磁盤陣列原理(編輯修改稿)
2024-10-11 16:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 RAID 1的磁盤是以磁盤延伸的方式形成陣列 ,而數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)分段的方式作儲(chǔ)存 ,因而在讀取時(shí) ,它幾乎和 RAID 0有同樣的性能。從 RAID的結(jié)構(gòu)就可以很清楚的看出 RAID 1和一般磁盤鏡像 的不同。 下圖為 RAID 1,每一筆數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存兩份 : 從圖可以看出 : R:N(可同時(shí)讀取所有磁盤 ) W:N/2(同時(shí)寫入磁盤數(shù) ) S:N/2(利用率 ) 讀取數(shù)據(jù)時(shí)可用到所有的磁盤 ,充分發(fā)揮數(shù)據(jù)分段的優(yōu)點(diǎn) 。寫入數(shù)據(jù)時(shí) ,因?yàn)橛袀浞?,所以要寫入兩個(gè)磁盤 ,其效率是 N/2,磁盤空間的使用率也只有全部磁盤的一半。 很多人以為 RAID 1要加一個(gè)額外的磁盤 ,形成浪費(fèi)而不看好 RAID 1,事實(shí)上磁盤越來越便宜 ,并不見得造成負(fù)擔(dān) ,況且 RAID 1有最好的容錯(cuò) (fault tolerence)能力 ,其效率也 是除 RAID 0之外最好的。 在磁盤陣列的技術(shù)上 ,從 RAID 1到 RAID 5,不停機(jī)的意思表示在工作時(shí)如發(fā)生磁盤故障 , 系統(tǒng)能持續(xù)工作而不停頓 ,仍然可作磁盤的存取 ,正常的讀寫數(shù)據(jù) 。而容錯(cuò)則表示即使磁盤故障 ,數(shù)據(jù)仍能保持完整 ,可讓系統(tǒng)存取到正確的數(shù)據(jù) ,而 SCSI的磁盤陣列更可在工作中抽換磁盤 ,并可自動(dòng)重建故障磁盤的數(shù)據(jù)。磁盤陣列之所以能做到容錯(cuò)及不停機(jī) , 是因?yàn)樗腥哂嗟拇疟P空間可資利用 ,這也就是 Redundant的意義。 RAID 2 RAID 2是把數(shù)據(jù)分散為位 (bit)或塊 (block),加入 海明碼 Hamming Code,在磁盤陣列中作間隔寫入 (interleaving)到每個(gè)磁盤中 ,而且地址 (address)都一樣 ,也就是在各個(gè)磁盤中 ,其數(shù)據(jù)都在相同的磁道 (cylinder or track)及扇區(qū)中。 RAID 2的設(shè)計(jì)是使用共軸同步 (spindle synchronize)的技術(shù) ,存取數(shù)據(jù)時(shí) ,整個(gè)磁盤陣列一起動(dòng)作 ,在各作磁 盤的相同位置作平行存取 ,所以有最好的存取時(shí)間 (accesstime),其總線 (bus)是特別的設(shè)計(jì) ,以大帶寬 (band wide)并行傳輸所存取的數(shù)據(jù) ,所以有最好的傳輸 時(shí)間 (transfer time)。在大型檔案的存取應(yīng)用 ,RAID 2有最好的性能 ,但如果檔案太小 ,會(huì)將其性能拉下來 ,因?yàn)榇疟P的存取是以扇區(qū)為單位 ,而 RAID 2的存取是所有磁盤平行動(dòng)作 ,而且是作 單位元的存取 ,故小于一個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)量會(huì)使其性能大打折扣。 RAID 2是設(shè)計(jì)給需要連續(xù)且大量數(shù)據(jù)的電腦使用的 ,如大型電腦 (mainframe to superputer)、作影像處理或 CAD/CAM的工作站 (workstation)等 ,并不適用于一般的多用戶環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 (work server),小型機(jī)或 PC。 RAID 2的安全采用內(nèi)存陣列 (memory array)的技術(shù) ,使用多個(gè)額外的磁盤作單位錯(cuò)誤校正 (singlebit correction)及雙位錯(cuò)誤檢測(cè) (doublebit detection)。至于需要多少個(gè)額外的磁盤 ,則視其所采用的方法及結(jié)構(gòu)而定 ,例如八個(gè)數(shù)據(jù)磁盤的陣列可能需要三個(gè)額外的磁盤 ,有三十二個(gè)數(shù)據(jù)磁盤的高檔陣列可能需要七個(gè)額外的磁盤。 RAID 3 RAID 3的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及存取方式都和 RAID 2一樣 ,但在安全方面以奇偶校驗(yàn) (parity check)取代海明 碼做錯(cuò)誤校正及檢測(cè) ,所以只需要一個(gè)額外的校檢磁盤 (parity disk)。奇偶校驗(yàn)值的計(jì)算是以各個(gè)磁盤的相對(duì)應(yīng)位作 XOR的邏輯運(yùn)算 ,然后將結(jié)果寫入奇偶校驗(yàn)磁盤 ,任何數(shù)據(jù)的修改都要做奇偶校驗(yàn)計(jì)算 , 如某一磁盤故障 ,換上新的磁盤后 ,整個(gè)磁盤陣列 (包括奇偶校驗(yàn)磁盤 )需重新計(jì)算一次 , 將故障磁盤的數(shù)據(jù)恢復(fù)并寫入新磁盤中 。如奇偶校驗(yàn)磁盤故障 ,則重新計(jì)算奇偶校驗(yàn)
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