实验六 Windows 2003的磁盘阵列技术
一、实验目的
1．掌握在Windows 2003环境下做磁盘阵列的条件和方法。 2．掌握在Windows 2003环境下实现RAID0的方法。 3. 掌握在Windows 2003环境下实现RAID1的方法。 4. 掌握在Windows 2003环境下实现RAID5的方法。
5. 掌握在Windows 2003环境下实现恢复磁盘阵列数据的方法。
二、实验要求
1． 在Windows 2003环境下实现RAID0 2． 在Windows 2003环境下实现RAID1 3． 在Windows 2003环境下实现RAID5
4． 在Windows 2003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Windows Server 2003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Windows 2003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Windows Server 2003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Windows Server 2003中做磁盘阵列实验，因此需要创建一个Windows Server 2003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21 RAID5卷出现故障
4、右击“磁盘管理”选项，选择“重新扫描磁盘”。
5、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23 RAID-5卷恢复正常
六、实验注意事项
1、该实验是使用Windows Server 2003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、Windows Server 2003支持软件的RAID0、RAID1、RAID5，而Windows 2000 Server只支持镜像。
七、实验预习要求
结合本节理论课内容复习。
