直接抽出坏掉的硬盘，换上新的硬盘。一般的商用磁盘阵列在硬盘坏掉的时候，会自动鸣叫提示管理员更换硬盘。

[编辑本段]RAID磁盘阵列技术简述

在计算机发展的初期，“大容量”硬盘的价格还相当高，解决数据存储安全性问题的主要方法是使用磁带机等设备进行备份，这种方法虽然可以保证数据的安全，但查阅和备份工作都相当繁琐。1987年， Patterson、Gibson和Katz这三位工程师在加州大学伯克利分校发表了题为《A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks（廉价磁盘冗余阵列方案）》的论文，其基本思想就是将多只容量较小的、相对廉价的硬盘驱动器进行有机组合，使其性能超过一只昂贵的大硬盘。这一设计思想很快被接受，从此RAID技术得到了广泛应用，数据存储进入了更快速、更安全、更廉价的新时代。

磁盘阵列对于个人电脑用户，还是比较陌生和神秘的。印象中的磁盘阵列似乎还停留在这样的场景中：在宽阔的大厅里，林立的磁盘柜，数名表情阴郁、早早谢顶的工程师徘徊在其中，不断从中抽出一块块沉重的硬盘，再插入一块块似乎更加沉重的硬盘……终于，随着大容量硬盘的价格不断降低，个人电脑的性能不断提升，IDE-RAID作为磁盘性能改善的最廉价解决方案，开始走入一般用户的计算机系统。

一、RAID技术规范简介

RAID技术主要包含RAID 0～RAID 7等数个规范，它们的侧重点各不相同，常见的规范有如下几种：

RAID 0：RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构。RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据。因此，RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。

RAID 1：它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互 为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。

RAID 0+1: 也被称为RAID 10标准，实际是将RAID 0和RAID 1标准结合的产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性，但是CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。

RAID 2：将数据条块化地分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节，并使用称为“加重平均纠错码（海明码）”的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实施更复杂，因此在商业环境中很少使用。

RAID 3：它同RAID 2非常类似，都是将数据条块化分布于不同的硬盘上，区别在于RAID 3使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据；如果奇偶盘失效则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。

RAID 4：RAID 4同样也将数据条块化并分布于不同的磁盘上，但条块单位为块或记录。RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘，每次写操作都需要访问奇偶盘，这时奇偶校验盘会成为写操作的瓶颈，因此RAID 4在商业环境中也很少使用。

RAID 5：RAID 5不单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。在RAID 5上，读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。RAID 3与RAID 5相比，最主要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输就需涉及到所有的阵列盘；而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，并可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。

RAID 6：与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实施方式使得RAID 6很少得到实际应用。

RAID 7：这是一种新的RAID标准，其自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源。RAID 7可以看作是一种存储计算机（Storage Computer），它与其他RAID标准有明显区别。除了以上的各种标准（如表1），我们可以如RAID 0+1那样结合多种RAID规范来构筑所需的RAID阵列，例如RAID 5+3（RAID 53）就是一种应用较为广泛的阵列形式。用户一般可以通过灵活配置磁盘阵列来获得更加符合其要求的磁盘存储系统。

开始时RAID方案主要针对SCSI硬盘系统，系统成本比较昂贵。1993年，HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片，能够利用相对廉价的IDE硬盘来组建RAID系统，从而大大降低了RAID的“门槛”。从此，个人用户也开始关注这项技术，因为硬盘是现代个人计算机中发展最为“缓慢”和最缺少安全性的设备，而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的本身价格。在花费相对较少的情况下，RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据安全性，现在个人电脑市场上的IDE-RAID控制芯片主要出自HighPoint和Promise公司，此外还有一部分来自AMI公司（如表2）。

面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1（RAID 10）等RAID规范的支持，虽然它们在技术上无法与商用系统相提并论，但是对普通用户来说其提供的速度提升和安全保证已经足够了。随着硬盘接口传输率的不断提高，IDE-RAID芯片也不断地更新换代，芯片市场上的主流芯片已经全部支持ATA 100标准，而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise最新的PDC20276芯片，甚至已经可以支持ATA 133标准的IDE硬盘。在主板厂商竞争加剧、个人电脑用户要求逐渐提高的今天，在主板上板载RAID芯片的厂商已经不在少数，用户完全可以不用购置RAID卡，直接组建自己的磁盘阵列，感受磁盘狂飙的速度。

二通过硬件控制芯片实现IDE RAID的方法

在RAID家族里，RAID 0和RAID 1在个人电脑上应用最广泛，毕竟愿意使用4块甚至更多的硬盘来构筑RAID 0+1或其他硬盘阵列的个人用户少之又少，因此我们在这里仅就这两种RAID方式进行讲解。我们选择支持IDE-RAID功能的升技KT7A-R AID主板，一步一步向大家介绍IDE-RAID的安装。升技KT7A-RAID集成的是HighPoint 370芯片，支持RAID 0、1、0+1。

做RAID自然少不了硬盘，RAID 0和RAID 1对磁盘的要求不一样，RAID 1（Mirror）磁盘镜像一般要求两块（或多块）硬盘容量一致，而RAID 0（Striping）磁盘一般没有这个要求，当然，选用容量相似性能相近甚至完全一样的硬盘比较理想。为了方便测试，我们选用两块60GB的希捷酷鱼Ⅳ硬盘（Barracuda ATA Ⅳ、编号ST360021A）。系统选用Duron 750MHz的CPU，2×128MB樵风金条SDRAM，耕升GeForce2 Pro显卡，应该说是比较普通的配置，我们也希望借此了解构建RAID所需的系统要求。 1RAID 0的创建

第一步

首先要备份好硬盘中的数据。很多用户都没有重视备份这一工作，特别是一些比较粗心的个人用户。创建RAID对数据而言是一项比较危险的操作，稍不留神就有可能毁掉整块硬盘的数据，我们首先介绍的RAID 0更是这种情况，在创建RAID 0时，所有阵列中磁盘上的数据都将被抹去，包括硬盘分区表在内。因此要先准备好一张带Fdisk与format命令的Windows 98启动盘，这也是这一步要注意的重要事项。

第二步

将两块硬盘的跳线设置为Master，分别接上升技KT7A-RAID的IDE3、IDE4口（它们由主板上的HighPoint370芯片控制）。由于RAID 0会重建两块硬盘的分区表，我们就无需考虑硬盘连接的顺序（下文中我们会看到在创建RAID 1时这个顺序很重要）。

第三步

对BIOS进行设置，打开ATA RAID CONTROLLER。我们在升技KT7A-RAID主板的BIOS中进入INTEGRATED PERIPHERALS选项并开启ATA100 RAID IDE CONTROLLER。升技建议将开机顺序全部改为ATA 100 RAID，实际我们发现这在系统安装过程中并不可行，难道没有分区的硬盘可以启动吗？因此我们仍然设置软驱作为首选项。

第四步

接下来的设置步骤是创建RAID 0的核心内容，我们以图解方式向大家详细介绍：

1系统BIOS设置完成以后重启电脑，开机检测时将不会再报告发现硬盘。

2磁盘的管理将由HighPoint 370芯片接管。

3下面是非常关键的HighPoint 370 BIOS设置，在HighPoint 370磁盘扫描界面同时按下“Ctrl”和“H”。

4进入HighPoint 370 BIOS设置界面后第一个要做的工作就是选择“Create RAID”创建RAID。

5在“Array Mode（阵列模式）”中进行RAID模式选择，这里能够看到RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和Span的选项，在此我们选择了RAID 0项。

6RAID模式选择完成会自动退出到上一级菜单进行“Disk Drives（磁盘驱动器）”选择，一般来说直接回车就行了。

7下一项设置是条带单位大小，缺省值为64kB，没有特殊要求可以不予理睬。8接着是“Start Create（开始创建）”的选项，在你按下“Y”之前，请认真想想是否还有重要的数据留在硬盘上，这是你最后的机会！一旦开始创建RAID，硬盘上的所有数据都会被清除。

9创建完成以后是指定BOOT启动盘，任选一个吧。

按“Esc”键退出，当然少不了按下“Y”来确认一下。

HighPoint 370 BIOS没有提供类似“Exit Without Save”的功能，修改设置后是不可逆转的

磁盘阵列优点：

磁盘阵列有许多优点：首先，提高了存储容量；其次，多台磁盘驱动器可并行工作，提高了数据传输率；RAID技术确实提供了比通常的磁盘存储更高的性能指标、数据完整性和数据可用性，尤其是在当今面临的I/O总是滞后于CPU性能的瓶颈问题越来越突出的情况下，RAID解决方案能够有效地弥补这个缺口。

[编辑本段]如何组建RAID

作为存储设备中的一员，硬盘起着极其重要的作用，我们的大多数数据都是通过硬盘来存储。今天我们将深入了解硬盘的内部世界，并掌握双硬盘以及RAID磁盘列阵的安装方法。

解读硬盘

尽管在外部结构方面，各种硬盘之间有着一定的区别，但是其内部结构还是大同小异的，毕竟硬盘的本质工作方式不会改变。打开硬盘外壳之后，我们也就能够看到神秘的内部世界，其核心部分包括盘体、主轴电机、读写磁头、寻道电机等主要部件。不过需要提醒大家的是，千万不要随意打开硬盘的外壳，这将100％使整个硬盘报废，因为硬盘的内部盘面不能沾染上一粒灰尘，否则必定报废。一般硬盘内部结构维修需要在要求极为严格的无尘实验室中进行。

1．盘体

盘体从物理上分为盘片、磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）与扇区（Sector）等4个部分。磁面也就是组成盘体各盘片的上下两个盘面，第一个盘片的第一面为0磁面，下一个为1磁面；第二个盘片的第一面为2磁面，依此类推……。磁道也就是在格式化磁盘时盘片上被划分出来的许多同心圆。最外层的磁道为0道，号数向着磁面中心递增。事实上，硬盘的盘体结构与大家熟悉的软盘非常类似。只不过其盘片是由多个重叠在一起并由垫圈隔开的盘片组成，而且盘片采用金属圆片（IBM曾经采用玻璃作为材料），表面极为平整光滑，并涂有磁性物质。

2．读写磁头组件

读写磁头组件由读写磁头、传动臂、传动轴三部分组成。在工作时，磁头通过传动臂和传动轴以指定半径扫描盘片，以此来读写数据。磁头是集成工艺制成的多个磁头的组合，采用非接触式结构。硬盘加电后，读写磁头在高速旋转的磁盘表面相对飞行，磁头距离磁盘表面的间隙只有01～03μm。新型MR（Magnetoresistive heads）磁阻磁头采用读写分离的磁头结构，写操作时使用传统的磁感应磁头，读操作则采用MR磁头。

3．磁头驱动机构

对于硬盘而言，磁头驱动机构就好比是一个指挥官，它控制磁头的读写，直接向传动臂与传动轴传送指令。磁头驱动机构主要由音圈电机、磁头驱动小车和防震动机构组成。磁头驱动机构对磁头进行正确的驱动，在很短的时间内精确定位到系统指令指定的磁道上，保证数据读写的可靠性。一般而言，磁头机构的电机有步进电机、力矩电机和音圈电机三种，现在硬盘多采用音圈电机驱动。音圈是中间插有与磁头相连的磁棒的线圈，当电流通过线圈时，磁棒就会发生位移，进而驱动装载磁头的小车，并根据控制器在盘面上磁头位置的信息编码来得到磁头移动的距离，达到准确定位的目的。

4．主轴组件

硬盘的主轴组件主要是轴承和马达，我们可以笼统地认为轴承决定一款硬盘的噪音表现，而马达决定性能。当然，这样说并不完全，但是基本上表达了这两个部件在硬盘中的重要地位。从滚珠轴承到油浸轴承再到液态轴承，硬盘轴承处于不断的改良当中，目前液态轴承已经成为绝对的主流产品，金属之间不直接摩擦，这样一来除了延长主轴电机的寿命、减少发热之外，最重要一点是实现了硬盘噪声控制的突破。不过需要指出的是，采用液态轴承对于性能并没有任何好处，甚至反而会延长寻道时间。对于PC设备而言，似乎噪音与性能是一对永远难以平衡的矛盾。

双硬盘的安装

随着宽带网以及多媒体技术的普及，我们对于硬盘的容量需求越来越大。在各种大型软件、视频动画、3D游戏的诱惑下，很多用户都在考虑添加一块硬盘。事实上，安装双硬盘并不是一件麻烦的事情，即便你没有任何经验，也可以在我们的帮助下轻松搞定。

目前的主流主板至少提供了一个IDE接口，而每个IDE接口能够安装两块IDE硬盘。在安装双硬盘之前我们首先要做的就是对硬盘的跳线进行设定，因为此时必须设定主从模式。一般而言，硬盘的主从跳线的位置在硬盘末端数据线接口和电源线接口的中间，由3～4组插针和1～2个跳线帽组成的。硬盘跳线的设定模式一般有三种，主（MASTER）、从（SLAVE）和自动选择（CABLE SELECT），建议大家都全设置为CABLE SELECT。

解决盘符交错问题

安装双硬盘就不能不说盘符交错问题。什么是“盘符交错”呢？举个例子吧。假设你的第一硬盘原来有C、D、E三个分区，分别标记为C1、D1、E1，第二硬盘有C、D两个分区，分别标记为C2、D2。一般情况下，安装双硬盘后，硬盘分区的顺序将为C-C1，D-C2，E-D1，F-E1，G-D2。原来第一硬盘的D、E分区变成了E、F盘，在C、E盘之间嵌入了第二硬盘的C分区，这就是“盘符交错”。“盘符交错”会引起安装双硬盘以前原有的软件因路径错误而无法正常工作。

此时我们可以采取以下两个措施来避免“盘符交错”：

方案一：

如果两块硬盘上都有主引导分区，可在BIOS中只设置第一硬盘，而将第二硬盘设为None，这样在Windows或Linux系统中就会按IDE接口的先后顺序依次分配盘符，从而避免“盘符交错”，而且也不会破坏硬盘数据。这样做还有另外的好处，如果在两块硬盘的主引导分区分别装有不同的操作系统，可以通过改变CMOS设置激活其中的一个硬盘，屏蔽另一个硬盘，从而启动不同的操作系统。缺点是在纯DOS系统下无法看到被BIOS屏蔽的硬盘。不过现在NTFS分区时代已经与DOS彻底决裂，因此这一缺陷几乎可以被忽略。

方案二：

只在第一硬盘上建立主分区（当然还可以有其它逻辑分区），而将第二硬盘全部划分为扩展分区，然后再在扩展分区中划分逻辑分区，就可以彻底避免“盘符交错”了。当然，对第二硬盘分区前，要备份好你的数据。Windows 2000/XP/2003操作系统自带了磁盘管理器，点击“开始”→“设置”→“控制面板”→“管理工具”→“计算机管理”，切换到“磁盘管理”，此时就可以对每个分区分配盘符。由于第二块硬盘已经不全在主分区，此时调配时没有任何限制。

实战RAID 0

硬盘的速度直接影响到整个系统的效率，有时甚至比CPU和内存更为显着。为此，将双硬盘并行工作的RAID 0磁盘列阵开始流行起来，RAID 0磁盘列阵在读写数据时，系统将向两块硬盘同时操作，这项技术能够在不损失硬盘总容量的前提下大幅度提高磁盘性能。

在此次IDE硬盘的RAID 0实战中，我们采用Tekram DC200芯片为例向大家介绍。尽管它与常见的Promise和HighPiont芯片不同，但是使用方法还是基本一致，而SATA RAID的使用方法也几乎完全一样。其实使用RAID 0的关键是掌握RAID控制卡BIOS的设置，当我们把RAID控制卡安装好并接上两个硬盘时，系统开机就会出现如下的画面。

在MENU菜单中选择“1 SET RAID CONFIGURATION”，按回车键，此时我们就可以进入“SET RAID CONFIGURATION”界面。RAID控制卡将使用一段时间来识别硬盘，稍候我们把光标移动到硬盘，再按空格键来进行选择，按回车键确认选择，这时将弹出一个新的窗口显示可供选择的RAID的模式。共有4 种模式：JBOD（不适用RAID）、RAID 0、RAID 1、RAID 0+1。

毫无疑问，我们当然是选择“RAID 0”。然后大家可以通过STATUS（状态）菜单查看此模式是否被真正激活。至此，我们的RAID 0硬件安装就结束了，大家可以接着分区并安装操作系统操作了。值得注意的是，由于Windows并不能识别RAID控制芯片，因此它把RAID控制器识别为普通的SCSI控制卡。强烈建达大家在安装完Windows之后为RAID控制器装上正确的驱动程序，这不仅能够提高RAID系统的稳定性，还可以大幅度提高性能。此外，不少RAID控制卡还带有功能丰富的软件，可以帮助用户在Windows下查看RAID工作状态

磁盘阵列(Disk Array)原理

1为什么需要磁盘阵列

如何增加磁盘的存取(access)速度,如何防止数据因磁盘的故障而失落及如何有效

的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员和用户的困扰;而大容量磁盘的价格非常昂贵,对

用户形成很大的负担。磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题。

过去十几年来,CPU的处理速度增加了五十倍有多,内存(memory)的存取速度亦大

幅增加,而数据储存装置--主要是磁盘(hard disk)--的存取速度只增加了三、四倍,形

成电脑系统的瓶颈,拉低了电脑系统的整体性能(through put),若不能有效的提升磁盘

的存取速度,CPU、内存及磁盘间的不平衡将使CPU及内存的改进形成浪费。

目前改进磁盘存取速度的的方式主要有两种。一是磁盘快取控制(disk cache

controller),它将从磁盘读取的数据存在快取内存(cache memory)中以减少磁盘存取

的次数,数据的读写都在快取内存中进行,大幅增加存取的速度,如要读取的数据不在快

取内存中,或要写数据到磁盘时,才做磁盘的存取动作。这种方式在单工环境(single-

tasking envioronment)如DOS之下,对大量数据的存取有很好的性能(量小且频繁的存

取则不然),但在多工(multi-tasking)环境之下(因为要不停的作数据交换(swapping)

的动作)或数据库(database)的存取(因为每一记录都很小)就不能显示其性能。这种方

式没有任何安全保障。

其二是使用磁盘阵列的技术。磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列,当作单一磁盘

使用,它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中,存取数据时,阵列中的相

关磁盘一起动作,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用

的不同的技术,称为RAID level,不同的level针对不同的系统及应用,以解决数据安全

的问题。

一般高性能的磁盘阵列都是以硬件的形式来达成,进一步的把磁盘快取控制及磁盘

阵列结合在一个控制器(RAID controler或控制卡上,针对不同的用户解决人们对磁

盘输出入系统的四大要求:

(1)增加存取速度,

(2)容错(fault tolerance),即安全性

(3)有效的利用磁盘空间;

(4)尽量的平衡CPU,内存及磁盘的性能差异,提高电脑的整体工作性能。

2磁盘阵列原理

磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID level,RAID是Redundent

Array of Inexpensive Disks的缩写,而每一level代表一种技术,目前业界公认的标

准是RAID 0~RAID 5。这个level并不代表技术的高低,level 5并不高于level 3,level

1也不低过level 4,至于要选择那一种RAID level的产品,纯视用户的操作环境

(operating environment)及应用(application)而定,与level的高低没有必然的关系。

RAID 0及RAID 1适用于PC及PC相关的系统如小型的网络服务器(network server)及

需要高磁盘容量与快速磁盘存取的工作站等,比较便宜;RAID 3及RAID 4适用于大型电

脑及影像、CAD/CAM等处理;RAID 5多用于OLTP,因有金融机构及大型数据处理中心的

迫切需要,故使用较多而较有名气, RAID 2较少使用,其他如RAID 6,RAID 7,乃至RAID

10等,都是厂商各做各的,并无一致的标准,在此不作说明。介绍各个RAID level之前,

先看看形成磁盘阵列的两个基本技术:

磁盘延伸(Disk Spanning):

译为磁盘延伸,能确切的表示disk spanning这种技术的含义。如图磁盘阵列控制器,

联接了四个磁盘,这四个磁盘形成一个阵列(array),而磁盘阵列的控制器(RAID

controller)是将此四个磁盘视为单一的磁盘,如DOS环境下的C:盘。这是disk

spanning的意义,因为把小容量的磁盘延伸为大容量的单一磁盘,用户不必规划数据在

各磁盘的分布,而且提高了磁盘空间的使用率。并使磁盘容量几乎可作无限的延伸;而各

个磁盘一起作取存的动作,比单一磁盘更为快捷。很明显的,有此阵列的形成而产生

RAID的各种技术。

磁盘或数据分段(Disk Striping or Data Striping):

因为磁盘阵列是将同一阵列的多个磁盘视为单一的虚拟磁盘(virtual disk),所以其数

据是以分段(block or segment)的方式顺序存放在磁盘阵列中,数据按需要分段,从第一

个磁盘开始放,放到最后一个磁盘再回到第一个磁盘放起,直到数据分布完毕。至于分段

的大小视系统而定,有的系统或以1KB最有效率,或以4KB,或以6KB,甚至是4MB或8MB

的,但除非数据小于一个扇区(sector,即521bytes),否则其分段应是512byte的倍数。

因为磁盘的读写是以一个扇区为单位,若数据小于512bytes,系统读取该扇区后,还要

做组合或分组(视读或写而定)的动作,浪费时间。从上图我们可以看出,数据以分段于在

不同的磁盘,整个阵列的各个磁盘可同时作读写,故数据分段使数据的存取有最好的效

率,理论上本来读一个包含四个分段的数据所需要的时间约=(磁盘的access time+数据

的tranfer time)X4次,现在只要一次就可以完成。

若以N表示磁盘的数目,R表示读取,W表示写入,S表示可使用空间,则数据分段的性能

为:

R:N(可同时读取所有磁盘)

W:N(可同时写入所有磁盘)

S:N(可利用所有的磁盘,并有最佳的使用率)

Disk striping也称为RAID 0,很多人以为RAID 0没有甚么,其实这是非常错误的观念,

因为RAID 0使磁盘的输出入有最高的效率。而磁盘阵列有更好效率的原因除数据分段

外,它可以同时执行多个输出入的要求,因为阵列中的每一个磁盘都能独立动作,分段放

在不同的磁盘,不同的磁盘可同时作读写,而且能在快取内存及磁盘作并行存取

(parallel access)的动作,但只有硬件的磁盘阵列才有此性能表现。

从上面两点我们可以看出,disk spanning定义了RAID的基本形式,提供了一个便宜、

灵活、高性能的系统结构,而disk striping解决了数据的存取效率和磁盘的利用率问

题,RAID 1至RAID 5是在此基础上提供磁盘安全的方案。

RAID 1

RAID 1是使用磁盘镜像(disk mirroring)的技术。磁盘镜像应用在RAID 1之前就在很

多系统中使用,它的方式是在工作磁盘(working disk)之外再加一额外的备份磁盘

(backup disk),两个磁盘所储存的数据完全一样,数据写入工作磁盘的同时亦写入备份

磁盘。磁盘镜像不见得就是RAID 1,如Novell Netware亦有提供磁盘镜像的功能,但并

不表示Netware有了RAID 1的功能。一般磁盘镜像和RAID 1有二点最大的不同:

RAID 1无工作磁盘和备份磁盘之分,多个磁盘可同时动作而有重叠(overlaping)读取的

功能,甚至不同的镜像磁盘可同时作写入的动作,这是一种最佳化的方式,称为负载平衡

(load-balance)。例如有多个用户在同一时间要读取数据,系统能同时驱动互相镜像的

磁盘,同时读取数据,以减轻系统的负载,增加I/O的性能。

RAID 1的磁盘是以磁盘延伸的方式形成阵列,而数据是以数据分段的方式作储存,因而

在读取时,它几乎和RAID 0有同样的性能。从RAID的结构就可以很清楚的看出RAID 1

和一般磁盘镜像的不同。

下图为RAID 1,每一笔数据都储存两份:

从图可以看出:

R:N(可同时读取所有磁盘)

W:N/2(同时写入磁盘数)

S:N/2(利用率)

读取数据时可用到所有的磁盘,充分发挥数据分段的优点;写入数据时,因为有备份,所

以要写入两个磁盘,其效率是N/2,磁盘空间的使用率也只有全部磁盘的一半。

很多人以为RAID 1要加一个额外的磁盘,形成浪费而不看好RAID 1,事实上磁盘越来越

便宜,并不见得造成负担,况且RAID 1有最好的容错(fault tolerence)能力,其效率也

是除RAID 0之外最好的。

在磁盘阵列的技术上,从RAID 1到RAID 5,不停机的意思表示在工作时如发生磁盘故障,

系统能持续工作而不停顿,仍然可作磁盘的存取,正常的读写数据;而容错则表示即使磁

盘故障,数据仍能保持完整,可让系统存取到正确的数据,而SCSI的磁盘阵列更可在工

作中抽换磁盘,并可自动重建故障磁盘的数据。磁盘阵列之所以能做到容错及不停机,

是因为它有冗余的磁盘空间可资利用,这也就是Redundant的意义。

RAID 2

RAID 2是把数据分散为位(bit)或块(block),加入海明码Hamming Code,在磁盘阵列中

作间隔写入(interleaving)到每个磁盘中,而且地址(address)都一样,也就是在各个磁

盘中,其数据都在相同的磁道(cylinder or track)及扇区中。RAID 2的设计是使用共

轴同步(spindle synchronize)的技术,存取数据时,整个磁盘阵列一起动作,在各作磁

盘的相同位置作平行存取,所以有最好的存取时间(accesstime),其总线(bus)是特别的

设计,以大带宽(band wide)并行传输所存取的数据,所以有最好的传输时间(transfer

time)。在大型档案的存取应用,RAID 2有最好的性能,但如果档案太小,会将其性能拉

下来,因为磁盘的存取是以扇区为单位,而RAID 2的存取是所有磁盘平行动作,而且是作

单位元的存取,故小于一个扇区的数据量会使其性能大打折扣。RAID 2是设计给需要连

续且大量数据的电脑使用的,如大型电脑(mainframe to supercomputer)、作影像处理

或CAD/CAM的工作站(workstation)等,并不适用于一般的多用户环境、网络服务器

(network server),小型机或PC。

RAID 2的安全采用内存阵列(memory array)的技术,使用多个额外的磁盘作单位错误校

正(single-bit correction)及双位错误检测(double-bit detection);至于需要多少个

额外的磁盘,则视其所采用的方法及结构而定,例如八个数据磁盘的阵列可能需要三个

额外的磁盘,有三十二个数据磁盘的高档阵列可能需要七个额外的磁盘。

RAID 3

RAID 3的数据储存及存取方式都和RAID 2一样,但在安全方面以奇偶校验(parity

check)取代海明码做错误校正及检测,所以只需要一个额外的校检磁盘(parity disk)。

奇偶校验值的计算是以各个磁盘的相对应位作XOR的逻辑运算,然后将结果写入奇偶校

验磁盘,任何数据的修改都要做奇偶校验计算,如图:

如某一磁盘故障,换上新的磁盘后,整个磁盘阵列(包括奇偶校验磁盘)需重新计算一次,

将故障磁盘的数据恢复并写入新磁盘中;如奇偶校验磁盘故障,则重新计算奇偶校验值,

以达容错的要求

较之RAID 1及RAID 2,RAID 3有85%的磁盘空间利用率,其性能比RAID 2稍差,因为要

做奇偶校验计算;共轴同步的平行存取在读档案时有很好的性能,但在写入时较慢,需要

重新计算及修改奇偶校验磁盘的内容。RAID 3和RAID 2有同样的应用方式,适用大档

案及大量数据输出入的应用,并不适用于PC及网络服务器。

RAID 4

RAID 4也使用一个校验磁盘,但和RAID 3不一样,如图:

RAID 4是以扇区作数据分段,各磁盘相同位置的分段形成一个校验磁盘分段(parity

block),放在校验磁盘。这种方式可在不同的磁盘平行执行不同的读取命今,大幅提高磁

盘阵列的读取性能;但写入数据时,因受限于校验磁盘,同一时间只能作一次,启动所有

磁盘读取数据形成同一校验分段的所有数据分段,与要写入的数据做好校验计算再写

入。即使如此,小型档案的写入仍然比RAID 3要快,因其校验计算较简单而非作位(bit

level)的计算;但校验磁盘形成RAID 4的瓶颈,降低了性能,因有RAID 5而使得RAID 4

较少使用。

RAID 5

RAID5避免了RAID 4的瓶颈,方法是不用校验磁盘而将校验数据以循环的方式放在每一

个磁盘中,如下图:

磁盘阵列的第一个磁盘分段是校验值,第二个磁盘至后一个磁盘再折回第一个磁盘的分

段是数据,然后第二个磁盘的分段是校验值,从第三个磁盘再折回第二个磁盘的分段是

数据,以此类推,直到放完为止。图中的第一个parity block是由A0,A1,B1,B2计算

出来,第二个parity block是由B3,B4,,C4,D0计算出来,也就是校验值是由各磁盘

同一位置的分段的数据所计算出来。这种方式能大幅增加小档案的存取性能,不但可同

时读取,甚至有可能同时执行多个写入的动作,如可写入数据到磁盘1而其parity

block在磁盘2,同时写入数据到磁盘4而其parity block在磁盘1,这对联机交易处理

(OLTP,On-Line Transaction Processing)如银行系统、金融、股市等或大型数据库的

处理提供了最佳的解决方案(solution),因为这些应用的每一笔数据量小,磁盘输出入

频繁而且必须容错。

事实上RAID 5的性能并无如此理想,因为任何数据的修改,都要把同一parityblock的

所有数据读出来修改后,做完校验计算再写回去,也就是RMW cycle(Read-Modify-Write

cycle,这个cycle没有包括校验计算);正因为牵一而动全身,所以:

R:N(可同时读取所有磁盘)

W:1(可同时写入磁盘数)

S:N-1(利用率)

RAID 5的控制比较复杂,尤其是利用硬件对磁盘阵列的控制,因为这种方式的应用比其

他的RAID level要掌握更多的事情,有更多的输出入需求,既要速度快,又要处理数据,

计算校验值,做错误校正等,所以价格较高;其应用最好是OLTP,至于用于图像处理等,

不见得有最佳的性能。

2磁盘阵列的额外容错功能：Spare or Standby driver

事实上容错功能已成为磁盘阵列最受青睐的特性,为了加强容错的功能以及使系统在磁

盘故障的情况下能迅速的重建数据,以维持系统的性能,一般的磁盘阵列系统都可使用

热备份(hot spare or hot standby driver)的功能,所谓热备份是在建立(configure)

磁盘阵列系统的时候,将其中一磁盘指定为后备磁盘,此一磁盘在平常并不操作,但若阵

列中某一磁盘发生故障时,磁盘阵列即以后备磁盘取代故障磁盘,并自动将故障磁盘的

数据重建(rebuild)在后备磁盘之上,因为反应快速,加上快取内存减少了磁盘的存取,

所以数据重建很快即可完成,对系统的性能影响很小。对于要求不停机的大型数据处理

中心或控制中心而言,热备份更是一项重要的功能,因为可避免晚间或无人值守时发生

磁盘故障所引起的种种不便。

另一个额外的容错功能是坏扇区转移(bad sector reassignment)。坏扇区是磁盘故障

的主要原因,通常磁盘在读写时发生坏扇区的情况即表示此磁盘故障,不能再作读写,甚

至有很多系统会因为不能完成读写的动作而死机,但若因为某一扇区的损坏而使工作不

能完成或要更换磁盘,则使得系统性能大打折扣,而系统的维护成本也未免太高了。坏扇

区转移是当磁盘阵列系统发现磁盘有坏扇区时,以另一空白且无故障的扇区取代该扇区,

以延长磁盘的使用寿命,减少坏磁盘的发生率以及系统的维护成本。所以坏扇区转移功

能使磁盘阵列具有更好的容错性,同时使整个系统有最好的成本效益比。其他如可外接

电池备援磁盘阵列的快取内存,以避免突然断电时数据尚未写回磁盘而损失;或在RAID

1时作写入一致性的检查等,虽是小技术,但亦不可忽视。

3硬件磁盘阵列还是软件磁盘阵列

市面上有所谓硬件磁盘阵列与软件磁盘阵列之分,因为软件磁盘阵列是使用一块SCSI

卡与磁盘连接,一般用户误以为是硬件磁盘阵列。以上所述主要是针对硬件磁盘阵列,

其与软件磁盘阵列有几个最大的区别:

l 一个完整的磁盘阵列硬件与系统相接。

l 内置CPU,与主机并行运作,所有的I/O都在磁盘阵列中完成,减轻主机的工作负载,

增加系统整体性能。

l 有卓越的总线主控(bus mastering)及DMA(Direct Memory Access)能力,加速数据

的存取及传输性能。

l 与快取内存结合在一起,不但增加数据的存取及传输性能,更因减少对磁盘的存取

而增加磁盘的寿命。

l 能充份利用硬件的特性,反应快速。

软件磁盘阵列是一个程序,在主机执行,透过一块SCSI卡与磁盘相接形成阵列,它最大

的优点是便宜,因为没有硬件成本(包括研发、生产、维护等),而SCSI卡很便宜(亦有的

软件磁盘阵列使用指定的很贵的SCSI卡);它最大的缺点是使主机多了很多进程

(process),增加了主机的负担,尤其是输出入需求量大的系统。目前市面上的磁盘阵列

系统大部份是硬件磁盘阵列,软件磁盘阵列较少。

4磁盘阵列卡还是磁盘阵列控制器

磁盘阵列控制卡一般用于小系统，供单机使用。与主机共用电源，在关闭主机电源时存

在丢失Cache中的数据的的危险。磁盘阵列控制卡只有常用总线方式的接口，其驱动程

序与主机、主机所用的操作系统都有关系，有软、硬件兼容性问题并潜在地增加了系统

的不安定因素。在更换磁盘阵列卡时要冒磁盘损坏，资料失落，随时停机的风险。

独立式磁盘阵列控制一般用于较大型系统,可分为两种：

单通道磁盘阵列和多通道式磁盘阵列，单通道磁盘阵列只能接一台主机，有很大的

扩充限制。多通道磁盘阵列可接多个系统同时使用,以群集(cluster)的方式共用磁盘阵

列,这使内接式阵列控制及单接式磁盘阵列无用武之地。目前多数独立形式的磁盘阵列

子系统，其本身与主机系统的硬件及操作环境BR>

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※ 来源:．广州网易 BBS bbsneasenet．[FROM: 202103153151]

发信人: secu (secu), 信区: WinNT

标 题: Re: NT下做RAID

发信站: 广州网易 BBS (Mon Aug 24 17:59:42 1998), 转信

在 davychen (xiaoque) 的大作中提到:

: 在 Magicboy (师傅仔) 的大作中提到:

: : 请问用SCSI硬盘做软件RAID与用性能更高一些的IDE硬盘做软件镜象，哪个

: : 性能更好一些？

: 当然是SCSI,但用软件镜象不能实现双工。因为备分的只是数据部分，引导区部分不在

: 上面。如果用IDE的话，无论RAID0,1,5,10,50都必须同时读写。可能很快斐捎才袒/font>

: 道或扇区。RAID 0,1只要求两个硬盘，RAID 5则至少三个硬盘。

首先，IDE的性能不会比SCSI更高的。特别是在多任务的情况下。一般广告给出的是

最大传送速度，并不是工作速度。同一时期的IDE与SCSI盘相比，主要是产量比较大，

电路比较简单，所以价格比SCSI低很多，但要比性能，则差远了。