浅析磁盘阵列技术在气象资料数据存储中的运用

梁永忠

摘 要 随着航空气象发展，气象探测资料、自动站资料、卫星云图资料及数值预报资料越来越多。为提升气象资料数据存储和信息利用率，提出建设相对安全、运行有效的存储后台系统，文章提出将磁盘阵列（RAID）技术应用于气象资料数据存储建议。本文就RAID技术优势特征、常用技术类型进行分析，并阐述了该技术在航空气象资料数据存储软硬件建设中的具体应用。

关键词 气象资料；数据存储；磁盘阵列技术；应用要点

随着航空气象业务发展，气象资料与服务产品类型与数据多样丰富，气象数据存储的任务也体现出日趋繁重性特征，对资料安全提出更高要求。有效保存与应用资料数据，是航空气象部门一项重要工作。大多数气象数据仅能用硬盘、光盘等设施去存储，在安全、运行速度及容量等方面和航空气象业务发展不匹配。RAID技术应用，有效解除以上问题，本文对资料数据存储具体应用进行探讨和分析。

1 RAID（Redundant Array of Independent Disks）

独立冗余磁盘阵列，简称磁盘阵列。RAID实现方式分为硬件RAID和软件RAID。

硬件RAID：采用集成处理器RAID适配卡（简称RAiD卡）来实现的。它有自己的控制处理器、I/O处理芯片和存储器，减少对CPU运算时间占用。

软件RAID：安全依赖于主机的CPU，没有额外的处理器和I/O芯片，软件RAID需要占用CPU处理周期，依赖于操作系统。

2 RAID优势分析

2.1 成本低廉、功耗量低、传输速率高

RAID技术使数个磁盘驱动器同步传导数据信息，从理论层面分析这些磁盘驱动器又是同一个磁盘驱动器，RAID应用中，速率是单磁盘驱动器数倍、数十倍甚至是百余倍。

2.2 提升容错功能

RAID与容错以每一磁盘驱动器硬件容错功能为基础而建设，更能提高安全性能。

3 常用RAID技术功能比较

RAID技术拥有从RAID 0～6共计七个RAID等级。还有部分基本RAID级别的组合样式，例如RAID 10（其是RAID 0与RAID 1 的组合体），RAID 50（为RAID 0和RAID 5的组合体）等。RAID技术不同等级所对应数据存储性能、安全性与成本等要素上存在差异性，本文对RAID 0技术进行简介。

RAID 0又称Stripe或Striping，其提升数据存储性能原理是将连贯数据分散至数个硬盘上进行存取，这样就有数个磁盘共同执行系统传递出的请求或指令，每个磁盘执行任务内容存在差异。对数据并行操作有助提升总线带宽有效利用率，磁盘整体存取性能相应提升（见图1）。

对图1进行分析，系统由三个磁盘构成逻辑硬盘（RAID 0磁盘组）传递I/O数据请求被转为3项操作，每一操作均有与之对应物理硬盘[1]。

4 磁盘阵列技术在航空气象资料数据存储方案设计中的应用

4.1 数据存储预实现目标

构建资料数据存储系统，做如下概述：①维护数据信息的统一性、安稳性；③同步实现对数据信息集中化管理，构建高效运转的存储后台，为数据提供一个安全存管环境，具备优良拓展性，能弹性支持系统各元器件迎合应用需求；③对网络数据进行集中访问；④对不同类型主机进行数据访问和维护。

4.2 硬件配置

本存储方案设计过程应用全光纤架构SAN磁盘阵列，双冗余热插拔RAID控制器，无单点故障，实现对系统运行有效维护。配备阵列高速缓容量计4GB，主机接口有2个2GB/s，系统I/O最大处理能力为120000IOPS，硬盘配备13个全光纤硬盘，单个硬盘容量为400GB，硬盘转速10000r/min，RAID支持对象以RAID 1、5、10、6为主，热插拔冗余电源应用能提升系统高可用性，对Windows Server/2000/2003、IBM AIX、Solaris 等数个系统运行产生有效支配作用。

硬盘构建过程中，应用一台传输速率4GB的8口光纤交换机，将应用服务器平台和磁盘阵列相有效衔接，把1块光纤卡安设在每一台连入SAN 网络服务器装置上（见图2）。

4.3 软件配置

磁盘阵列属于一类高性能RAID子系统，和大部分主机体现出良好兼容性，能够与数个类型操作系统衔接，在实操中应用配置方法应结合主机型号去设定，具备高度的灵活性。含以下几个部分：

（1）配置RAID组：硬盘与阵列卡上相连接时，操作系统无法直接监测到物理硬盘运行模式，为使系统能正确辨识物理硬盘，构建设置RAID0、1或5等级别逻辑磁盘。结合系统现实容量需求对RAID配置级别进行科学选用，若配备9块硬盘构成RAID5，配置8块数据盘和与1块校验盘（应用n块硬盘建设的RAID5阵列存有n-1块硬盘的容量），可设置成8D + 1P[2]。

（2）规划LUN 并格式化：如上流程配置RAID GROUP重新构建逻辑单元，结合系统实际应用需求，选择LUN的规格， 并格式化处理。

（3）设计LUN 映射：为确保主机设备正确辨识磁盘阵列构建的卷，屏蔽他类服务器对指定卷访问行为，对LUN行映射处理。在磁盘阵列LUN映射完成后，在主机服务器磁盘管理器内可观察被映射的逻辑卷，提示磁盘阵列在该服务器上配置成功。

5 结束语

RAID技術应用，弥补探测资料、数值化预报资料增加业务量带来硬盘空间不足缺陷。磁盘阵列并行读写的特性有效提升了数据存储与提取速度，节省了资料处理时间，保证数据精确度、安全性与完整性。为下一步不断存储和合理使用气象数据提供保障手段，对历史资料充分使用，为决策提供依据。

参考文献

[1] 谭浩宇，杜永兴.基于包神铁路磁盘阵列存储系统的关键性技术研究[J].四川水泥，2016，（11）：227.

[2] 董进武，宋亮.磁盘阵列技术浅析[J].仪表技术，2016，（06）：31-33，44.