raid原理

1、RAID原理磁盤陣列(DiskArray)原理磁盤陣列(DiskArray)原理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(dān)。磁盤陣列技術(shù)的產(chǎn)生一舉解決了這些問題。過去十幾年來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

2、速度只增加了三、四倍形成電腦系統(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

3、時才做磁盤的存取動作。這種方式在單工環(huán)境(singletaskingenvionment)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(dāng)作單一磁盤使用它將數(shù)據(jù)以分段

4、(striping)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。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)(sect即521bytes)否則其分段應(yīng)是512byte的倍數(shù)。因

5、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accesstime數(shù)據(jù)的tranfertime)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:

6、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)Diskstriping也稱為RAID0很多人以為RAID0沒有甚么其實這是非常錯誤的觀念因為RAID0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(parallelaccess)的動

7、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diskspanning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diskstriping解決了數(shù)據(jù)的存取效率和磁盤的利用率問題RAID1至RAID5是在此基礎(chǔ)上提供磁盤安全的方案。RAID1RAID1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

8、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ware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(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