磁盤陣列原理-文庫吧
2025-08-02 16:18 本頁面
【正文】 延伸 ,能確切的表示 disk spanning這種技術(shù)的含義。如圖磁盤陣列控制器 , 聯(lián)接了四個磁盤 ,這四個磁盤形成一個陣列 (array),而磁盤陣列的控制器 (RAID controller)是將此四個磁盤視為單一的磁盤 ,如 DOS環(huán)境下的 C:盤。這是 disk spanning的意義 ,因為把小容量的磁盤延伸為大容量的單一磁盤 ,用戶不必規(guī)劃數(shù)據(jù)在各磁盤的分布 ,而且提高了磁盤空間的使用率。并使磁盤容量幾乎可作無限的延伸 。而各個磁盤一起作取存的動作 ,比單一磁盤更為快捷。很明顯的 ,有此陣列的形成而產(chǎn)生 RAID的各種技術(shù)。 磁盤或數(shù)據(jù)分段 (Disk Striping or Data Striping): 因為磁盤陣列是將同一陣列的多個磁盤視為單一的虛擬磁盤 (virtual disk),所以其數(shù)據(jù)是以分段 (block or segment)的方式順序存放在 磁盤陣列中 ,數(shù)據(jù)按需要分段 ,從第一個磁盤開始放 ,放到最後一個磁盤再回到第一個磁盤放起 ,直到數(shù)據(jù)分布完畢。至于分段的大小視系統(tǒng)而定 ,有的系統(tǒng)或以 1KB最有效率 ,或以 4KB,或以 6KB,甚至是 4MB或 8MB的 ,但除非數(shù)據(jù)小于一個扇區(qū) (sector,即 521bytes),否則其分段應(yīng)是512byte的倍數(shù)。因為磁盤的讀寫是以一個扇區(qū)為單位 ,若數(shù)據(jù)小于 512bytes,系統(tǒng)讀取該扇區(qū)后 ,還要做組合或分組 (視讀或?qū)懚?)的動作 ,浪費時間。從上圖我們可以看出 ,數(shù)據(jù)以分段于在不同的磁盤 ,整個陣列的各個磁盤可同時作讀寫 ,故 數(shù)據(jù)分段使數(shù)據(jù)的存取有最好的效率 ,理論上本來讀一個包含四個分段的數(shù)據(jù)所需要的時間約 =(磁盤的 access time+數(shù)據(jù)的 tranfer time)X4次 ,現(xiàn)在只要一次就可以完成。 若以 N表示磁盤的數(shù)目 ,R表示讀取 ,W表示寫入 ,S表示可使用空間 ,則數(shù)據(jù)分段的性能為 : R:N(可同時讀取所有磁盤 ) W:N(可同時寫入所有磁盤 ) S:N(可利用所有的磁盤 ,并有最佳的使用率 ) Disk striping也稱為 RAID 0,很多人以為 RAID 0沒有甚么 ,其實這是非常錯誤的觀念 , 因為 RAID 0使磁 盤的輸出入有最高的效率。而磁盤陣列有更好效率的原因除數(shù)據(jù)分段外 ,它可以同時執(zhí)行多個輸出入的要求 ,因為陣列中的每一個磁盤都能獨立動作 ,分段放在不同的磁盤 ,不同的磁盤可同時作讀寫 ,而且能在快取內(nèi)存及磁盤作并行存取 (parallel access)的動作 ,但只有硬件的磁盤陣列才有此性能表現(xiàn)。 從上面兩點我們可以看出 ,disk spanning定義了 RAID的基本形式 ,提供了一個便宜、靈活、高性能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ,而 disk striping解決了數(shù)據(jù)的存取效率和磁盤的利用率問題 ,RAID 1至 RAID 5是在此基礎(chǔ) 上提供磁盤安全的方案。 RAID 1 RAID 1是使用磁盤鏡像 (disk mirroring)的技術(shù)。磁盤鏡像應(yīng)用在 RAID 1之前就在很多系統(tǒng)中使用 ,它的方式是在工作磁盤 (working disk)之外再加一額外的備份磁盤 (backup disk),兩個磁盤所儲存的數(shù)據(jù)完全一樣 ,數(shù)據(jù)寫入工作磁盤的同時亦寫入備份磁盤。磁盤鏡像不見得就是 RAID 1,如 Novell Netware亦有提供磁盤鏡像的功能 ,但并不表示 Netware有了 RAID 1的功能。一般磁盤鏡像和 RAID 1有二點最大的不同 : RAID 1無工作磁盤和備份磁盤之分 ,多個磁盤可同時動作而有重疊 (overlaping)讀取的功能 ,甚至不同的鏡像磁盤可同時作寫入的動作 ,這是一種最佳化的方式 ,稱為負載平衡 (loadbalance)。例如有多個用戶在同一時間要讀取數(shù)據(jù) ,系統(tǒng)能同時驅(qū)動互相鏡像的磁盤 ,同時讀取數(shù)據(jù) ,以減輕系統(tǒng)的負載 ,增加 I/O的性能。
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