磁盤陣列00289

1、磁盤陣列磁盤陣列(Disk(DiskArray)Array)1.為什么需要磁盤陣列如何增加磁盤的存取(access)速度如何防止數(shù)據(jù)因磁盤的故障而失落及如何有效的利用磁盤空間一直是電腦專業(yè)人員和用戶的困擾而大容量磁盤的價格非常昂貴對用戶形成很大的負擔。磁盤陣列技術(shù)的產(chǎn)生一舉解決了這些問題。過去十年來CPU的處理速度增加了五十倍有多內(nèi)存(memy)的存取速度亦大幅增加而數(shù)據(jù)儲存裝置主要是磁盤(harddisk)的存取速度只增加了三、四倍形

2、成電腦系統(tǒng)的瓶頸拉低了電腦系統(tǒng)的整體性能(throughput)若不能有效的提升磁盤的存取速度CPU、內(nèi)存及磁盤間的不平衡將使CPU及內(nèi)存的改進形成浪費。目前改進磁盤存取速度的的方式主要有兩種。一是磁盤快取控制(diskcachecontroller)它將從磁盤讀取的數(shù)據(jù)存在快取內(nèi)存(cachememy)中以減少磁盤存取的次數(shù)數(shù)據(jù)的讀寫都在快取內(nèi)存中進行大幅增加存取的速度如要讀取的數(shù)據(jù)不在快取內(nèi)存中或要寫數(shù)據(jù)到磁盤時才做磁盤的存取動作。

3、這種方式在單工環(huán)境(singletaskingenvironment)如DOS之下對大量數(shù)據(jù)的存取有很好的性能(量小且頻繁的存取則不然)但在多工(multitasking)環(huán)境之下(因為要不停的作數(shù)據(jù)交換(swapping)的動作)或數(shù)據(jù)庫(database)的存取(因為每一記錄都很小)就不能顯示其性能。這種方式?jīng)]有任何安全保障。其二是使用磁盤陣列的技術(shù)。磁盤陣列是把多個磁盤組成一個陣列當作單一磁盤使用它將數(shù)據(jù)以分段(striping)

4、的方式儲存在不同的磁盤中存取數(shù)據(jù)時陣列中的相關(guān)磁盤一起動作大幅減低數(shù)據(jù)的存取時間同時有更佳的空間利用率。磁盤陣列所利用的不同的技術(shù)稱為RAIDlevel不同的level針對不同的系統(tǒng)及應(yīng)用以解決數(shù)據(jù)安全的問題。一般高性能的磁盤陣列都是以硬件的形式來達成進一步的把磁盤快取控制及磁盤陣列結(jié)合在一個控制器(RAIDcontroller)或控制卡上針對不同的用戶解決人們對磁盤輸出入系統(tǒng)的四大要求:(1)增加存取速度(2)容錯(faulttole

5、rance)即安全性(3)有效的利用磁盤空間(4)盡量的平衡CPU內(nèi)存及磁盤的性能差異提高電腦的整體工作性能。2.磁盤陣列原理磁盤陣列中針對不同的應(yīng)用使用的不同技術(shù)稱為RAIDlevelRAID是RedundantArrayofInexpensiveDisks的縮寫而每一level代表一種技術(shù)目前業(yè)界公認的標準是RAID0~RAID5。這個level并不代表技術(shù)的高低level5并不高于level3level1也不低過level4至于要

6、選擇那一種RAIDlevel的產(chǎn)品純視用戶的操作環(huán)境(operatingenvironment)及應(yīng)用(application)而定與level的高低沒有必然的關(guān)系。RAID0及RAID1適用于PC及PC相關(guān)的系統(tǒng)如小型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(wkserver)及需要高磁盤容量與快速磁盤存取的工作站等因為比較便宜但因一般人對磁盤陣列不了解沒有看到磁盤陣列對他們價值市場尚未打開RAID2及RAID3適用于大型電腦及影像、CADCAM等處理RAID5

7、多用于OLTP因有金融機構(gòu)及大型數(shù)據(jù)處理中心的迫切需要故使用較多而較有名氣但也因此形成很多人對磁盤陣列的誤解以為磁盤陣列非要RAID5不可RAID4較少使用因為兩者有其共同之處而RAIDRAIDRAID1RAID1是使用磁盤鏡像(diskmirring)的技術(shù)。磁盤鏡像應(yīng)用在RAID1之前就在很多系統(tǒng)中使用它的方式是在工作磁盤(wkingdisk)之外再加一額外的備份磁盤(backupdisk)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

8、盤的同時亦寫入備份磁盤。磁盤鏡像不見得就是RAID1如NovellWare亦有提供磁盤鏡像的功能但并不表示W(wǎng)are有了RAID1的功能。一般磁盤鏡像和RAID1有二點最大的不同:RAID1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(overlapping)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

9、數(shù)據(jù)以減輕系統(tǒng)的負載增加IO的性能。RAID1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)分段的方式作儲存因而在讀取時它幾乎和RAID0有同樣的性能。從RAID的結(jié)構(gòu)就可以很清楚的看出RAID1和一般磁盤鏡像的不同。下圖為RAID1每一筆數(shù)據(jù)都儲存兩份磁盤0磁盤1磁盤0磁盤1A0A2A4B1A1A3B0B2A0A2A4B1A1A3B0B2從上圖可以看出:R:N(可同時讀取所有磁盤)W:N2(同時寫入磁盤數(shù))S:N2(利用率)讀取數(shù)據(jù)時

10、可用到所有的磁盤充分發(fā)揮數(shù)據(jù)分段的優(yōu)點寫入數(shù)據(jù)時因為有備份所以要寫入兩個磁盤其效率是N2磁盤空間的使用率也只有全部磁盤的一半。很多人以為RAID1要加一個額外的磁盤形成浪費而不看好RAID1事實上磁盤越來越便宜并不見得造成負擔況且RAID1有最好的容錯(faulttolerance)能力其效率也是除RAID0之外最好的。我們可視應(yīng)用的不同在同一磁盤陣列中使用不同的RAIDlevel如華藝科技公司的DFTraid系列都可同一磁盤陣列中定義

11、八個邏輯磁盤(logicdisk)分別使用不同的RAIDlevel分為C:D:及E:三個邏輯磁盤(或LUN0LUN1LUN2).RAID1完全做到了容錯包括不停機(nonstop)當某一磁盤發(fā)生故障可將此磁盤拆下來而不影向其他磁盤的操作待新的磁盤換上去之后系統(tǒng)即時做鏡像將數(shù)據(jù)重新復(fù)上去RAID1在容錯及存取的性能上是所有RAIDlevel之冠。在磁盤陣列的技術(shù)上從RAID1到RAID5不停機的意思表示在工作時如發(fā)生磁盤故障系統(tǒng)能持續(xù)工作