磁盤(pán)陣列00289

1、磁盤(pán)陣列磁盤(pán)陣列(Disk(DiskArray)Array)1.為什么需要磁盤(pán)陣列如何增加磁盤(pán)的存取(access)速度如何防止數(shù)據(jù)因磁盤(pán)的故障而失落及如何有效的利用磁盤(pán)空間一直是電腦專(zhuān)業(yè)人員和用戶(hù)的困擾而大容量磁盤(pán)的價(jià)格非常昂貴對(duì)用戶(hù)形成很大的負(fù)擔(dān)。磁盤(pán)陣列技術(shù)的產(chǎn)生一舉解決了這些問(wèn)題。過(guò)去十年來(lái)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(chǔ)存裝置主要是磁盤(pán)(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(pán)的存取速度CPU、內(nèi)存及磁盤(pán)間的不平衡將使CPU及內(nèi)存的改進(jìn)形成浪費(fèi)。目前改進(jìn)磁盤(pán)存取速度的的方式主要有兩種。一是磁盤(pán)快取控制(diskcachecontroller)它將從磁盤(pán)讀取的數(shù)據(jù)存在快取內(nèi)存(cachememy)中以減少磁盤(pán)存取的次數(shù)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)都在快取內(nèi)存中進(jìn)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(xiě)數(shù)據(jù)到磁盤(pán)時(shí)才做磁盤(pán)的存取動(dòng)作。

3、這種方式在單工環(huán)境(singletaskingenvironment)如DOS之下對(duì)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?yàn)橐煌５淖鲾?shù)據(jù)交換(swapping)的動(dòng)作)或數(shù)據(jù)庫(kù)(database)的存取(因?yàn)槊恳挥涗浂己苄?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(pán)陣列的技術(shù)。磁盤(pán)陣列是把多個(gè)磁盤(pán)組成一個(gè)陣列當(dāng)作單一磁盤(pán)使用它將數(shù)據(jù)以分段(striping)

4、的方式儲(chǔ)存在不同的磁盤(pán)中存取數(shù)據(jù)時(shí)陣列中的相關(guān)磁盤(pán)一起動(dòng)作大幅減低數(shù)據(jù)的存取時(shí)間同時(shí)有更佳的空間利用率。磁盤(pán)陣列所利用的不同的技術(shù)稱(chēng)為RAIDlevel不同的level針對(duì)不同的系統(tǒng)及應(yīng)用以解決數(shù)據(jù)安全的問(wèn)題。一般高性能的磁盤(pán)陣列都是以硬件的形式來(lái)達(dá)成進(jìn)一步的把磁盤(pán)快取控制及磁盤(pán)陣列結(jié)合在一個(gè)控制器(RAIDcontroller)或控制卡上針對(duì)不同的用戶(hù)解決人們對(duì)磁盤(pán)輸出入系統(tǒng)的四大要求:(1)增加存取速度(2)容錯(cuò)(faulttole

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

6、選擇那一種RAIDlevel的產(chǎn)品純視用戶(hù)的操作環(huán)境(operatingenvironment)及應(yīng)用(application)而定與level的高低沒(méi)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(pán)容量與快速磁盤(pán)存取的工作站等因?yàn)楸容^便宜但因一般人對(duì)磁盤(pán)陣列不了解沒(méi)有看到磁盤(pán)陣列對(duì)他們價(jià)值市場(chǎng)尚未打開(kāi)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(jī)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(duì)磁盤(pán)陣列的誤解以為磁盤(pán)陣列非要RAID5不可RAID4較少使用因?yàn)閮烧哂衅涔餐幎鳵AIDRAIDRAID1RAID1是使用磁盤(pán)鏡像(diskmirring)的技術(shù)。磁盤(pán)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(pán)(wkingdisk)之外再加一額外的備份磁盤(pán)(backupdisk)兩個(gè)磁盤(pán)所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)完全一樣數(shù)據(jù)寫(xiě)入工作磁

8、盤(pán)的同時(shí)亦寫(xiě)入備份磁盤(pán)。磁盤(pán)鏡像不見(jiàn)得就是RAID1如NovellWare亦有提供磁盤(pán)鏡像的功能但并不表示W(wǎng)are有了RAID1的功能。一般磁盤(pán)鏡像和RAID1有二點(diǎn)最大的不同:RAID1無(wú)工作磁盤(pán)和備份磁盤(pán)之分多個(gè)磁盤(pán)可同時(shí)動(dòng)作而有重疊(overlapping)讀取的功能甚至不同的鏡像磁盤(pán)可同時(shí)作寫(xiě)入的動(dòng)作這是一種最佳化的方式稱(chēng)為負(fù)載平衡(loadbalance)。例如有多個(gè)用戶(hù)在同一時(shí)間要讀取數(shù)據(jù)系統(tǒng)能同時(shí)驅(qū)動(dòng)互相鏡像的磁盤(pán)同時(shí)讀取

9、數(shù)據(jù)以減輕系統(tǒng)的負(fù)載增加IO的性能。RAID1的磁盤(pán)是以磁盤(pán)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(pán)鏡像的不同。下圖為RAID1每一筆數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存兩份磁盤(pán)0磁盤(pán)1磁盤(pán)0磁盤(pán)1A0A2A4B1A1A3B0B2A0A2A4B1A1A3B0B2從上圖可以看出:R:N(可同時(shí)讀取所有磁盤(pán))W:N2(同時(shí)寫(xiě)入磁盤(pán)數(shù))S:N2(利用率)讀取數(shù)據(jù)時(shí)

10、可用到所有的磁盤(pán)充分發(fā)揮數(shù)據(jù)分段的優(yōu)點(diǎn)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)因?yàn)橛袀浞菟砸獙?xiě)入兩個(gè)磁盤(pán)其效率是N2磁盤(pán)空間的使用率也只有全部磁盤(pán)的一半。很多人以為RAID1要加一個(gè)額外的磁盤(pán)形成浪費(fèi)而不看好RAID1事實(shí)上磁盤(pán)越來(lái)越便宜并不見(jiàn)得造成負(fù)擔(dān)況且RAID1有最好的容錯(cuò)(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(pán)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(pán)陣列中定義

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