[計(jì)算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)]第5講存儲(chǔ)子系統(tǒng)-raid(編輯修改稿)
2024-11-15 03:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ⑤ 計(jì)算新的校驗(yàn)數(shù)據(jù) ④ 從校驗(yàn)數(shù)據(jù)中去除原有數(shù)據(jù)的影響 RAID控制器 ⑥ ⑦ ② ③ 新數(shù)據(jù) 新的校驗(yàn)數(shù)據(jù) 原有數(shù)據(jù) 原有數(shù)據(jù) 原有的校驗(yàn)數(shù)據(jù) 1 2 3 下圖顯示了一個(gè)帶有 4個(gè)成員磁盤(pán)陣列（包含校驗(yàn)盤(pán)）的讀、修改和寫(xiě)的過(guò)程， 要求更新 3號(hào)數(shù)據(jù)盤(pán)上的數(shù)據(jù)。 獨(dú)立訪問(wèn)陣列的讀、寫(xiě)性能 在一個(gè)讀、修改和寫(xiě)周期中，一次單個(gè)驅(qū)動(dòng)器的寫(xiě)操作需要獨(dú)立訪問(wèn)陣列做 4次數(shù)據(jù)傳輸，從而導(dǎo)致開(kāi)銷(xiāo)增大。所以 獨(dú)立訪問(wèn)陣列的讀操作比其寫(xiě)操作快的多 。它的寫(xiě)操作慢于連鎖訪問(wèn)陣列和單個(gè)磁盤(pán)。 使用磁盤(pán) 寫(xiě)緩存 減少額外開(kāi)銷(xiāo) 圖 424 回寫(xiě)緩存減少了由讀、修改和寫(xiě)的回復(fù) 數(shù)據(jù)磁盤(pán) 數(shù)據(jù)磁盤(pán) 數(shù)據(jù)磁盤(pán) 校驗(yàn)磁盤(pán) 1 2 3 XOR ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 保存寫(xiě) 回寫(xiě)磁盤(pán)緩存 RAID控制器 新數(shù)據(jù) 新數(shù)據(jù) 新的校驗(yàn)數(shù)據(jù) 計(jì)算新的校驗(yàn)數(shù)據(jù) 讀磁盤(pán) 更新磁盤(pán) 1+2 下圖顯示了一個(gè)回寫(xiě)緩存示例，它的作用是保存陣列寫(xiě)，直到有足夠多的數(shù)據(jù)，即占有分條中的多數(shù)分塊為止。 XOR磁盤(pán) 為了滿足一些 RAID 子系統(tǒng)的要求， XOR功能可以集成到磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器控制器中用來(lái)提高性能。其基本思想是：將多個(gè) I/O操作和 XOR功能組合在一起，形成一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的請(qǐng)求。 [（原有校驗(yàn)數(shù)據(jù)） XOR（原有數(shù)據(jù)） ]XOR（新數(shù)據(jù)） = 新的校驗(yàn)數(shù)據(jù) 表達(dá)式修改后 [（原有數(shù)據(jù)） XOR（新數(shù)據(jù)） ]XOR （原有校驗(yàn)數(shù)據(jù)） = 新的校驗(yàn)數(shù)據(jù) 帶有 XOR功能的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器具有以下功能： ? 從主機(jī) I/O控制器接受新數(shù)據(jù)； ? 從磁盤(pán)讀出原有數(shù)據(jù)； ? 計(jì)算新數(shù)據(jù)和原有數(shù)據(jù)的 XOR值； ? 傳送 XOR值到陣列中的另一磁盤(pán)，如校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放的磁盤(pán)； ? 從另一磁盤(pán)操作接受 XOR數(shù)據(jù)，并使之與其數(shù)據(jù)實(shí)行XOR操作，產(chǎn)生即將寫(xiě)入磁盤(pán)的新校驗(yàn)數(shù)據(jù)。 圖 425 XOR磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀、修改和寫(xiě)的流水過(guò)程 數(shù)據(jù)磁盤(pán) 數(shù)據(jù)磁盤(pán) 數(shù)據(jù)磁盤(pán) 校驗(yàn)磁盤(pán) 1 2 3 數(shù)據(jù)磁盤(pán) 4 XOR XOR ① 新數(shù)據(jù) 新數(shù)據(jù) 原有數(shù)據(jù) XOR原有 +新數(shù)據(jù) 新的校驗(yàn)數(shù)據(jù) ① ② ③ ④ ⑤ ② 原有的校驗(yàn)數(shù)據(jù) 塊轉(zhuǎn)換 I/O請(qǐng)求 RAID控制器 下圖顯示了 5個(gè)具有 XOR功能磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的陣列，這些XOR磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器可以計(jì)算校驗(yàn)數(shù)據(jù)。 各級(jí) RAID的比較 八十年代，由伯克利完成最初的 RAID工作， RAID分為 5級(jí)，每級(jí)擁有不同的特性和算法，后又發(fā)展為 6級(jí)。隨著時(shí)間的推移，另一級(jí) RAID也廣泛地被工業(yè)界所接受，即 RAID0。 RAID 0：分條 RAID 0是簡(jiǎn)單的不帶校驗(yàn)的磁盤(pán)分條。本質(zhì)上它并不是真正的 RAID，因?yàn)樗惶峁┤魏涡问降娜哂?。假?RAID 0的磁盤(pán)失敗，該磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)將丟失。 典型的 RAID 0使用 獨(dú)立訪問(wèn) 的方法將數(shù)據(jù)分條，然后發(fā)送給成員磁盤(pán)。因?yàn)?RAID 0不需要校驗(yàn)計(jì)算，因而它是所有類(lèi)型的陣列中吞吐量最快的。 對(duì)于以性能為第一要求，且數(shù)據(jù)保護(hù)需要最小的應(yīng)用，適合選擇 RAID 0。如多媒體產(chǎn)品應(yīng)用。 第四講 存儲(chǔ)子系統(tǒng) RAID (2) 圖 426 RAID 0的數(shù)據(jù)映射 虛擬驅(qū)動(dòng)器 成員磁盤(pán) 1 成員磁盤(pán) 2 成員磁盤(pán) 3 成員磁盤(pán) 4 RAID 0的數(shù)據(jù)映射 RAID 0具有邏輯磁盤(pán)到物理磁盤(pán)的映射功能，實(shí)現(xiàn)虛擬磁盤(pán)管理 圖 427 RAID 1中的磁盤(pán)映射 虛擬磁盤(pán) 成員磁盤(pán) 1 成員磁盤(pán) 2 RAID 1：鏡像 RAID 1是非校驗(yàn)的 RAID級(jí)，其數(shù)據(jù)保護(hù)和傳輸性能都很優(yōu)秀。 RAID 1的數(shù)據(jù)映射： 對(duì)一個(gè)磁盤(pán)的操作時(shí)對(duì)另一個(gè)磁盤(pán)同樣實(shí)施。 RAID 2： 專(zhuān)有的校驗(yàn)碼磁盤(pán)訪問(wèn) RAID 2的定義涉及 RAID控制器中的錯(cuò)誤校驗(yàn)電路，由RAID控制器執(zhí)行。今天，該項(xiàng)功能已被集成到磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中。RAID 2沒(méi)有形成產(chǎn)品，文獻(xiàn)中也幾乎被忽略。 RAID 3：使用專(zhuān)有校驗(yàn)磁盤(pán)的并行（ 連鎖 ）訪問(wèn) RAID 3子系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分條存放到陣列中的所有驅(qū)動(dòng)器，將校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)到陣列中的一個(gè)另外的校驗(yàn)磁盤(pán)。 RAID 3被認(rèn)為是校驗(yàn)RAID。本講前面所討論的連鎖訪問(wèn) RAID都屬于 RAID 3。 為了獲得高性能， RAID 3需要同步磁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于嚴(yán)格控制磁盤(pán)操作很困難，所以 RAID 3很少在主機(jī)卷管理軟件中實(shí)現(xiàn)，而在帶有集成 RAID控制器的 RAID子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。 RAID 3的大部分性能優(yōu)勢(shì)來(lái)自于緩存和高磁盤(pán)轉(zhuǎn)速。 RAID 3技術(shù)已不多見(jiàn)。 RAID 3適用于寫(xiě)性能要求嚴(yán)格的環(huán)境中，也適合大的順序訪問(wèn)
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